單片機課程設計電子時鐘6

1、單片機課程設計實驗報告課設名稱：電子時鐘姓名 班級 學號 任課教師： 時間 2011-12-14 課設名稱電子時鐘一、實驗目的 1掌握單片機編程的流程，以及程序的調(diào)試方式。2了解led動態(tài)顯示原理及動態(tài)顯示程序設計方法。3學習8051定時器時間計時處理、按鍵掃描的設計方法。二、設計任務和要求 利用4個led數(shù)碼管， 設計帶有鬧鈴功能的數(shù)字時鐘（實驗臺或自行焊接），要求：1 在4位數(shù)碼管上顯示當前時間。顯示格式“時時.分分”。2 由led燈閃動做秒顯示。3 利用開關(guān)可對時間及鬧玲進行設置，并可顯示鬧玲時間。 4 當鬧玲時間到由p1.7控制蜂鳴器發(fā)出聲響，并可通過開關(guān)使它停止。三、設計原理與思路原

2、理部分：led動態(tài)顯示原理：數(shù)碼管的動態(tài)顯示利用視覺暫留作用，使得人眼看到的是靜態(tài)的不變的顯示，視覺暫留時間約為0.01秒，因而每次顯示的時間間距要比較短。本實驗選擇的是每5毫秒顯示一個比特。首先以串行方式由sda口向led顯示器數(shù)據(jù)端口發(fā)送第一個8位數(shù)據(jù)，這時發(fā)送位碼數(shù)據(jù)0bfh到p1口，此時由于p1.6位低電平而其他口都為高電平，因此只有l(wèi)ed1數(shù)碼管顯示該數(shù)碼。這樣就可以發(fā)送第二個數(shù)據(jù)，同時應使其對應的位碼為低電平且保證其他位為高電平。依次類推，對各顯示器進行掃描，顯示器分時輪流工作。雖然買此只有一個顯示器顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象我們?nèi)詴杏X所有的顯示器都在同時顯示。它的優(yōu)點是硬件電

3、路簡單，占用較少的i/o口，但其傳送速度相對較慢。 由數(shù)碼管的顯示原理，再考慮到數(shù)碼管上顯示的數(shù)字對應與一個八位的二進制數(shù)，09一共十個，把這些數(shù)存到程序存儲器的table表中，將dptr作為指針，用r1r4（或任意四個單元）分別存儲實際的時和分的數(shù)字，把寄存器存儲的數(shù)字作為偏移量，這樣，就把實際的數(shù)字和數(shù)碼管中顯示的數(shù)字對應起來了。設計及思路部分：1.硬件設計部分：通過跳將單片機的p1口中的控制線與數(shù)碼管顯示電路如圖1所示相連（在實驗箱上即將p10、p11、p13、p14、p15、p16接至a位）它們的作用是：p1.3、p1.4、p1.5和p1.6是四個數(shù)碼管的位掃描線，其中p1.6對應數(shù)碼

4、管w1，顯示小時高位；p1.5對應數(shù)碼管w2，顯示小時低位；p1.4對應數(shù)碼管w3，顯示分鐘高位；p1.3對應數(shù)碼管w4，顯示分鐘低位。 實驗中用p1.2口作為脈沖輸出端，將p1.2口連到一個二極管，做秒顯示；p3.2，p3.3，p3.4，p.5分別與4個撥動開關(guān)連接，做時間顯示和鬧鈴的控制；p1.7則連接到蜂鳴器。實驗中要利用單片機定時器完成計時功能，定時器t0計時中斷程序每隔5ms中斷一次并當作一個計數(shù)，每中斷一次計數(shù)加1，當計數(shù)200次時，則表示1s到了，秒變量加1，同理再判斷是否1min鐘到了，再判斷是否1h到了。為了將時間在led數(shù)碼管上顯示，可采用靜態(tài)顯示法和動態(tài)顯示法，由于靜態(tài)顯

