單片機課程設計--- 單片機電子時鐘設計

1、<p><b>　　課程設計(論文)</b></p><p>　　題 目 名 稱 單片機電子時鐘設計 </p><p>　　課 程 名 稱 單 片 機 原 理 及 應 用 </p><p>　　學 生 姓 名

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　系 、專 業(yè) 信息工程系、電氣信息類 </p><p>　　指 導 教 師

3、 </p><p>　　2011 年 6月 23 日</p><p>　　課程設計（論文）任務書</p><p>　　注：1．此表由指導教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；</p><p>　　2．此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。</p><p>　　指導教師（簽

4、字）： 學生（簽字）：</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 系統(tǒng)概述7</p><p>　　1.1課程設計目的7</p><p>　　1.2課程設計要求7</p><p>　　1.3硬件系統(tǒng)框圖8</p

5、><p>　　1.4軟件系統(tǒng)框圖8</p><p>　　2 系統(tǒng)硬件設計9</p><p>　　2.1晶振復位電路9</p><p>　　2.2開關控制電路9</p><p>　　2.3顯示電路10</p><p>　　2.4硬件電路總圖11</p><p>

6、　　3 軟件系統(tǒng)設計12</p><p>　　3.1程序概述12</p><p>　　3.2 程序流程圖12</p><p><b>　　3.3源程序15</b></p><p>　　4 系統(tǒng)仿真與調(diào)試20</p><p>　　4.1仿真軟件proteus簡介20</p&g

7、t;<p>　　4.2仿真結(jié)果20</p><p>　　5 總結(jié)與致謝23</p><p><b>　　參考文獻：24</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成

8、到一個芯片上。它由 CPU 、存儲器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定時 / 計數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過內(nèi)部總線相互連接起來。它具有優(yōu)異的性能價格比、集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強 、低電壓、低功耗等諸多優(yōu)點。</p><p>　　單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們

9、的家用電腦弱很多，不過價錢也便宜得多，一般不超過10元，用它來做一些控制電器一類相對簡單的應用，其功能足矣。日常生活中的全自動滾筒洗衣機、冰箱、電磁爐排煙罩、VCD等家電都可以看到它的身影。它主要是作為控制部分的核心部件。</p><p>　　我們這學期開設了這門課，由于課時較少，講授的只能是基礎的理論知識，要想進一步提高單片機技術，我們除了必須了解單片機的硬件結(jié)構，掌握基本的匯編語言的編程方法，還要能熟練使用一

10、些的編程軟件及仿真軟件。另外，基本的電路知識和電路連接方法也是不可或缺的一部分?？傊畣纹瑱C的應用必須具備全面的基礎知識和扎實的理論基礎。 </p><p>　　關鍵詞：8051單片機、7SEG8位數(shù)碼管、調(diào)時按鍵、數(shù)字</p><p><b>　　1系統(tǒng)概述</b></p><p><b>　　1.1課程設計目的</b>&

11、lt;/p><p>　　單片計算機即單片微型計算機。（Single-Chip Microcomputer ）,是 集CPU ,RAM ,ROM ,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產(chǎn)品和工業(yè)自動化上。而51單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次課程設計通過對它的學習，應用，從而達到學習、設計、開發(fā)軟、硬的能力。</p><p>　　通過查

12、閱資料、硬件設計、程序設計、安裝調(diào)試、撰寫論文等環(huán)節(jié)，初步掌握工程設計方法和組織實踐的基本技能；熟悉科學實踐的程序和辦法，為今后從事生產(chǎn)技術工作打下必要的基礎；學會靈活運用已經(jīng)學過的知識，并能不斷接受新的知識，大膽發(fā)明創(chuàng)造的設計理念。</p><p><b>　　1.2課程設計要求</b></p><p>　　該課程設計是利用MCS-51單片機內(nèi)部的定時／計數(shù)器、中斷

