簡(jiǎn)易數(shù)字鐘的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)題目：簡(jiǎn)易數(shù)字鐘單片機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)院：汽車學(xué)院班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化 三班成員名單：1、姓名：黃金棟 學(xué)號(hào)：2009091403302、姓名：高杰 學(xué)號(hào)：2009091403313、姓名：劉志 學(xué)號(hào)：200909140332指導(dǎo)教師：王春梅課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2012年5月14-2012年5月27一.前言隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和超大集成電路設(shè)計(jì)和制造工藝的進(jìn)一步提高，單片機(jī)也有了迅速的發(fā)展，各種新穎的單片機(jī)產(chǎn)品層出不窮，令人目不暇接。當(dāng)前單片機(jī)技術(shù)已滲透到國防尖端、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，成為當(dāng)今世界現(xiàn)代化不可缺少的工具和強(qiáng)有力的武器。單片機(jī)技術(shù)是當(dāng)代理工科大學(xué)生必會(huì)的技能

2、之一。近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強(qiáng)，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，越來越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。單片機(jī)的學(xué)習(xí)和掌握是當(dāng)前迫切的任務(wù)和要求，為此進(jìn)行了本次設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)旨在提高對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部硬件電路的理解和軟件編程能力的提高，真正體驗(yàn)一下產(chǎn)品的研發(fā)和制造的各部分流程，在一定程度上加強(qiáng)了對(duì)工程設(shè)計(jì)的理解和實(shí)際操作

3、。簡(jiǎn)易數(shù)字鐘是對(duì)單片機(jī)的一次綜合的應(yīng)用，對(duì)單片機(jī)中至關(guān)重要的中斷概念的理解有著十分重要的意義，簡(jiǎn)易數(shù)字鐘不僅需要時(shí)間的準(zhǔn)確跟需要有廉價(jià)的電路組成即將部分硬件用軟件編程的方法加以代替，降低成本以提高市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，這是對(duì)單片機(jī)設(shè)計(jì)的最高要求。本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)以上問題的一種解決策略，希望通過后面的設(shè)計(jì)對(duì)讀者有所啟發(fā)和鼓勵(lì)，單片機(jī)其實(shí)很簡(jiǎn)單，天下無難事，勇者必勝之。二.各部分模塊介紹4.1 單片機(jī)AT89C51芯片分析AT89C51單片機(jī)引腳圖如下：圖 4.1 AT89C51引腳圖該單片機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，其各個(gè)引腳功能如下：VCC：+5V電源。VSS: 接地。RST：復(fù)位信號(hào)。

4、當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)兩個(gè)周期以上的高電平時(shí)即為有效，用來完成單片機(jī)的初始化操作。XTAL1和XTAL2：外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。PO口：P0口作為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，當(dāng)作輸出口使用時(shí)，必須接上拉電阻才有高電平輸出；當(dāng)作輸入口使用時(shí)，必須先向電路中的鎖存器寫入“1”，使FET截止，以避免鎖存器為“0”時(shí)對(duì)引腳輸入的干擾。本次設(shè)計(jì)采用P0口作為數(shù)碼管段選輸出使用。P2口：內(nèi)部有上拉電阻的8位I/O口，本次設(shè)計(jì)中作為數(shù)碼管位選輸出使用。4.2 晶振電路模塊在AT89C51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放

5、大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。而在芯片內(nèi)部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖4.2 晶振電路4.3 復(fù)位電路模塊單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST/VPD或RST引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩周期）的高電平。例如,若時(shí)鐘頻率為12MHz，每個(gè)機(jī)器周期為1us，則只需要2us以上時(shí)間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。單片機(jī)常見的復(fù)位如圖所示。電路為上電復(fù)位，它利用電容充電來實(shí)現(xiàn)的。在接電瞬間，RESET端的電位與

6、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(shí)間大于兩個(gè)機(jī)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(shí)電源VCC經(jīng)電阻分壓，在RESET端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。圖4.3 復(fù)位電路4.4 顯示模塊考慮采用動(dòng)態(tài)顯示部分，用P0口作為數(shù)碼管數(shù)據(jù)（段選），P2口作為數(shù)碼管控制（位選）。動(dòng)態(tài)顯示通常都是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即循環(huán)點(diǎn)亮每一個(gè)數(shù)碼管，這樣雖然在任意時(shí)刻都只有一位數(shù)碼管被點(diǎn)亮，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位數(shù)碼管間隔時(shí)間足夠短，就可以給人以通俗顯示的感覺。上面第一部分已提到，我們采用了50ms左

7、右的時(shí)間間隔，并且是合理的。6位數(shù)碼管，實(shí)驗(yàn)室的硬件是共陰極的，故我們的數(shù)碼表采用0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, 0x00;圖4.4 顯示模塊4.5 時(shí)間校對(duì)按鍵模塊本次設(shè)計(jì)要求了該簡(jiǎn)易數(shù)字鐘必須具備時(shí)、分的調(diào)整功能。故必須接入2個(gè)簡(jiǎn)單的按鍵（本設(shè)計(jì)設(shè)置問p1.4調(diào)時(shí)、p1.5調(diào)分，按鍵為實(shí)驗(yàn)箱單次脈沖按鍵模塊），并且在軟件部分必須引入這2個(gè)獨(dú)立按鍵的子程序。圖4.5 時(shí)間校對(duì)按鍵電路三實(shí)驗(yàn)任務(wù) 1 開機(jī)時(shí)，顯示12：00：00的時(shí)間開始計(jì)時(shí)；2 P0.0/AD0控制“秒”的調(diào)整，每按一次加1秒；3 P0.1/AD1控制“分

