單片機實訓(xùn)報告

1、單 片 機 應(yīng) 用 實 訓(xùn) 報 告 課程名稱： 單片機應(yīng)用實訓(xùn)報告 實踐題目： 電子時鐘設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 2014 2015 學(xué)年第 2 學(xué)期南昌工程學(xué)院目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc376097748 前言第1部分 電子時鐘介紹1.1 電子時鐘的基本特點1.2 電子時鐘原理第2部分 電子時鐘硬件設(shè)計第3部分 軟件介紹3.1 Protues簡介3.2 Keil簡介第4部分 軟件仿真 HYPERLINK l _Toc376097757 第5部分 設(shè)計總結(jié)第6部分 附錄 HYPERLINK l _Toc376097759 附錄

2、1 元器件明細表 HYPERLINK l _Toc376097761 附錄2 程序清單前言電子時鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準(zhǔn)確、性能 HYPERLINK /click/click.php?cpid=12&ads_id=1240&pid=99002155&cid=2163&url=http%3A/agent.php&k=%u7A33%u5B9A&s=http%3A/bbs/viewthread.php%3Ftid%3D66253&rn

3、=860562&v=1&ref=http%3A/s%3Ftn%3Ddwso_5_dg%26ie%3Dgb2312%26bs%3D%25B5%25A5%25C6%25AC%25BB%25FA%25C9%25E8%25BC%25C6%25B5%25E7%25D7%25D3%25D6%25D3%26sr%3D%26z%3D%26cl%3D3%26f%3D8%26wd%3D%25B5%25A5%25C6%25AC%25BB%25FA%25C9%25E8%25BC%25C6%25B5%25E7%25D7%25D3%25D6%25D3%25B1%25A8%25B8%25E6%26ct%3D0&provin

4、ce=%u9ED1%u9F99%u6C5F&city=%u9F50%u9F50%u54C8%u5C14 t _blank 穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域。盡管目前市場上已有現(xiàn)成的數(shù)字鐘集成電路芯片出售，價格便宜、使用也方便，但鑒于單片機的定時器功能也可以完成數(shù)字鐘電路的設(shè)計，因此進行電子時鐘的設(shè)計是必要的。第1部分 電子時鐘介紹1.1電子時鐘的基本特點 現(xiàn)在高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器

5、代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。1.2 電子時鐘原理 該電子時鐘由89C51，BUTTON，六段數(shù)碼管等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時，滿二十四小時為一天。而電路中唯一的一個控制鍵卻擁有多種不同的功能，按下又松開，可以實現(xiàn)屏蔽數(shù)碼管顯示的功能，達到省電的目的；直接按下不松開，則可以通過按鍵實現(xiàn)分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實現(xiàn)小時的調(diào)節(jié)，同樣每按一次小時加一。第2部分 電子時鐘硬件設(shè)計2.1

6、基于protues仿真軟件的原理圖圖2-1 電子時鐘原理圖2.2 基本原理實訓(xùn)使用AT89C51控制，其中使用p2做輸出，p3口做控制信號，使用外部中斷0作調(diào)節(jié)秒，外部中斷1作調(diào)節(jié)分鐘，定時器T0在定時模式作調(diào)節(jié)小時，定時器T1在計數(shù)模式用于計數(shù)，而p0.0做總控開關(guān)的入口。一般電子鐘是一個將“ 時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外應(yīng)有校時功能和報時功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時”，“分”，“秒”計數(shù)器、校時電路、報時電路和振蕩器組成。主電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”計數(shù)器、譯碼器及顯示器

7、、校時電路、整點報時電路組成。秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出狀態(tài)用七段顯示譯碼器譯碼，通過七段顯示器顯示出來。整點報時電路時根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一脈沖信號，然后去觸發(fā)一音頻發(fā)生器實現(xiàn)報

8、時。校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整。而該電子時鐘由89C51，BUTTON，六段數(shù)碼管等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時，滿二十四小時為一天。而電路中唯一的一個控制鍵卻擁有多種不同的功能，按下又松開，可以實現(xiàn)屏蔽數(shù)碼管顯示的功能，達到省電的目的；直接按下不松開，則可以通過按鍵實現(xiàn)分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實現(xiàn)小時的調(diào)節(jié)，同樣每按一次小時加一。2.3 電路模塊本設(shè)計電路，硬件部分共由四模塊組成：按鍵模塊、復(fù)位電路模塊、晶振電路模塊、時間顯示模塊。晶振