13、系統(tǒng)、以及行列鍵盤和LED顯示器等部件，設計一個單片機電子時鐘。設計的電子時鐘通過數(shù)碼管顯示，并能通過按鍵實現(xiàn)設置時間和暫停、啟動控制等。用定時／計數(shù)器T0，工作于定時，采用方式1，對12MHZ的系統(tǒng)時鐘進行定時計數(shù)，初值設為XXYY（自己計算）。形成定時時間為50ms。用片內(nèi)RAM的7BH單元對50ms計數(shù)，計20次產(chǎn)生秒計數(shù)器78H單元加1，秒計數(shù)器加到60則分計數(shù)器79H單元加1，分計數(shù)器加到60則時計數(shù)器7AH單元加1，時計數(shù)器

14、加到24則時計數(shù)器清0。然后把秒、分、時計數(shù)器分成十位和個位放到8個數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū)，通過數(shù)碼管顯示出來。顯示格式為小時十位、小時個位---分十位、分個位---秒十位、秒個位。在處理過程中加上了按鍵判斷程序，能對按鍵處理</p><p><b>　　1.3硬件系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　圖1.1 硬件系統(tǒng)框圖</p><p>&l

15、t;b>　　1.4軟件系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　圖1.2 軟件系統(tǒng)框 </p><p><b>　　2 系統(tǒng)硬件設計</b></p><p><b>　　2.1晶振復位電路</b></p><p>　　復位是單片機的初始化操作，單片機啟動運行時，都必須復位。他的作用

16、是使CPU和系統(tǒng)中其他的部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。一般，80C51系列單片機本身是不能自動復位的，必須配合相應的外部電路才能實現(xiàn)。</p><p>　　圖2.1 晶振及復位電路</p><p><b>　　2.2開關控制電路</b></p><p>　　開關K1、K2、K3分別接在單片機的P1.0、P1.1、P1.2三

17、個I/0口上，分別具有選定時分秒，加一，減一的功能。程序中的去抖動要求按鍵按下時間必須大于10MS才進行加一操作。</p><p>　　圖2.2 開關控制電路</p><p><b>　　2.3顯示電路</b></p><p>　　顯示電路由一塊8位共陽數(shù)碼管組成，將各數(shù)碼管的各段（A,B,C,D,E,F,G及DP）依次連接到單片機的P0.0-

18、-----P0.7端口上，其公共端則依次連接到P2.0------P2.7,程序匯總采用掃描方法輪流依次點亮各位LED，使每位分時顯示該位顯示的字符。</p><p>　　圖2.3 管腳連接圖和引腳圖</p><p>　　圖2.4 顯示電路部分</p><p><b>　　2.4硬件電路總圖</b></p><p>　　

19、將各個部分組裝連接起來，認真檢查并燒入程序，調(diào)試直至結(jié)果正確?？傠娐穲D如下：</p><p>　　圖2.5 仿真電路總圖 </p><p><b>　　3軟件系統(tǒng)設計</b></p><p><b>　　3.1程序概述</b></p><p>　　本計算器程序通過LED動態(tài)掃描的方法，給數(shù)碼管送數(shù)據(jù)

20、，并通過定時器T0和循環(huán)程序?qū)崿F(xiàn)一秒的精確計時，同時通過外部中斷來控制時分秒的增減操作。程序中包含有顯示、中斷、加一、減一、延時等子程序，通過各個子程序和主程序之間的調(diào)用和跳轉(zhuǎn)，最終完成該簡易數(shù)字時鐘。</p><p><b>　　3.2 程序流程圖</b></p><p>　　1. T0中斷服務程序</p><p>　　進入中斷后，判定進入中

21、斷次數(shù)是否等于20，當?shù)扔?0次時，表明已達到延時1秒，此時將顯示的時間秒位上加1，同時判定秒位上是否到達60，如果到達60，則分位上加1，再判定分位上是否到達60，如果到達60，則時位上加1定時器仍賦初值，繼續(xù)進行延時。</p><p>　　圖3.1 中斷程序流程圖</p><p><b>　　2.主程序流程圖</b></p><p>　　初

22、始化時，選用定時器0，設置初值，打開中斷總開關，打開定時器0和中斷允許開關，啟動定時器0，再進行時間初值顯示，并判斷按鍵。</p><p>　　圖3.2 程序總流程圖</p><p><b>　　3.3源程序</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP START </p&

