單片機原理與應的項目-簡易數(shù)字鐘課件

1、單片機與嵌入系統(tǒng)2019 /02電氣與自動化單片機與嵌入系統(tǒng)2019 /02一、項目描述： 完成任務一、二、三的數(shù)碼管顯示，掌握數(shù)碼顯示原理與模塊電路的設計與應用 。任務一、 LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示方式；任務二、 LED數(shù)碼管的動態(tài)顯示方式；任務三、用延時程序設計簡易數(shù)字鐘。項目 簡易數(shù)字鐘一、項目描述：項目 簡易數(shù)字鐘二、知識與能力目標1、知識點（1）如何將單片機與數(shù)碼管正確連接。（2）如何編寫硬件定時的C語言程序。（3）如何設計數(shù)碼管的靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示電路 及C語言程序編寫。2、能力目標（1）能根據(jù)項目要求設計正確的數(shù)碼管接口電路。（2）能編寫數(shù)碼管顯示應用程序。項目 簡易數(shù)字鐘二、知識

2、與能力目標項目 簡易數(shù)字鐘三、任務內容和要求1、靜態(tài)顯示方法。參照P30圖3-2，設計9秒計數(shù)器。2、動態(tài)顯示方法。實現(xiàn)幾個固定數(shù)字的顯示，如“12345678”。3、設計單片機與數(shù)碼管的連接電路原理圖，編制電子鐘程序，并調試。4、演示并說明程序，完成各作業(yè)文件。項目 簡易數(shù)字鐘三、任務內容和要求項目 簡易數(shù)字鐘 廣告電子鐘 大屏幕數(shù)字電子鐘 自制單片機數(shù)字電子鐘 廣告電子鐘 大屏幕數(shù)字電子鐘 自制單片機數(shù)字電子鐘 單片機原理與應的項目簡易數(shù)字鐘課件共陰結構共陽結構問題引入： 1. LED數(shù)碼管如何顯示出指定字符？共陰結構共陽結構問題引入： 1. LED數(shù)碼管如何顯示出指定字符共陰碼共陽碼字符

3、共陰碼共陽碼03FC087F80106F996F9025BA4A778834FB0b7C8346699C39C656D92d5EA167D82E7986707F8F718E數(shù)字及部分字母的七段顯示代碼字符共陰碼共陽碼字符共陰碼共陽碼03FC087F80106F問題引入： 2.N位LED數(shù)碼管如何顯示出指定字符？問題引入： 2.N位LED數(shù)碼管如何顯示出指定字符？任務一：數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式 硬件連接參照P30圖3-2，實現(xiàn)功能為9秒計數(shù)器，即共陰極數(shù)碼管作為一位數(shù)，每隔一秒鐘加一，直到9秒，然后清零重新計數(shù)。任務一：數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式 1.掌握靜態(tài)顯示方式的接口應用。 2.掌握系統(tǒng)的硬件與軟件設

4、計。 任務目標： 1.掌握靜態(tài)顯示方式的接口應用。任務目標：問題引入： 1.圖3-2中數(shù)碼管和89S51的電路連接方式？ 靜態(tài)顯示方式： 位選共同連接到+VCC或GND，每個LED的8根段選線分別連接一個8位并行I/O口，從該I/O口送出相應的字型碼顯示字型。 特點： 原理簡單；顯示亮度強，無閃爍；占用I/O資源較多。問題引入： 1.圖3-2中數(shù)碼管和89S51的電路連接方式 四位靜態(tài)LED顯示器電路問題引入： 1.圖3-2中數(shù)碼管和89S51的電路連接方式？ 四位靜態(tài)LED顯示器電路問題引入： 1.圖3-2中數(shù)碼問題引入： 2.0-9的顯示方法？ 數(shù)組元素的組成（查表法）： 要實現(xiàn)0-9的顯