9、電路模塊負責(zé)給單片機提供時鐘周期。復(fù)位單路模塊負責(zé)上電后自動復(fù)位，或按鍵后強制復(fù)位。上電后，由單片機內(nèi)部定時器計時，同時通過動態(tài)顯示函數(shù)自動將時分秒顯示到數(shù)碼管上。與此同時，按鍵掃描函數(shù)，一直掃描按鍵引腳狀態(tài)，一旦掃描到按鍵被按下，即進入相應(yīng)的功能函數(shù)。 2.4 單片機的晶振電路圖2-2 晶振電路圖石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間，等效為一個并聯(lián)諧振回路，振蕩頻率應(yīng)該是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。晶體旁邊的兩個電容接地，實際上就是電容三點式電路的分壓電容, 接地點就是分壓點。以接地點即分壓點為參考點，振蕩引腳的輸入和輸出是反相的，但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來看, 形成一個正反饋以保證電

10、路持續(xù)振蕩。2.5 按鍵模塊圖2-3 按鍵模塊圖本設(shè)計的按鍵模塊采用3個按鍵作為電子時鐘的控制輸入，通過按鍵來實現(xiàn)時鐘的時間設(shè)置、定時、秒表功能。電路中將三個按鍵的一端接公共地，LED數(shù)碼管,P3.4為調(diào)時位選擇按鍵,P3.3為調(diào)分位選擇按鍵,P3.2調(diào)秒位選擇按鍵。按鍵模塊如圖3-3。2.6 單片機的復(fù)位電路圖2-4 單片機復(fù)位電路單片機復(fù)位的條件是：必須使RST/VPD 或RST引（9）加上持續(xù)兩個機器周期（即24個振蕩周期）的高電平。例如，若時鐘頻率為12 MHz，每機器周期為1s，則只需2s以上時間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復(fù)位。單片機常見的復(fù)位如圖所示。電

11、路為上電復(fù)位電路，它是利用電容充電來實現(xiàn)的。在接電瞬間，RESET端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RESET的電位逐漸下降。只要保證RESET為高電平的時間大于兩個機器周期，便能正常復(fù)位。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖中的RESET鍵，此時電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RESET端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。2.7 時間顯示模塊圖2-5 8位LED數(shù)碼管本實驗采用8位LED軟件譯碼動態(tài)顯示程序。LED數(shù)碼管分共陽極與共陰極兩種，其工作特點是，當(dāng)筆段電極接低電平，公共陽極接高電平時，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極(負極)短接后作為反映

12、出半導(dǎo)體材料的特性。第3部分 軟件介紹3.1 Protues簡介Proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 Proteus系統(tǒng)包括兩個主要程序、三大基本功能。ISIS.EXE（電路原理圖設(shè)計，電路原理仿真）、ARES.EXE（印刷電路版設(shè)計）。其中電路原理仿真功能,不僅有分離元件、小規(guī)模集成器件的仿真功能,能用箭頭與顏色表示電流的方向

13、與大小,而且有多種帶CPU的可編程序器件的仿真功能。它可以用作電路原理,模擬電路和數(shù)字電路實驗,而且可作單片機與接口實驗.特別是可為課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計提供綜合系統(tǒng)仿真.Proteus是基于SPICE3F5仿真引擎的混合電路仿真軟件，不僅能夠仿真模擬、數(shù)字電路以及模數(shù)混合電路，更具特色的是它能夠仿真基于單片機的電子系統(tǒng)。Proteus不但完全支持MCS-51及其派生系列單片機的設(shè)計系統(tǒng)，另外也能仿真基于AVR和PIC系列的單片機系統(tǒng)。軟件調(diào)試方面，其自身只帶匯編編譯器，不支持C語言。但可以將它與Keil C5Proteus的仿真資源Proteus軟件可提供的模擬、數(shù)字、交(直)流等元器件達30多

14、個元件庫，共計數(shù)千種。此外，對于元件庫中沒有的器件，使用者也可依照需要自己創(chuàng)建。1集成開發(fā)環(huán)境連接，將用匯編和C語言編寫的程序編譯好之后，可以立即進行軟、硬件結(jié)合的系統(tǒng)仿真，像使用仿真器一樣來調(diào)試程序。3.2 Keil簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WI

15、N2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識系統(tǒng)概述Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil 的優(yōu)勢。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成

16、開發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ）。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。使用獨立的Keil仿真器時，注意事項*仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶

17、振。*仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。* 仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。第4部分 軟件仿真運用proteus軟件進行仿真現(xiàn)在proteus軟件中建立一個新的文件，再根據(jù)自己的要求選擇所需的器件，把器件進行適當(dāng)?shù)呐盼缓筮M行連接，連接后運行軟件進行仿真。電子時鐘主要的設(shè)計要求是能夠?qū)崿F(xiàn)時鐘的一般功能，以及包括時間的調(diào)整功能，這個基于單片機的電子時鐘基本上實現(xiàn)了上述功能，能夠通過時間