5、示法需要數(shù)據(jù)鎖存器等較多硬件，可采用動態(tài)顯示法實現(xiàn)led顯示。顯示電路如圖1所示： 圖1鬧鈴聲由交流蜂鳴器產(chǎn)生，電路如圖2，當p1.7輸出不同頻率的方波，.蜂鳴器便會發(fā)出不同的聲音。 圖2數(shù)碼管顯示設計：四位共陽led數(shù)碼管，其標號分別為led1led4。為了節(jié)省mcu的i/o口，采用串行接口方式，它僅占用系統(tǒng)2個i/o口，即p1.0口和p1.1口，一個用作數(shù)據(jù)線sda，另一個用作時鐘信號線clk，它們都通過跳線相連。其中串并轉(zhuǎn)換電路部分我選用的是集成芯片74hc595，74hc595是8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻關(guān)斷狀態(tài)。 4位共陽led數(shù)碼管與p87c52x2的連接如

6、上面圖1所示。其中，kd_q0-kd_q7為led顯示器數(shù)據(jù)線即段碼線，ebit1-ebit4位led顯示器的位碼掃描線，它們通過跳線與p1.3-p1.6相連，低電平有效，且任何時候僅有一位輸出低電平，顯示時對各顯示器進行動態(tài)掃描，顯示器分時輪流工作。雖然每次只有一個顯示器顯示，但是由于人的視覺暫留現(xiàn)象我們?nèi)詴杏X所有的顯示器都在同時顯示。由于實驗采用的是共陽led數(shù)碼管，它的陰極分別通過限流電阻r20-r27連接到控制kd_0-kd_q7。這樣控制8個發(fā)光二極管，就需要8個i/o口。但由于單片機的i/o口資源是有限的，因此常采用實驗電路所示的串并轉(zhuǎn)換電路來擴充系統(tǒng)資源。串并轉(zhuǎn)換電路其實質(zhì)是一

7、個串入并處的移位寄存器，串行數(shù)據(jù)再同步移位脈沖clk的作用下經(jīng)串行數(shù)據(jù)線sda把數(shù)據(jù)移位到kd_0-kd_q7端，這樣僅需2根線就可以分別控制8個發(fā)光二極管的亮滅。2.軟件設計部分：鬧鈴設置：通過p3.4口控制鬧鈴設置，與撥動開關(guān)連接，高電平有效，當p3.4口變成高電平時，進入鬧鈴設置，用p3.2和3.3分別控制分和時的設置，也與撥動開關(guān)連接，高電平有效，當p3.2變成低電平時回到主程序。時間設定：通過p3.5口控制時間設定，與撥動開關(guān)連接，低電平有效，當p3.3口變成低電平時，進入時間設置，同樣用p3.2和3.3口控制分和時的設置，也與撥動開關(guān)連接，低電平有效，當p3.3口變成高電平時回到主

8、程序。蜂鳴器：用四個地址存儲鬧鈴時間的偏移量，判斷當前的時間與鬧鈴時間是否完全一樣，相同時驅(qū)動鬧鈴，實驗板上的蜂鳴器是交流驅(qū)動的，因此當?shù)竭_鬧鈴時刻時，給p1.7口幾個脈沖，頻率控制在人耳可以聽到的范圍內(nèi)。i/o口的說明：p1口： 用來控制數(shù)碼管的顯示，其中p1.2作為秒脈沖輸出口，p1.7控制蜂鳴器p3口： p3.2控制設定中的分鐘的設定，與撥動開關(guān)相連，高電平有效 p3.3控制設定中的小時的設定，與撥動開關(guān)相連，高電平有效p3.4控制鬧鈴設定，與撥動開關(guān)相連，高電平設置鬧鈴，低電平鎖定鬧鈴時間 p3.5控制時間及鬧鐘的開關(guān)設定，與撥動開關(guān)相連，低電平有效允許時間的設定和關(guān)掉鬧鈴3.程序流程

