《單片機原理及應(yīng)用》課程設(shè)計電子萬年歷

1、單片機原理及應(yīng)用單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計課程設(shè)計 題題 目：目： 電子萬年歷電子萬年歷 專專 業(yè)：業(yè)：電子信息工程技術(shù)電子信息工程技術(shù) 班班 級：級： 姓姓 名：名： 學(xué)學(xué) 號：號： 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 日日 期：期： 成成 績：績： 目錄目錄摘要摘要1 1 概述概述1.11.1 單片機原理及應(yīng)用簡介單片機原理及應(yīng)用簡介 1.21.2 設(shè)計目的設(shè)計目的 1.31.3 設(shè)計要求設(shè)計要求 2 2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計2.12.1 系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)總體方案 2.22.2 硬件電路的總體框圖設(shè)計硬件電路的總體框圖設(shè)計 2.32.3 硬件電路原理圖設(shè)計硬件電路原理圖設(shè)計 3 3

2、 軟件設(shè)計軟件設(shè)計3.13.1 主程序流程圖設(shè)計主程序流程圖設(shè)計 3.23.2 顯示模塊流程圖顯示模塊流程圖 4 4 課程設(shè)計體會課程設(shè)計體會5 5 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)6 6 附圖附圖摘要：本設(shè)計是電子萬年歷。具備三個功能：能顯示：年、月、日、時、分、秒及星期信息，并具有可調(diào)整日期和時間功能。我選用的是單片機 at89c51 來實現(xiàn)電子萬年歷的功能。該電子萬年歷能夠成功實現(xiàn)時鐘運行，調(diào)整，顯示年月日時分秒及星期，溫度等信息。該電子萬年歷使用 12mhz 晶振與單片機 at89c51 相連接,通過軟件編程的方法實現(xiàn)了以 24 小時為一個周期，同時顯示小時、分鐘和秒的要求。利用單片機定時器及計數(shù)器產(chǎn)

3、生定時效果通過編程形成數(shù)字鐘效果，再利用數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示單片機內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)。同時通過端口讀入當(dāng)前外部控制狀態(tài)來改變程序的不同狀態(tài)，實現(xiàn)不同功能。電子萬年歷設(shè)計與制作可采用數(shù)字電路實現(xiàn),也可以采用單片機來完成。若用數(shù)字電路完成,所設(shè)計的電路相當(dāng)復(fù)雜,大概需要十幾片數(shù)字集成塊,其功能也主要依賴于數(shù)字電路的各功能模塊的組合來實現(xiàn),焊接的過程比較復(fù)雜,成本也非常高。若用單片機來設(shè)計制作完成,由于其功能的實現(xiàn)主要通過軟件編程來完成,這樣一來就降低了硬件電路的復(fù)雜性,從而使得其成本降低,更適合我們大學(xué)生自主研發(fā)。所以在該設(shè)計與制作中我選用了單片機 at89c51。另外, 單片機 at89c51 的指令

4、系統(tǒng)和引腳與 at89c51 完全兼容,片內(nèi)有 128b 的 ram、32 條i/o 口線、2 個 16 位定時計數(shù)器、5 個中斷源、一個全雙工串行口等。因此，采用單片機 at89c51 原理制作的電子萬年歷，不僅僅在原理上能夠成功實現(xiàn)計時等功能，也更經(jīng)濟，更適用，更符合我們實際生活的需要，對我們大學(xué)生來說也更加有用。1 1 概述概述 1.1 單片機原理及應(yīng)用簡介隨著國內(nèi)超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，微處理器及其外圍芯片有了迅速的發(fā)展。集成技術(shù)的最新發(fā)展之一是將 cpu 和外圍芯片，如程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、并行、串行 i/o 口、定時/計數(shù)器、中斷控制器及其他控制部件集成在一個芯片之中，制成單片計

5、算機（single-chip microcomputer） 。而近年來推出的一些高檔單片機還包括有許多特殊功能單元，如 a/d、d/a 轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器、通信控制器、鎖相環(huán)、dma、浮點運算單元等。因此，只要外加一些擴展電路及必要的通道接口就可以構(gòu)成各種計算機應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動測試系統(tǒng)、萬年歷電子表等。單片機的出現(xiàn)，并在各個技術(shù)領(lǐng)域中得到如此迅猛的發(fā)展，與單片機構(gòu)成計算機應(yīng)用系統(tǒng)所形成的下述特點有關(guān)：1、單片機構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。這些可靠性的獲得除了依靠單片機芯片本身的高可靠性以及應(yīng)用有最少的聯(lián)接外，還可以方便地采用軟、硬件技術(shù)。2、系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置較典