18、調(diào)整電路對時間進行調(diào)整以及復(fù)位。下述為10-41-18的仿真圖：圖4-1 時間為10-41-18的仿真圖4.測試結(jié)果測試開始時間10-41-18測試結(jié)束時間10-58-04誤差計算：在19分00秒的時間里，仿真的時間延后了2分14秒。即是說仿真的時間每秒延后0.2秒。誤差分析：（1）延時程序中的延長時間忽視了程序運行身的時間 （2）P0口復(fù)位值有誤差。校準(zhǔn)調(diào)試：將P0口的復(fù)位值設(shè)為#0BFH，這樣顯示時間的格式就成為了00-00-00。第5部分 設(shè)計總結(jié)通過這幾天的單片機的實訓(xùn)我在理論的基礎(chǔ)上更深刻的掌握了單片機的深層內(nèi)容及實際生活中的應(yīng)用實訓(xùn)鍛煉了自己動手能力和思維能力還有在軟件方面的編程能

19、力讓我受益匪淺同時也暴露出一些平時學(xué)習(xí)上的問題讓我深刻反思。這些問題的發(fā)現(xiàn)將為我以后的學(xué)習(xí)和工作找明道路查漏補缺為進一步學(xué)習(xí)作好準(zhǔn)備。通過實訓(xùn)讓我懂得了如何編寫一些簡單的程序?qū)W會了如何制作單片機應(yīng)用程序并且可以在今后的日常生活中靈活運用。第6部分 附錄附錄1 元器件明細表名稱標(biāo)識符值數(shù)量CapC1-C233uF2CapC322pF1ResR1-R1310K13AT89C51U11BUTTONK1-K44CRYSTALX112MHZ17SEG-MPX8-CA-BLUE1附錄2 程序清單ORG 0000H LJMP MAIN ;轉(zhuǎn)主程序 ORG 0003H LJMP MIAO ;轉(zhuǎn)外部中斷0中斷程

20、序 ORG 000BH LJMP SHI ;轉(zhuǎn)定時器T0中斷程序 ORG 0013H ;轉(zhuǎn)外部中斷1中斷程序 LJMP FEN ORG 001BH ;轉(zhuǎn)定時器T1中斷程序 LJMP ZJMAIN: MOV SP,#5FH MOV TMOD,#16H ;設(shè)置T0為定時工作,采用方式1; T1為計數(shù)工作,采用方式1 MOV TH0,#255 ;設(shè)置計數(shù)器初值為255 MOV TL0,#255 MOV TH1,#3CH ;定時器定時100毫秒 MOV TL1,#0B0H MOV R4,#00H ;清空r4 MOV R5,#00H ;清空r5 MOV R6,#00H ;清空r6 SETB EA CLR

21、 EX0 ;禁止外部中斷0中斷 CLR EX1 ;禁止外部中斷1中斷 SETB IT0 ;外部中斷0設(shè)置為邊沿觸發(fā)方式 SETB IT1 ;外部中斷0設(shè)置為邊沿觸發(fā)方式 CLR ET0 SETB TR0 ;啟動定時器0工作 SETB TR1 ;啟動定時器1工作 SETB ET1 MOV R7,#20LOOP: MOV A,R4 ;r4單元內(nèi)容送入累加器 MOV B,#10 ;10送入b寄存器中 DIV AB ;a除以b的整數(shù)商存于a,余數(shù)存于b MOV DPTR,#0300H ；把表賦給DPTR MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P1,#01H LCALL DELAY ;轉(zhuǎn)

22、延遲子程序 MOV P0,#0FFH ;P0口復(fù)位 MOV A,B MOVC A,A+DPTR ;查表指令 MOV P1,#02H MOV P0,A LCALL DELAY ;轉(zhuǎn)延遲子程序 MOV P0,#0FFH ;P0口復(fù)位 MOV P2,#0FFH ;P2口復(fù)位 JNB P2.0,TIAOJIE MOV P1,#04H MOV P0,#0F6H LCALL DELAY ;轉(zhuǎn)延遲子程序 MOV P0,#0FFH ;P0口復(fù)位 MOV A,R5 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR ;查表指令 MOV P1,#08H MOV P0,A MOV P1,#08H LCAL

23、L DELAY ;轉(zhuǎn)延遲子程序 MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH ;P2口復(fù)位 JNB P2.0,TIAOJIE MOV A,B MOVC A,A+DPTR ;查表指令 MOV P1,#10H MOV P0,A LCALL DELAY ;轉(zhuǎn)延遲子程序 MOV P0,#0FFH MOV P1,#20H MOV P0,#0F6H LCALL DELAY ;轉(zhuǎn)延遲子程序 MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH ;P2口復(fù)位 JNB P2.0,TIAOJIE MOV A,R6 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR ;查表指令 MOV P1,#40H MOV P0,A LCALL DELAY ;轉(zhuǎn)延遲子程序 MOV P0,#0FFH MOV A,B MOVC A,A+DPTR ;查表指令 MOV P1,#80H MOV P0,A LCALL DELAY ;轉(zhuǎn)延遲子程序 MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH ;P2口復(fù)位 JNB P2.0,TIAOJIE LJMP LOOPTIAOJIE: CPL ET0 CPL ET1 C