5、示，首先要寫出0-9對應的顯示代碼，并且注意應與電路中選用的數(shù)碼管類型一致，這些數(shù)據(jù)在程序中作數(shù)組元素。程序中將數(shù)組元素依次讀出送到端口。問題引入： 2.0-9的顯示方法？ 數(shù)組元素的組問題引入： 3.1S定時的方法？ 軟件定時： 1）自編，或參見P32例程。 2）進一步掌握延時子函數(shù)的編寫及調整延時時間的方法。 定時器定時： 要實現(xiàn)9秒計時器，只要在定時器1上產生50ms的定時中斷，中斷20次即為1S，在每次1S 到的時候依次把0-9的字形編碼送到P2口。問題引入： 3.1S定時的方法？ 軟件定時：相關知識：定時/計數(shù)器與中斷系統(tǒng)89S51單片機有2個16位的定時/計數(shù)器：TIMER0和TI

6、MER1。TIMER0由2個特殊功能寄存器TH0和TL0構成，TIMER1則由TH1和TL1構成。每個定時/計數(shù)器有4種工作模式。定時器共有2個控制寄存器TMOD和TCON，用于設置各個定時器的操作模式和控制功能。 相關知識：定時/計數(shù)器與中斷系統(tǒng)89S51單片機有2個16 定時/計數(shù)器的控制寄存器 1工作模式控制寄存器TMOD（89H） 定時/計數(shù)器的控制寄存器 1工 定時/計數(shù)器的控制寄存器 2定時器控制寄存器TCON（88H） 定時/計數(shù)器的控制寄存器 2定 定時/計數(shù)器的初值計算 1計數(shù)器初值的計算把計數(shù)器計滿為零所需要的計數(shù)值設定為COUNT，計數(shù)初值設定為TC，由此可得到公式：TC

7、=2n-COUNT在方式0時n=13；在方式1時n=16；在方式2和方式3時n=8。 定時/計數(shù)器的初值計算 1計數(shù) 定時/計數(shù)器的初值計算 2定時器初值的計算在定時器模式下，計數(shù)器由單片機主脈沖經(jīng)12分頻后計數(shù)。因此，定時器定時時間T的公式： T =（2nTC ） *T計數(shù)T計數(shù)是單片機振蕩周期TCLK的12倍；TC為定時器的定時初值。上式可寫為： TC = （2nT ）/ T計數(shù) 定時/計數(shù)器的初值計算 2定時中斷是指由于某種隨機事件的發(fā)生，計算機暫?，F(xiàn)行程序的運行，轉去執(zhí)行另一程序，以處理發(fā)生的事件，處理完畢后又自動返回原來的程序繼續(xù)運行。將能引起中斷的事件稱為中斷源。由中斷源向CPU所

8、發(fā)的請求中斷的信號稱為中斷請求信號。CPU現(xiàn)行運行的程序稱為主程序。處理隨機事件的程序稱為中斷服務子程序?，F(xiàn)行程序暫停時的PC值稱為斷點。從中斷服務程序返回到斷點處稱為中斷返回。 中斷系統(tǒng)的基本概念中斷是指由于某種隨機事件的發(fā)生，計算機暫?，F(xiàn)行程序的運行，轉中斷響應、中斷處理和中斷返回。 中斷響應 中斷處理(又稱中斷服務) 中斷返回 中斷請求的撤除 入口地址中斷服務子程序的入口地址中斷響應：在滿足CPU的中斷響應條件之后，CPU對中斷源中斷請求予以處理。中斷響應過程： 保護斷點地址； 把程序轉向中斷服務程序的入口地址(通常稱矢量地址)。特別注意：這些工作是硬件自動完成的！單片機中5個中斷源的矢

9、量地址是固定的，不能改動。中斷響應中斷系統(tǒng)的基本概念中斷響應、中斷處理和中斷返回。入口地址中斷服務子程序的入口地89S51單片機有5個中斷請求源：單片機INT0或 外部輸入中斷源INT0(P3.2)INT1或 外部輸入中斷源INT1(P3.3)T0 片內定時器T0的溢出T1 片內定時器T1的溢出串行口 片內串行口發(fā)送或接收中斷源T2 片內串行口發(fā)送或接收中斷源中斷系統(tǒng)的基本概念89S51單片機有5個中斷請求源：單片機INT0或INT1或和定時器/計數(shù)器相關的中斷專用的特殊寄存器1控制寄存器TCON （88H） TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON 88H定時器T1中斷標志位(