9、圖部分：（1）、開關(guān)掃描程序：開關(guān)1和2用來調(diào)整時鐘的分與時；開關(guān)3用來控制顯示時間或鬧鐘；開關(guān)4用來控制時間的可調(diào)與否，同時控制鬧鈴的開與關(guān)。（2）、t0中斷服務程序:采用定時器t0計時，中斷程序每隔5ms中斷一次計數(shù)加1，當計數(shù)200次時，則表示1s到了，秒變量加1，同理再判斷是否1分鐘到了，再判斷是否1小時到了，再判斷是否24小時到了。（3）、顯示部分： 程序流程圖如下：4.程序部分：-; 中斷入口程序 ; ;-;org 4000h;程序執(zhí)行開始地址ajmp main;跳到標號main執(zhí)行org 000bh;定時器t0中斷程序入口ajmp intt0;跳到intt0執(zhí)行;-; 主 程 序

10、 ;-; main:mov tmod,#01h;定時器t0工作于方式1mov 20h,#198 ;t0溢出次數(shù)為200次 mov 40h,#00h;時鐘的時清零 mov 41h,#00h ;時鐘的分清零 mov 42h,#00h ;時鐘的秒清零 mov 43h,#00h ;鬧鐘的時清零 mov 44h,#00h ;鬧鐘的分清零 setb et0 ;允許t0中斷 setb ea;總中斷開放 mov th0,#0ech;5ms定時初值0ec78h mov tl0,#78h; setb tr0 ;啟動定時器t0;-; 開關(guān)掃描程序 ;-; here:jb p3.2,here1 ;判斷是否按下，按下則

11、跳到here1調(diào)整時鐘的分 jb p3.3,here2 ;判斷是否按下，按下則跳到here2調(diào)整時鐘的時 jb p3.4,here3 ;判斷是否按下，按下則跳到here3調(diào)整鬧鐘 jb p3.5,here4 ;判斷是否按下，按下則跳到here4停止鬧鐘響 lcall disc;調(diào)用顯示時鐘程序 lcall rin;調(diào)用判斷鬧鐘程序 ajmp here;重復執(zhí)行 here4:ljmp here44;調(diào)用停止鬧鈴 here1:lcall disc;調(diào)用顯示時鐘程序 mov 45h,#10 ;延時，減慢分鐘調(diào)整速度，使人眼能看清分鐘變化 lcall disc; dl1:mov 46h,#0fah;

12、lcall disc;延時過程中要調(diào)用顯示程序，使顯示不閃爍 dl2:nop; nop; djnz 46h,dl2;內(nèi)循環(huán)0fah次 djnz 45h,dl1;外循環(huán)10次 總共60s mov a,#01h ;時鐘的分鐘加1 add a,41h; mov 41h,a; cjne a,#60,lm;判斷分鐘是否為60，不為60則跳到lm mov 41h,#00h;為60則分鐘清零 mov a,#01h;時鐘的時加1 add a,40h; mov 40h,a; cjne a,#24,lm;判斷時是否為24，不為24則跳到lm mov 40h, #00h ;為24則時清零 lm:jb p3.2,he

13、re1 ;判斷是否按下，按下則跳到here1 ajmp here;沒按下則跳到here here2:lcall disc;調(diào)用顯示時鐘程序 mov 45h,#10 ;延時，減慢時的調(diào)整速度，使人眼能看清時的變化 lcall disc; dl3:mov 46h,#0fah; lcall disc;延時過程中要調(diào)用顯示程序，使顯示不閃爍 dl4:nop; nop; djnz 46h,dl4; djnz 45h,dl3; mov a,#01h ;時鐘的時加1 add a,40h; mov 40h,a ; cjne a,#24,lh ;判斷時是否為24，不為24則跳到lh mov 40h,#00h;為