6、型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)。3、由于構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)是一個計算機系統(tǒng)，相當(dāng)多的測、控功能由軟件實現(xiàn)，故具有柔性特征，不須改變硬件系統(tǒng)就能適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能。4、有優(yōu)異的性能、價格比?？梢哉f，對于廣大的電子應(yīng)用專業(yè)技術(shù)人員，目前國和內(nèi)國外面臨的單片機應(yīng)用技術(shù)，如同60年代面臨晶體管技術(shù)，70 年代面臨數(shù)字集成電路一樣。單片機和可編程門陣列相結(jié)合，構(gòu)成新一代電子應(yīng)用技術(shù)是不可能回避的一項新型的工程應(yīng)用技術(shù)。單片機是微型計算機的一個重要分枝，單片機是把中央處理器、隨機存儲器、只讀存儲器、定時器/計數(shù)器、并行接口接口、串行接口、a/d 轉(zhuǎn)換器等主要計算機部件，

7、集中在一塊集成電路芯片上。雖然只是一個芯片，但從功能上它就相當(dāng)于一臺完整的微機。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片計集成度高、體積小、運算速度快、功耗低、運行可靠、價格低廉等諸多優(yōu)點，越來越顯現(xiàn)出來。目前可以說單片機已經(jīng)滲透到我們的生活的各個領(lǐng)域，在工業(yè)方面：像過程控制、數(shù)據(jù)采集，機電一體化、智能化儀器儀表，特別在軍事武器控制方面尤為突出。在日常生活方面，我們使用彩電、洗衣機、電冰箱，錄放機、vcd、照相機、手機、高級定時鬧鐘以及公共汽車上的報站器等等可以說舉不勝舉。1.21.2 設(shè)計目的設(shè)計目的1、熟悉 mcs-51 定時/計數(shù)器、中斷的應(yīng)用。2、熟悉時鐘時、分、秒計時方法，掌握編程技巧。3、掌握

8、鍵盤的基本工作原理，鍵的識別，鍵抖動和重鍵問題的解決，鍵盤工作方式和鍵盤程序的編程。4、掌握七段碼 led 顯示器的結(jié)構(gòu)，七段碼 led 顯示器的工作方式和顯示程序的編程。5、掌握串行通信程序的編寫。1.3.設(shè)計要求設(shè)計要求 1、設(shè)計實現(xiàn)電子萬年歷的硬件原理圖。2、用 t0 定時器，產(chǎn)生時鐘信號，設(shè)計定時中斷程序。3、通過按鍵切換，分別顯示時、分、秒，設(shè)計顯示程序。4、可用鍵盤進(jìn)行校對時間，設(shè)計鍵盤程序。5、當(dāng)前時間可通過串口在其他單片機系統(tǒng)上顯示。at89c51 的引腳圖及部分引腳功能rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 rst 腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prog：當(dāng)訪問外

9、部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。/ea/vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000 h- ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。 口管腳備選功能p1.0p1.78 位雙向口p2.0p2.78 位雙向口p3.0p3.78 位雙向口p3.0 rxd串行輸入口p3.1 txd串行輸出口p3.2 /int0外部中斷 0p3.3 /int1外部中斷 1p3.4 t0

10、記時器 0 外部輸入p3.5 t1記時器 1 外部輸入p3.6 /wr外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通p3.7 /rd外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計2.1 系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)總體方案 我選用的是單片機(at89c51)來實現(xiàn)電子萬年歷的功能。共具備兩個功能:（1）顯示年月日及分秒信息（2）具有可調(diào)整日期和時間功能。1 微處理器在設(shè)計過程中我使用 12mhz 晶振與單片機 at89c51 相連接,通過軟件編程的方法實現(xiàn)了以24 小時為一個周期同時顯示小時,分鐘和秒的要求,該定時鬧鐘設(shè)有九個按鍵，使之具備了校時、定時功能。利用單片機定時器及計數(shù)器產(chǎn)生定時效果通過編程形成數(shù)字

11、鐘效果，再利用數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示單片機內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)。同時通過端口讀入當(dāng)前外部控制狀態(tài)來改變程序的不同狀態(tài)，實現(xiàn)不同功能。2.2 硬件電路的總體框圖設(shè)計硬件電路的總體框圖設(shè)計 該設(shè)計的硬件電路的總體框圖如圖所示2.3 硬件電路原理圖設(shè)計硬件電路原理圖設(shè)計該萬年歷是以單片機該萬年歷是以單片機 89s52 為核心來完成的。為核心來完成的。在硬件電路中采用 p0 口作為 6 位液晶顯示電路的驅(qū)動接口，這是由于 p0 口輸出驅(qū)動電路工作處于開漏狀態(tài),它的驅(qū)動能力強,故只需外接上拉電阻便可以把 led 數(shù)碼管點亮。因為共陰的 led 數(shù)碼管它的驅(qū)動電流是分開的,在單片機進(jìn)行動態(tài)掃描的時候不會影響彼此的電