23、gt;<p>　　ORG 000BH ；定時器0中斷入口 </p><p>　　LJMP INTT0 ；中服程序</p><p>　　START: ；主程序初始化</p><p>　　MOV R0,#70H </p

24、><p>　　MOV R7,#0CH ；開辟長度為13，始地址為70H的一段地址</p><p><b>　　INIT: </b></p><p>　　MOV @R0,#00H </p><p><b>　　INC R0</b></p>

25、<p>　　DJNZ R7,INIT ；將此段地址的內(nèi)容清0</p><p>　　MOV 72H,#10</p><p>　　MOV 75H,#10 ；給72H，75H賦定值A，用于顯示“—”</p><p>　　MOV TMOD,#01H ；啟動定時器0</p>

26、<p>　　MOV TL0,#0B0H</p><p>　　MOV TH0,#03CH ；定時器0賦初值，計時時間為50MS</p><p>　　SETB EA ；打開中斷總開關</p><p>　　SETB ET0 ；允時定時器0中斷</p>

27、<p>　　SETB TR0 ；啟動定時器0</p><p>　　START1: ；功能程序</p><p>　　LCALL SCAN ；時間顯示</p><p>　　LCALL KEYSCAN ；判斷按鍵，對時間進行調(diào)節(jié)</p

28、><p>　　SJMP START1 ；循環(huán)判斷</p><p>　　DL1MS: ；1MS延時程序</p><p>　　MOV R6,#14H</p><p><b>　　DL1:</b></p><p>　　MOV R7,#1

29、9H</p><p><b>　　DL2:</b></p><p>　　DJNZ R7,DL2</p><p>　　DJNZ R6,DL1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DL20MS: ；20MS延時

30、程序</p><p>　　ACALL SCAN </p><p>　　ACALL SCAN </p><p>　　ACALL SCAN ；不使顯示中斷，延時程序中繼續(xù)進行顯示</p><p><b>　　RET</b></p>

31、<p>　　SCAN: ；時間顯示程序</p><p>　　MOV A,78H ；秒時間寄存地址</p><p>　　MOV B,#0AH </p><p>　　DIV AB ；除以10，使尋址地址在指定范圍內(nèi)

32、 </p><p>　　MOV 71H,A </p><p>　　MOV 70H,B </p><p>　　MOV A,79H</p><p>　　MOV B,#0AH </p><p><

33、b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV 74H,A</p><p>　　MOV 73H,B</p><p>　　MOV A,7AH</p><p>　　MOV B,#0AH</p><p><b>　　DIV AB</b></p>&l

34、t;p>　　MOV 77H,A</p><p>　　MOV 76H,B ；使除72H，75H，從70H到77H的一段地址的值為分別為00A00A00</p><p>　　MOV R1,#70H ；從70H開始</p><p>　　MOV R5,#80H ；設定片選值</p><p>

35、　　MOV R3,#08H ；顯示8位數(shù)碼管</p><p><b>　　SCAN1:</b></p><p>　　MOV A,R5 </p><p>　　MOV P2,A ；選定顯示數(shù)據(jù)的數(shù)碼管</p><p>　　MOV A,@R1 ；

36、利用累加器進行查表顯示</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P0,A ；點亮選定數(shù)碼管</p><p><b>　　MOV A,R5</b></p><p>　　LCALL

37、DL1MS ；延時1MS</p><p>　　INC R1 ；寄存器加1，查表中另一數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV A,R5 </p><p>　　RR A ；累加器右移，選定另一數(shù)碼管</p><p><b>　　MOV

38、 R5,A</b></p><p>　　DJNZ R3,SCAN1 ；依次點亮8位數(shù)碼管，顯示初始時間</p><p>　　MOV P2,#00H </p><p>　　MOV P0,#0FFH ；熄滅數(shù)碼管</p><p><b>　　RET</b>

39、;</p><p>　　TAB: db 0C0h,0f9h,0a4h,0B0h,99h,92h,82h,0F8h,80H,90H,0BFH</p><p>　　INTT0: ；定時器0中服程序</p><p>　　PUSH ACC </p><p><b>　　PUSH