14、24則時清零 lh:jb p3.3,here2 ;判斷是否按下，按下則跳到here2 ajmp here;沒按下則跳到here here3:lcall disr;調(diào)用顯示鬧鐘程序 lcall rin;調(diào)用判斷鬧鐘程序 jb p3.2,m1;判斷是否按下，按下則跳到m1 jb p3.3,h1;判斷是否按下，按下則跳到h1 ajmp lh1;都沒按下則跳到lh1 m1:mov 50h,#10 ;延時，減慢調(diào)整速度，使人眼能看清變化 lcall disr; dl7:mov 51h,#0fah ; lcall disr;調(diào)用顯示鬧鐘的程序 dl8:nop; nop; djnz 51h,dl8; djn

15、z 50h,dl7; mov a,#01h ;鬧鐘的分加1 add a,44h; mov 44h,a ; cjne a,#60,lm1;判斷分鐘是否為60，不為60則跳到lm1 mov 44h,#00h;為60則分鐘清零 mov a,#01h;鬧鐘的時加1 add a,43h; mov 43h,a; cjne a,#24,lm1;判斷時是否為24，不為24則跳到lm1 mov 43h,#00h; ;為24則時清零 lm1:jb p3.2,m1;判斷是否按下，按下則跳到m1繼續(xù)調(diào)整分鐘 ajmp lh1;沒按下則跳到lh1 h1:mov 50h,#10;延時，同上 lcall disr; dl5

16、:mov 51h,#0fah ; lcall disr; dl6:nop; nop; djnz 51h,dl6; djnz 50h,dl5; mov a,#01h ;鬧鐘的時加1 add a,43h; mov 43h,a ; cjne a,#24,lh1;判斷時是否為24，不為24則跳到lh1 mov 43h,#00h;為24則時清零 lh1:jb p3.3,h1;判斷是否按下，按下則跳到h1繼續(xù)調(diào)整小時 jb p3.4,here3 ;判斷是否按下，按下則跳會here3 ajmp here;沒按下則跳回herehere44:clr p1.7; ;停止鬧鈴 lcall disc;調(diào)用顯示時鐘程序

17、 jb p3.5,here44;判斷是否按下 ajmp here;-; t0中斷服務程序 ;-; intt0:push psw ;狀態(tài)字入棧保護 push acc ;累加器入棧保護 clr et0 ;關(guān)t0中斷允許 clr tf0 ;清除溢出標志位 clr tr0 ;關(guān)閉定時器t0 mov th0,#0ech; ;裝初值 mov tl0,#78h; djnz 20h,return ;1s未到，繼續(xù)計 mov 20h,#198 ; cpl p1.2 ;秒顯示 mov 60h,#05 ;延時子程序 dlp8:mov 61h, #0fah; dlp9: nop ; nop ; djnz 61h,dl

18、p9; djnz 60h,dlp8; cpl p1.2 ;秒顯示 mov a,#01h ;秒加1add a,42h ; mov 42h,a ; cjne a,#60,return ;1分未到，繼續(xù)計 mov 42h,#00h ;到1分則秒清零 mov a,#01h ;分加1 add a,41h; mov 41h,a; cjne a,#60,return;1小時未到，繼續(xù)計 mov 41h,#00h;到1小時則分清零 mov a,#01h ;時加1 add a,40h; mov 40h,a; cjne a,#24,return ;判斷時是否到24，不到，繼續(xù)計 mov 40h, #00h; ;到

19、24時清零return:pop acc ;恢復累加器 pop psw ;恢復狀態(tài)字（出棧） setb et0 ;開放t0中斷setb tr0 ;開定時器t0 reti ;中斷返回;-; 顯示程序 ;-; disc:push acc; mov r0, 40h;時鐘顯示 mov r1, 41h; ljmp dis1; disr:push acc; mov r0, 43h;鬧鐘顯示 mov r1, 44h; ljmp dis1; dis1:mov a,r0;將時鐘小時除以10 mov b,#10; div ab; a中為小時的十位數(shù)字,b中為小時的個位數(shù)字 ajmp duph; dis2:mov a