12、流,故該電路中的 8位 led 數(shù)碼管均用共陽陰極的數(shù)碼管。8 位 led 數(shù)碼管的位選線分別由相應(yīng)的 p2. 0p2. 5 控制,而將其相應(yīng)的段選線并聯(lián)在一起,由一個 8 位的 i/o 口控制,即 p0 口。p3 口與八個校時按鍵相連，以成功實現(xiàn)萬年歷校時的功能。主控制原理圖：3.軟件設(shè)計軟件設(shè)計程序框圖：程序框圖：開始初始化按鍵掃描有鍵按下按鍵處理，確定模式時間顯示模式根據(jù)按鍵狀態(tài)顯示相應(yīng)時間段時間修改模式根據(jù)按鍵狀態(tài)修改時間nonoyesyes圖圖 1 主程序主程序流程框圖流程框圖開始裝入計數(shù)初值（50ms 中斷）計數(shù)標(biāo)志 num+num=20？num=0時間加 1 秒結(jié)束圖圖 2 定時

13、中斷流程框圖定時中斷流程框圖noyes開始清零按鍵狀態(tài)位按鍵為低電平？延時，去抖動按鍵為低電平？按鍵為低高平？有按鍵，置按鍵狀態(tài)yesyes結(jié)束圖圖 3 按鍵掃描流程框圖按鍵掃描流程框圖nonoyes清零按鍵狀態(tài)程序中使用到了 t0,t1 和串口中斷，p0,p2 口為 led 的輸出數(shù)據(jù)口，p32,p33,p34 分別為時分秒轉(zhuǎn)換，時間校驗和時間停止位（一）：主機程序：（一）：主機程序：org 0000hljmp mainorg 000bhljmp timeorg 0023hljmp chuanxingorg 0030hmain:setb p3.2setb p3.3setb p3.7setb

14、p3.5mov pcon,#00hmov scon,#01010000bmov tmod,#21hmov tl0,#0b0hmov th0,#3chmov th1,#0cch ;產(chǎn)生 600 波特率mov tl1,#0cchmov r5, #20 ;20 次以達(dá)到 1s 的計時mov r4,#3 ;切換標(biāo)志位mov r6,#0ffh ;恢復(fù)暫停標(biāo)志mov r7,#1 mov r3,#0ffh ;暫停標(biāo)志mov 50h,#0 ;存放時分秒的數(shù)據(jù)空間地址mov 51h,#0mov 52h,#0mov 53h,#0mov 54h,#0mov 55h,#0mov 60h,#0ffh;串性發(fā)送標(biāo)志mov

15、 61h,#0ffhmov 62h,#0ffhmov 70h,#0 ;存放串行接受的數(shù) mov 71h,#0 ;接受從機發(fā)送的切換標(biāo)志setb easetb essetb et0setb tr0setb tr1start:call keymov a,70h cjne a,#0f1h,qiehuan;是否為串性標(biāo)接受到的切換志mov 70h,#0mov 71h,#1ljmp xianshiqiehuan:cjne a,#0f2h,qiehuan1mov 70h,#0mov 71h,#2ljmp xianshiqiehuan1:cjne a,#0f3h,qiehuan2mov 70h,#0mov

16、71h,#3ljmp xianshiqiehuan2:mov a,r0jnz xianshimov a,70hcjne a,#0f6h,qiehuan3;是否為串性接受到的恢復(fù)暫停標(biāo)志mov r6,#0ljmp stopqiehuan3:mov a,r3jz stop1mov a,70hcjne a,#0f7h,xianshimov 70h,#0mov r6,#0ffhsjmp xianshistop1:ljmp stop;51h, 50h miao;53h,52h fen ;55h,54h shixianshi: ;顯示子程序mov dptr,#segtab ;顯示秒mov a,71hcjn

17、e a,#1,bingxing1sjmp bingxing2bingxing1:cjne r4,#3 ,fenbingxing2:mov a,51hmovc a,a+dptrmov p0,amov a,50hmovc a,a+dptrmov p2,amov a,60h ;串行發(fā)送秒jnz biaozhiclr timov a,50hmov sbuf,acall t10msjb ti ,$mov a,51hmov sbuf,ajb ti,$mov 60h,#0ffh;call t10msbiaozhi:ljmp startfen: ;顯示分mov a,71hcjne a,#2,bingxing3