8、”的調(diào)整，每按一次加1分；4 P0.2/AD2控制“時(shí)”的調(diào)整，每按一次加1個(gè)小時(shí)四.課程設(shè)計(jì)原理單片機(jī)控制的數(shù)字鐘的硬件結(jié)構(gòu)與軟件設(shè)計(jì),給出了匯編語言源程序。此數(shù)字鐘是一個(gè)將“時(shí)”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。顯示器件選用LED七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅(qū)動(dòng)下，顯示出清晰、直觀的數(shù)字符號(hào)。針對(duì)數(shù)字鐘會(huì)產(chǎn)生走時(shí)誤差的現(xiàn)象，在電路中就設(shè)計(jì)有有校準(zhǔn)時(shí)間功能的電路。使用動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示的方法，運(yùn)用獨(dú)立式按鍵識(shí)別過程，按“時(shí)”，“分”，“秒”數(shù)據(jù)送出顯示處理方法。五. 系統(tǒng)板上硬件連線1 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0P1.7端口用8芯排線連接到“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的AH端口上；

9、2 把“單片機(jī)系統(tǒng)：區(qū)域中的P3.0P3.7端口用8芯排線連接到“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的S1S8端口上；3 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0/AD0、P0.1/AD1、P0.2/AD2端口分別用導(dǎo)線連接到“獨(dú)立式鍵盤”區(qū)域中的SP3、SP2、SP1端口上；六PROTEUS仿真七.元件清單元件名稱型號(hào)數(shù)量用途元件名稱型號(hào)數(shù)量用途單片機(jī)AT89S511控制核心電阻10k4按鍵電路晶振12MHz1晶振電路按鍵4電容30pF2數(shù)碼管8段6位1顯示電路電解電容10uF/10V1復(fù)位電路電阻5008電阻10k1電阻4.7k1蜂鳴器及其驅(qū)動(dòng)電路按鍵1蜂鳴器DC5V1電源+5V/0.5A1提供+5V電源三極管

10、90151基于AT89S51單片機(jī)數(shù)字鐘的元件清單如下表。八.程序清單 匯編源程序SECOND EQU 30HMINITE EQU 31HHOUR EQU 32HHOURK BIT P0.0MINITEK BIT P0.1SECONDK BIT P0.2DISPBUF EQU 40HDISPBIT EQU 48HT2SCNTA EQU 49HT2SCNTB EQU 4AHTEMP EQU 4BHORG 00HLJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0START: MOV SECOND,#00HMOV MINITE,#00HMOV HOUR,#12MOV DISPBIT,#00HM

11、OV T2SCNTA,#00HMOV T2SCNTB,#00HMOV TEMP,#0FEHLCALL DISPMOV TMOD,#01HMOV TH0,#(65536-2000) / 256MOV TL0,#(65536-2000) MOD 256SETB TR0SETB ET0SETB EAWT: JB SECONDK,NK1LCALL DELY10MSJB SECONDK,NK1INC SECONDMOV A,SECONDCJNE A,#60,NS60MOV SECOND,#00HNS60: LCALL DISPJNB SECONDK,$NK1: JB MINITEK,NK2LCALL D

12、ELY10MSJB MINITEK,NK2INC MINITEMOV A,MINITECJNE A,#60,NM60MOV MINITE,#00HNM60: LCALL DISPJNB MINITEK,$NK2: JB HOURK,NK3LCALL DELY10MSJB HOURK,NK3INC HOURMOV A,HOURCJNE A,#24,NH24MOV HOUR,#00HNH24: LCALL DISPJNB HOURK,$NK3: LJMP WTDELY10MS:MOV R6,#10D1: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETDISP: MOV A,#D

13、ISPBUFADD A,#8DEC AMOV R1,AMOV A,HOURMOV B,#10DIV ABMOV R1,ADEC R1MOV A,BMOV R1,ADEC R1MOV A,#10MOVR1,ADEC R1MOV A,MINITEMOV B,#10DIV ABMOV R1,ADEC R1MOV A,BMOV R1,ADEC R1MOV A,#10MOVR1,ADEC R1MOV A,SECONDMOV B,#10DIV ABMOV R1,ADEC R1MOV A,BMOV R1,ADEC R1RETINT_T0:MOV TH0,#(65536-2000) / 256MOV TL0,

14、#(65536-2000) MOD 256MOV A,#DISPBUFADD A,DISPBITMOV R0,AMOV A,R0MOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOV A,DISPBITMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P3,AINC DISPBITMOV A,DISPBITCJNE A,#08H,KNAMOV DISPBIT,#00HKNA: INC T2SCNTAMOV A,T2SCNTACJNE A,#100,DONEMOV T2SCNTA,#00HINC T2SCNTBMOV A,T2SCNTBCJNE A,#05H,D

15、ONEMOV T2SCNTB,#00HINC SECONDMOV A,SECONDCJNE A,#60,NEXTMOV SECOND,#00HINC MINITEMOV A,MINITECJNE A,#60,NEXTMOV MINITE,#00HINC HOURMOV A,HOURCJNE A,#24,NEXTMOV HOUR,#00HNEXT: LCALL DISPDONE: RETITABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40HTAB: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FHEND九.參考文獻(xiàn)1 許瑛琪, 陳劉源編著. 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例. 北京：清化大學(xué)出版社。20022 楊居義編著. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例教程. 北京：清華大學(xué)出版社。20103 楊居義, 馬寧，勒光明，王益斌編著. 單片機(jī)原理與工程應(yīng)用. 北京：清華大學(xué)出版社。20094 樓然苗，李光飛編著. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京：北京航空