10、TCON.7) : IT11，T1向CPU申請中斷定時器T0中斷標志位(TCON.5) : IT01，T1向CPU申請中斷76543210注意：該寄存器可以位尋址。中斷系統(tǒng)的基本概念和定時器/計數(shù)器相關的中斷專用的特殊寄存器 TF1 TF和定時器/計數(shù)器相關的中斷專用的特殊寄存器2中斷允許控制寄存器IE （A8H)中斷系統(tǒng)的基本概念 IE A8H EA ESET1EX1ET0EX0例：允許定時器T0中斷： SETB EA SETB ET0 或 MOV IE，#82H76543210注意：該寄存器可以位尋址。和定時器/計數(shù)器相關的中斷專用的特殊寄存器中斷系統(tǒng)的基本概念硬件電路圖：硬件電路圖：程序

11、框圖：程序框圖：任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分電路設計資料收集正確正確分析任務書，闡述關鍵知識點電路原理圖設計正確、思路清晰，能說出電路中每個元器件的作用，參數(shù)選擇依據(jù)印制電路板圖設計正確、布局及走線合理圖形符號和標號符合國家標準。電路圖中元器件功能不能說清楚，一處不符合扣5分；原理圖、印制電路板圖不正確或畫法不規(guī)范，每處扣2分；圖形符號和標號不符合國家標準，每處扣1分任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分電資料收集正確電路任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分軟件編制與調試 1.正確操作調試2.軟件程序編制合理、語言使用正確3.調試步驟正確，能根據(jù)系統(tǒng)提示完成任務書功能的

12、編程。4.正確使用測試儀表。1.儀表不能正確使用扣10分；2.數(shù)碼管不能正確顯示數(shù)值，扣5分；3.數(shù)碼管不顯示數(shù)值，扣10分；4.數(shù)碼管顯示數(shù)值時間不對，扣10分；任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分軟 1.正確操作調任務二：數(shù)碼管的動態(tài)顯示 MCS51的并行I/O口接入8個數(shù)碼管，實現(xiàn)幾個固定數(shù)字的顯示，如“12345678”。任務二：數(shù)碼管的動態(tài)顯示任務目標： 1.單片機并行I/O口與動態(tài)顯示電路的連接； 2.數(shù)字顯示不閃爍。任務目標：問題引入： 數(shù)碼管和MCS51并行I/O口的電路連接方式？ 動態(tài)顯示方式： 問題引入： 數(shù)碼管和MCS51并行I/O口的電路連接方式問題引入： 動態(tài)顯

13、示方式： 所有LED的段選線共同連接在一起共用一個 8位I/O口，而每個LED的位選分別由一根相應的I/O口線控制。因此必須采用動態(tài)掃描顯示方式，每一個時刻只選通其中一個LED，同時在段選口送出該位LED的字型碼。 數(shù)碼管和MCS51并行I/O口的電路連接方式？ 問題引入： 動態(tài)顯示方式： 數(shù)碼管和MCS51并行I問題引入： 動態(tài)顯示方式： 電路的接法決定了必須采用逐位掃描顯示方式。 即從段選口送出某位LED的字型碼，然后選通該位LED， 并保持一段延時時間。接著選通下一位，直到所有位掃描完。 必須注意：掃描周期必須控制在視覺停頓時間內，一般在20ms以內，否則會出現(xiàn)閃爍或跳動現(xiàn)象。 數(shù)碼管和