18、sjmp bingxing4bingxing3:cjne r4,#2 ,shibingxing4:mov a,53hmovc a,a+dptrmov p0,amov a,52hmovc a,a+dptrmov p2,amov a,61h ;串行發(fā)送分jnz biaozhi1clr timov a,52hmov sbuf,ajb ti ,$call t10msmov a,53hmov sbuf,ajb ti,$mov 60h,#0ffh;call t10msbiaozhi1:;call t10msljmp startshi: ;顯示時mov a,71hcjne a,#3,bingxing5sjm

19、p bingxing6bingxing5:cjne r4,#1,shi1bingxing6:mov a,55hmovc a,a+dptrmov p0,amov a,54hmovc a,a+dptrmov p2,amov a,62h ;串行發(fā)送時?jnz biaozhi2clr timov a,54hmov sbuf,ajb ti ,$call t10msmov a,55hmov sbuf,ajb ti,$mov 60h,#0ffh;call t10msbiaozhi2:;call t10msshi1:ljmp startstop: ;暫停子程序mov a,r6jz xianshi1ljmp s

20、tartxianshi1:mov a,70hcjne a,#0f4h,aa mov 70h,#0ljmp num1aa:mov a,r1jnz num1mov a,70hcjne a,#0f5h,bbmov 70h,#0ljmp num2bb:mov a,r2jnz num2ljmp startnum1: ;高位累加cjne r4,#3,fen1 ;秒inc 51hmov a,51hcjne a,#6 ,qingling0mov 51h,#0qingling0:ljmp xianshifen1: ;分cjne r4,#2,shi11inc 53hmov a,53hcjne a,#6 ,qing

21、ling1mov 53h,#0qingling1:ljmp xianshi ;時shi11:cjne r4,#1,qingling2inc 55hmov a,55hcjne a,#6 ,qingling2mov 55h,#0qingling2:ljmp xianshi num2: ;低位累加cjne r4,#3,fen2 ;秒inc 50hmov a,50hcjne a,#10,qingling3mov 50h,#0qingling3:ljmp xianshifen2:cjne r4,#2,shil2 ;分inc 52hmov a,52hcjne a,#10 ,qingling4mov 52h

22、,#0qingling4:ljmp xianshi ;時shil2:cjne r4,#1,qingling5inc 54hmov a,54hcjne a,#10 ,qingling5mov 54h,#0qingling5:ljmp xianshi time: ;中斷子程序mov a,r6jnz fanhui11retifanhui11:djnz r5,nextmov r5,#20inc 50hmov a,60hcpl amov 60h,amov a,50hcjne a,#10,nextinc 51hmov 50h,#0mov a,51hcjne a,#6,nextinc 52hmov a,61

23、hcpl amov 61h,amov 51h,#0mov a,52hcjne a,#10,nextinc 53hmov 52h,#0mov a,53hcjne a,#6,nextinc 54hmov a,62hcpl amov 62h,amov 53h,#0mov a,54hcjne a,#10,nextinc 55hmov 54h,#0mov a,55hcjne a,#6,nextmov 55h,#0 ;重裝初值next:ljmp fanhui1key ;鍵盤掃描子程序 p3.2 切換 p3.3 十位加p3.5 暫停 p3.7 個位加 mov r0,#0mov r1,#0mov r2,#0j

24、b p3.2, rel1call t10msjnb p3.2,fanhui ;第一個鍵按下子程序mov r0,#1mov p1,#0fehdec r4mov a,r4jnz rel5mov r4,#3rel5:ljmp t10msrel1: ;第二個鍵按下子程序jb p3.3,rel2call t10msjnb p3.3 ,fanhuimov r1,#1ljmp fanhui ;第三個鍵按下子程序rel2:jb p3.7,rel3call t10msjnb p3.7 ,fanhuimov r2,#1ljmp fanhui ;第四個鍵按下子程序rel3:jb p3.5,fanhuicall t10msjnb p3.5 ,fanhuimov a,r3cpl amov r3,amov a,r6cpl amov r6,aljmp fanhuit10ms: ;十毫秒延時程序push 50hpush 51hmov 50h,#0ffh loop1: mov 51h,#0ffh nop loop2: nop djnz 51h,loop2djnz 50h,loop1pop 51hpop 50hfanhui: retfanhui1:mov tl0,#0b0hmov th0,#3chreti ;查表段segtab:db 0