40、 PSW</b></p><p>　　CLR ET0 </p><p>　　CLR TR0 ；關閉中斷，關閉定時器</p><p>　　MOV TL0,#0B0H ；重新給定時器賦初值</p><p>　　MOV TH0,#03CH</p>

41、<p>　　SETB TR0 ；啟動定時器</p><p>　　INC 7BH ；中斷次數(shù)加1</p><p>　　MOV A,7BH</p><p>　　CJNE A,#14H,OUTT0 ；判斷中斷次數(shù)是否為20次</p><p>　　MOV 7BH,#0

42、0 ；剛好為20次，達到1S延時，中斷次數(shù)歸0</p><p>　　INC 78H ；秒顯示加1</p><p>　　MOV A,78H</p><p>　　CJNE A,#3CH,OUTT0 ；判斷秒顯示是否到60秒</p><p>　　MOV 78H,#00

43、 ；到達60秒，秒顯示為00</p><p>　　INC 79H ；同時分顯示加1</p><p>　　MOV A,79H </p><p>　　CJNE A,#3CH,OUTT0 ；再判定分顯示是否到60</p><p>　　MOV 79H,#00

44、 ；到60分，分顯示為00</p><p>　　INC 7AH ；時顯示加1</p><p>　　MOV A,7AH</p><p>　　CJNE A,#18H,OUTT0 ；最后判定時顯示是否到24</p><p>　　MOV 7AH,#00 ；到24時

45、，時顯示為00</p><p>　　OUTT0: </p><p><b>　　SETB ET0</b></p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　POP ACC</b></p>&

46、lt;p>　　RETI ；未達到延時1S或未到達時分秒溢出時，退出中斷</p><p>　　KEYSCAN: ；判鍵程序</p><p><b>　　CLR EA</b></p><p>　　JNB P1.0,KEYSCAN0 </p>

47、<p>　　JNB P1.1,KEYSCAN1</p><p>　　JNB P1.2,KEYSCAN2 ；判斷鍵P1.0，P1.1，P1.2是否被按下</p><p><b>　　KEYOUT:</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p><p&

48、gt;<b>　　RET</b></p><p>　　KEYSCAN0: ；按下P1.0時功能程序</p><p>　　LCALL DL20MS ；保持數(shù)碼管顯示</p><p><b>　　WAIT0:</b></p><p>　　JN

49、B P1.0,WAIT0 ；判定鍵P1.0是否松開</p><p>　　INC 7CH </p><p>　　MOV A,7CH </p><p>　　CLR ET0 ；關閉定時器0中斷，顯示暫停</p>

50、<p>　　CJNE A,#04H,KEYOUT ；判定P1.0按鍵次數(shù)</p><p>　　MOV 7CH,#00 </p><p>　　SETB ET0 ；第四次按下時，激活顯示</p><p>　　SJMP KEYOUT</p><p&

51、gt;　　KEYSCAN1: ；按下P1.1時，功能程序（加調(diào)節(jié)）</p><p>　　LCALL DL20MS </p><p><b>　　WAIT1:</b></p><p>　　JNB P1.1,WAIT1 </p>

52、<p>　　MOV A,7CH</p><p>　　CJNE A,#03H,KSCAN11 ；判定在第幾次按下P1.0后，按下P1.1</p><p>　　INC 78H ；在第三次按下P1.0后按下P1.1,秒顯示加1</p><p>　　MOV A,78H</p>&

53、lt;p>　　CJNE A,#3cH,KEYOUT </p><p>　　MOV 78H,#00 ；當秒達到60時，秒顯示為00</p><p>　　SJMP KEYOUT</p><p>　　KSCAN11: </p><p>&l

54、t;b>　　MOV A,7CH</b></p><p>　　CJNE A,#02H,KEYSCAN12 </p><p>　　INC 79H ；第二次按下P1.0后，再按下P1.1，則分顯示加1</p><p>　　MOV A,79H </p>

55、<p>　　CJNE A,#3CH,KEYOUT </p><p>　　MOV 79H,#00 ;分達到60時，分顯示為00</p><p>　　SJMP KEYOUT</p><p>　　KEYSCAN2: ；按下P1.2功能程序（減調(diào)節(jié)）</p