14、MCS51并行I/O口的電路連接方式？ 問題引入： 動態(tài)顯示方式： 數(shù)碼管和MCS51并行I首先掃描最后掃描問題引入： 數(shù)碼管和MCS51并行I/O口的電路連接方式？ 首先掃描最后掃描問題引入： 數(shù)碼管和MCS51并行I/OLED實驗原理圖8個共陰數(shù)碼管硬件電路圖：LED實驗原理圖8個共陰數(shù)碼管硬件電路圖：程序框圖：程序框圖：任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分電路設計資料收集正確正確分析任務書，闡述關鍵知識點電路原理圖設計正確、思路清晰，能說出電路中每個元器件的作用，參數(shù)選擇依據(jù)印制電路板圖設計正確、布局及走線合理圖形符號和標號符合國家標準。電路圖中元器件功能不能說清楚，一處不符合扣5

15、分；原理圖、印制電路板圖不正確或畫法不規(guī)范，每處扣2分；圖形符號和標號不符合國家標準，每處扣1分任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分電資料收集正確電路任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分軟件編制與調試 1.正確操作調試2.軟件程序編制合理、語言使用正確3.調試步驟正確，能根據(jù)系統(tǒng)提示完成任務書功能的編程。4.正確使用測試儀表。1.儀表不能正確使用扣10分；2.數(shù)碼管不能正確顯示數(shù)值，扣5分；3.數(shù)碼管不顯示數(shù)值，扣10分；任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分軟 1.正確操作調任務三： 硬件連接參照實驗儀，利用顯示電路實現(xiàn)時鐘的功能，能顯示 時、分 、秒，格式如下：XX-XX-

16、XX 。 任務三： 1.掌握用74LS138擴展I/O口的電路結構、確定段碼地址 和位碼地址 。 2. 進一步掌握硬件與軟件設計。 任務目標： 1.掌握用74LS138擴展I/O口的電路結構、確定段問題引入：1.74LS138的功能？譯碼法擴展外部器件的方法？A、B、C： 譯碼信號輸入端Y0Y7： 譯碼信號輸出端，低電平有效 G1： 控制信號，高電平有效G2A、G2B：控制信號，低電平有（G2=G2A+G2B） 當G1=1，G2=G2A+G2B=0時，與C、B、A值相應的Yi端輸出低電平（片選信號）。 問題引入：1.74LS138的功能？譯碼法擴展外部器件的方法實驗儀譯碼電路及顯示電路：實驗儀

17、譯碼電路及顯示電路：問題引入： 2.1S定時的方法？ 如果1只數(shù)碼管顯示的時間為0.5ms，則8只數(shù)碼管一次動態(tài)顯示的時間約4ms，所以，動態(tài)顯示250次約為1s。 問題引入： 2.1S定時的方法？ 如果1只數(shù)碼管顯示的時任務實施： 按照下列步驟操作，觀察程序工作效果： 1.運行Keil C51，編輯C51程序，并編譯成HEX文件 。 2. 下載程序。 3.在單片機上觀察計時的顯示效果。 4. 修改程序，完善設計。任務實施： 按照下列步驟操作，觀察程序工作效果： 任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分電路設計資料收集正確正確分析任務書，闡述關鍵知識點電路原理圖設計正確、思路清晰，能說出電路中每個元器件的作用，參數(shù)選擇依據(jù)印制電路板圖設計正確、布局及走線合理圖形符號和標號符合國家標準。電路圖中元器件功能不能說清楚，一處不符合扣5分；原理圖、印制電路板圖不正確或畫法不規(guī)范，每處扣2分；圖形符號和標號不符合國家標準，每處扣1分任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分電資料收集正確電路任務評價：項目考核要求評分標準配分扣分得分軟件編制與調試1.正確操作調試2.軟件程序編制合理、語言使用正確3.調試步驟正確，能根據(jù)系統(tǒng)提示完成任務書功能的編程。4.正確使用測試儀表。1.儀表不能正確使用扣10分；2.數(shù)碼管不能正確顯示數(shù)值，扣5分；3.數(shù)碼管不顯示數(shù)值，扣10分；4.數(shù)碼管顯示數(shù)值時