20、,r1;將鬧鐘小時除以10 mov b,#10; div ab; a中為小時的十位數(shù)字,b中為小時的個位數(shù)字 ajmp dupm; duph:mov dptr,#table ;查表 movc a,a+dptr ; mov r3,#08h ;定義移位次數(shù)為8次 y0:rlc a ;循環(huán)左移位 mov p1.0, c ; clr p1.1 ; setb p1.1;0變1, 獲得移位所需的上升沿 djnz r3,y0; clr p1.6 ;w1數(shù)碼管顯示小時的十位數(shù)字 lcall dl5ms ;延時5ms setb p1.6 ;w1數(shù)碼管滅 dup1:mov a,b; mov dptr,#table

21、 ;查表 movc a,a+dptr ; anl a,#01111111b;w2數(shù)碼管的點變亮 mov r3,#08h ;循環(huán)移位8次 y1:rlc a ; mov p1.0, c ; clr p1.1 ; setb p1.1; djnz r3,y1; clr p1.5 ;w2數(shù)碼管顯示小時的個位數(shù)字 lcall dl5ms ;延時5ms setb p1.5 ;w2數(shù)碼管滅 ljmp dis2; dupm:mov dptr,#table ; movc a,a+dptr; mov r3,#08h ; y2:rlc a ; mov p1.0, c ; clr p1.1 ; setb p1.1 ;

22、djnz r3,y2; clr p1.4 ;w3數(shù)碼管顯示分鐘的十位數(shù)字 lcall dl5ms ;延時5ms setb p1.4 ;w3數(shù)碼管滅 dup2:mov a,b; mov dptr,#table; movc a,a+dptr; mov r3,#08h ; y3:rlc a ; mov p1.0, c ; clr p1.1 ; setb p1.1 ; djnz r3,y3; clr p1.3 ;w4數(shù)碼管顯示分鐘的個位數(shù)字 lcall dl5ms ;延時5ms setb p1.3 ;w4數(shù)碼管滅 pop acc ;恢復累加器 ret ;中斷返回 table:db 0c0h,0f9h,

23、0a4h,0b0h,099h db 092h,082h,0f8h,080h,090h ;數(shù)碼管顯示09;-; 延時子程序 ;-; dl5ms:mov r4,#05 ;延時子程序 dlp1: mov r5, #0fah dlp2: nop nop djnz r5,dlp2 djnz r4,dlp1;-; 判斷鬧鈴程序 ;-; rin:mov a,40h ;比較小時 cjne a,43h,exit mov a,41h ;比較分鐘 cjne a,44h,exit cpl p1.7 ;輸入周期為10ms的方波,蜂鳴器發(fā)聲 lcall dl5ms exit:retend;-;四、電路焊接與實驗操作 一開

24、始，我是焊了板子進行調(diào)試的，最小系統(tǒng)部分能正常運行，但是在數(shù)碼管顯示部分出了問題，顯示不完整，而且數(shù)字總是跳動，沒法設置時間。雖然最后沒用板子演示但是我還是進行了板子的設計和焊接展示：最小系統(tǒng)部分電路：顯示部分電路：后來，用實驗箱操作的電路連接圖如下：其中要注意的是一定要用跳線選擇器將p10、p11、p13、p14、p15、p16接至a位。還有就是在程序?qū)懭胄酒且煜eil軟件的操作，并且在使用dpflash下載軟件載入程序時也要熟悉操作步驟，我在實驗箱的調(diào)試中就多次遇到擦除不了和通信口出錯的問題，一定要檢查是否連接好實驗箱電路并打開開關(guān)，同時記得要關(guān)掉keil軟件，不要兩個軟件同時打開；再將實驗箱上的工作模式選擇開關(guān)sx撥至“l(fā)oad