56、><p>　　LCALL DL20MS</p><p><b>　　WAIT2:</b></p><p>　　JNB P1.2,WAIT2</p><p>　　MOV A,7CH</p><p>　　CJNE A,#03H,KSCAN21</p><p>　　DEC

57、78H ；第三次按下P1.0后，再按下P1.2，秒顯示減1</p><p>　　MOV A,78H</p><p>　　CJNE A,#0FFH,KEYOUT </p><p>　　MOV 78H,#3BH ;秒為0時，再減一則顯示為59</p><p&g

58、t;　　SJMP KEYOUT</p><p><b>　　KSCAN21:</b></p><p><b>　　MOV A,7CH</b></p><p>　　CJNE A,#02H,KEYSCAN22 </p><p>　　DEC 79H

59、；第二次按下P1.0后，按下P1.2,分顯減1</p><p><b>　　MOV A,79H</b></p><p>　　CJNE A,#0FFh,KEYOUT</p><p>　　MOV 79H,#3BH ; 分為0時，再減1則顯示為59</p><p>　　SJMP KEYOUT&

60、lt;/p><p>　　KEYSCAN12:</p><p>　　INC 7AH ;第一次按下P1.0后，再按下P1.1,時示加1</p><p><b>　　MOV A,7AH</b></p><p>　　CJNE A,#18H,KEYOUT </p

61、><p>　　MOV 7AH,#00 ;時達到24，則時顯示為00</p><p>　　LJMP KEYOUT</p><p>　　KEYSCAN22:</p><p>　　DEC 7AH ；第一次按下P1.0后，再按下P1.2,時顯示減1</p><p&

62、gt;<b>　　MOV A,7AH</b></p><p>　　CJNE A,#0FFH,KEYOUT </p><p>　　MOV 7AH,#17H ；時為0時，再減1則顯示為23</p><p>　　LJMP KEYOUT</p><p><b>　　E

63、ND</b></p><p>　　4.1仿真軟件proteus簡介</p><p>　　Proteus(海神)的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。該軟件的特點：① 全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。②具有模擬電路仿

64、真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS一232動態(tài)仿真、1 C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。③ 目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。④ 支持大量的存儲器和外圍芯片?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能

65、極其強大，可仿真51、AVR、PIC。</p><p><b>　　4.2 仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　1.啟動</b></p><p><b>　　圖4.1 啟動</b></p><p><b>　　2.運行</b></p>

66、<p><b>　　圖4.2運行</b></p><p><b>　　3．調(diào)時</b></p><p><b>　　圖4.3 調(diào)時</b></p><p><b>　　4．調(diào)分</b></p><p><b>　　圖4.4 調(diào)分&l

67、t;/b></p><p><b>　　5．調(diào)秒</b></p><p><b>　　4.5調(diào)秒</b></p><p><b>　　5 總結(jié)與致謝</b></p><p>　　通過本次課程設計，我才知道從理論學習到實踐運用有多么的艱難.在本次設計中,遇到的首要難題是對器

68、件的控制,功能看似很簡單,但是一旦要用程序語言表現(xiàn)出來,是有一定的難度.在程序的邏輯性上有很大的要求.經(jīng)過多方的查找資料以及請教同學尚能勉強寫出程序.在程序的最后階段,遇到了從未有過的問題,程序的語句超過了取址范圍.對于這樣的問題,在思想上就打垮了我.但是我最終還是沒有放棄,硬著頭皮去再把程序從頭至尾分析一遍,看有能不能精簡的地方,出于無奈,我只能把有些語句刪除,但整體上并不影響程序的功能.雖然如此,但我是感到我的學習上有很大缺陷.所以

69、在這次課程設計以后,我想我還要更加努力的學習單片機知識,爭取在下一次的設計中能夠真正靈活運用我學過的知識.在此我還要感謝我的擋搭和老師同學一起幫助我完成這次任務.</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1]付家才．單片機控制工程實踐技術.北京：化學工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[2]劉湘濤，江世明.單