單片機課設(shè)LED顯示電子鐘

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 （論文）遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 單片機與接口技術(shù) 課程設(shè)計（論文）題目： LED顯示的電子鐘 院（系）： 電子與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級： 計算機班 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 起止時間： 1課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電子與信息工程學(xué)院 教研室：計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué) 號學(xué)生姓名專業(yè)班級課程設(shè)計（論文）題目LED顯示的電子鐘課程設(shè)計（論文）任務(wù) 以AT89C51單片機為核心，制作一個LED顯示的智能電子鐘。用8個7段LED數(shù)碼管作為顯示設(shè)備，設(shè)計時鐘功能。時鐘的顯示格式規(guī)定如下，日期格式：YY MM DD,時間格式：HH

2、 MM SS.通過按鍵可以分別設(shè)置年、月、日，時、分、秒。按下K1鍵進(jìn)入設(shè)置頁面，在設(shè)置頁面下按K2調(diào)整數(shù)字，K3鍵返回操作，K4鍵切換日期與時間的顯示。要求：根據(jù)以上功能說明，設(shè)計單片機電路結(jié)構(gòu)，編寫相應(yīng)程序代碼，用Proteus仿真電路運行查看效果，總結(jié)論文。指導(dǎo)教師評語及成績成績 ： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目 錄第1章 設(shè)計概述與要求11.1 設(shè)計概述11.2設(shè)計要求1第2章 系統(tǒng)設(shè)計22.1 框圖設(shè)計22.2 硬件設(shè)計2第3章 軟件設(shè)計73.1 程序流程圖7第4章 PROTEUS仿真結(jié)果94.1 總體電路仿真結(jié)果94.2 各個功能的仿真結(jié)果9第5章 總結(jié)11參考文獻(xiàn)12附錄 程序代

3、碼13清華大學(xué)出版社遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 （論文）第1章 設(shè)計概述與要求1.1 設(shè)計概述課程設(shè)計應(yīng)以學(xué)生認(rèn)知為主體，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和能動性，重視學(xué)生自學(xué)能力培養(yǎng)。根據(jù)課程設(shè)計具體課題安排時間，確定課題的涉及，變成和調(diào)試內(nèi)容，分團(tuán)隊開展課程設(shè)計活動，安排完成每部分工作。課程設(shè)計集中在實驗室進(jìn)行。在課程設(shè)計過程中，堅持獨立完成，實現(xiàn)課題規(guī)定的各項指標(biāo)，并寫出設(shè)計報告。要求學(xué)生自己調(diào)研，設(shè)計系統(tǒng)功能，劃分軟硬件功能，選擇器件，用Proteus軟件在PC機上完成硬件原理圖設(shè)計。然后使用使用Proteus軟件在PC機運行系統(tǒng)仿真，調(diào)試電路和修改調(diào)試程序。對整個系統(tǒng)做試

4、運行，有問題再進(jìn)一步修改調(diào)試，直至達(dá)到設(shè)計的要求和取得滿意的效果。最后編寫系統(tǒng)說明書，其內(nèi)容主要包括系統(tǒng)功能介紹，使用范圍，主要性能指標(biāo)，使用方法，注意事項等。要求學(xué)生通過理論設(shè)計和實物制作解決相應(yīng)的實際問題，鞏固和運用在單片機原理與接口技術(shù)課程中所學(xué)的理論知識和實驗技能，掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計方法，提高設(shè)計能力和實踐動手能力，為以后從事電子電路設(shè)計、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)?；贏T89C51單片機，制作一個LED顯示的智能電子鐘。1.2設(shè)計要求1、設(shè)計題目：LED顯示的電子鐘2、設(shè)計任務(wù)：基于AT89C51單片機,制作一個LED顯示的智能電子鐘。3、設(shè)計要求及功能： （1）用6個7

5、段LED數(shù)碼管作為顯示設(shè)備，設(shè)計時鐘功能。 （2）顯示格式，日期：YY MM DD,時間：HH MM SS. （3）可以分別設(shè)計年、月、日，時、分、秒。在復(fù)位后的日期應(yīng)該為：12 01 01， 時間為：00 00 00。 （4）秒鐘復(fù)位功能，當(dāng)秒位鍵按下后，秒的那位回到00 。 （5）鍵盤按鍵個數(shù)應(yīng)該萬為己確定。 （6）時間、月、日自行交替顯示，或者按鍵切換顯示。 2第2章 系統(tǒng)設(shè)計2.1 框圖設(shè)計 設(shè)計中采用AT89C51芯片及LED顯示器，一些獨立式按鍵構(gòu)成一個簡單的數(shù)字電子鐘。設(shè)計中是采用單片機的內(nèi)部定時器進(jìn)行定時，程序框圖如圖2.1所示： 圖2.1 系統(tǒng)框圖整個電子鐘的工作原理是：在正

6、常的供電狀態(tài)下，首先利用單片機定時，到了相應(yīng)的時間由單片機將所需要顯示的數(shù)據(jù)送到LED顯示器的輸入口，當(dāng)有鍵按下時則進(jìn)入相應(yīng)的按鍵顯示和調(diào)整狀態(tài)，進(jìn)行按鍵調(diào)整。2.2 硬件設(shè)計硬件設(shè)計是指應(yīng)用系統(tǒng)的電路設(shè)計，包括單片機芯片、控制電路、存儲器、I/O接口等等。硬件設(shè)計時，應(yīng)考慮留有充分余量，電路設(shè)計力求無誤，因為在系統(tǒng)調(diào)試中不易修改硬件結(jié)構(gòu)。如原理圖所示，硬件系統(tǒng)主要由單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)、LED數(shù)碼管顯示模塊、電源模塊、晶振模塊、按鍵模塊等組成。1、硬件系統(tǒng)各模塊功能：（1）單片機最小系統(tǒng)AT89C51：由AT89C51單片機由時鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成。AT89C51是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦

7、除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。時鐘電路由一個12MHZ的石英晶體振蕩器和兩個22pF的的電容組成振蕩電路和分頻電路，為單片機提供內(nèi)部時鐘。復(fù)位電路采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位結(jié)合的方式對電路進(jìn)行復(fù)位，主要是通過RST引腳送入單片機。 圖2.2 89C51單片機VCC：電源。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程 序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地

8、址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作 輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻 拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)

9、部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存 儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（

10、串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（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）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。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)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時

11、目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器 時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。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。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時， /EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，

12、此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。（2）LED數(shù)碼管顯示模塊LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，亦稱半導(dǎo)體數(shù)碼管。將條狀發(fā)光二極管按照共陰極(負(fù)極)或共陽極(正極)的方法連接，組成“8”字，再把發(fā)光二極管另一電極作筆段電極，就構(gòu)成了LED數(shù)碼管。若按規(guī)定使某些筆段上的發(fā)光二極管發(fā)光，就能顯示從09的系列數(shù)字。同熒光數(shù)碼管(VFD)、輝光數(shù)碼管(NRT)相比，它具有：體積小、功耗低、耐震動、壽命長、亮度高、單色性好、發(fā)光響應(yīng)的時間短，能與TTL、CMOS電路兼容等的數(shù)顯器件。+、-分別表示公共陽極和公共陰極。ag是7個筆段電極，DP為小數(shù)點。另有一

13、種字高為76mm的超小型LED數(shù)碼管，管腳從左右兩排引出，小數(shù)點則是獨立的。 本系統(tǒng)利用6位LED數(shù)碼管顯示時間，共陰極結(jié)構(gòu)。LED數(shù)碼管由7段發(fā)光二極管組成，當(dāng)要顯示某個數(shù)字時只要將數(shù)字所對應(yīng)的引腳送入低電平。 圖2.3 LED數(shù)碼管的數(shù)值表及其引腳圖（3）晶振模塊：下圖所示為時鐘電路原理圖，在AT89S51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，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)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信號。 圖2.4 晶振電路（4）按鍵

14、模塊： 本設(shè)計中主要有7 個控制按鍵，按鍵功能為：1）P1.0鍵位為清零鍵，當(dāng)使用時，使其所顯示數(shù)據(jù)清零，復(fù)位；2）P1.1鍵位口為時間加“1”；3）P1.2鍵位口為分鐘加“1”；4）P1.3鍵位口為秒鐘加“1”；5）P1.4鍵位口為暫停鍵；6）P1.5鍵位口為恢復(fù)端；7）P1.6鍵位口為秒鐘清零端。 圖2.5 獨立按鍵模塊第3章 軟件設(shè)計3.1 程序流程圖（1）主程序流程如圖3.1所示，程序運行后系統(tǒng)默認(rèn)顯示初始值，通過判斷鍵位來執(zhí)行相應(yīng)子程序，經(jīng)過程序運算后再顯示對應(yīng)的數(shù)值。 圖3.1 主程序流程圖18（3）時間處理程序流程如圖3.2所示，鍵盤相應(yīng)設(shè)置按鍵后，通過設(shè)置每一位的數(shù)字來達(dá)到設(shè)置

15、時間的效果，其中程序需要計算秒鐘、分鐘、時鐘的進(jìn)制問題，設(shè)置完成后顯示時間。 圖3.4 時間處理程序流程圖第4章 PROTEUS仿真結(jié)果4.1 總體電路仿真結(jié)果仿真開始，系統(tǒng)顯示默認(rèn)時間，鍵盤等待響應(yīng)，總體電路仿真結(jié)果如圖4.1所示：圖4.1 總體電路仿真結(jié)果4.2 各個功能的仿真結(jié)果 按下K1鍵進(jìn)入設(shè)置頁面，可以通過多次操作K1來切換設(shè)置各個數(shù)位的值，更改數(shù)字通過按K2執(zhí)行，設(shè)置完成后按K3鍵確定。圖4.2 顯示時間時仿真電路圖 按下K4鍵進(jìn)入顯示日期，界面如圖4.3所示；設(shè)置日期的流程與設(shè)置時間的流程相同。圖4.3 顯示日期的仿真電路圖第5章 總結(jié)參考文獻(xiàn)1 吳亦鋒.單片機原理與接口技術(shù).

16、北京：電子工業(yè)出版社，2010：7597.2 李建中.單片機原理及應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008：4556.3 張毅剛.單片機原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2003：126135.4 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社, 2004：3055.5 張毅剛.單片機原理及接口技術(shù).北京：人民郵電出版社，2008：929. 附錄 程序代碼 ORG 0000HMOV 40H,#00HMOV 41H,#00HMOV 42H,#00HMOV 43H,#00HMOV 44H,#00H MOV 45H,#00H MOV R0,#01HMOV R1,#02HCLR P3.0CL

17、R P3.1UU: MOV TMOD ,#01H ；中斷MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HCLR TR0MM: MOV A,40H； ；顯示程序：MOV 50H,#0FEHMOV P2,50HMOV DPTR ,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL YY ；延時MOV A,50HRL AMOV 50H,AMM1: MOV P2,50HMOV DPTR,#TABMOV A,41HADD A,#0AHMOVC A,A+DPTRMOV P0 ,ALCALL YYMOV A,50HRL A MOV 50H,AMM2: MOV P2,50HMOV DPTR,#TA

18、BMOV A,42HMOVC A,A+DPTRMOV P0 ,ALCALL YYMOV A,50HRL A MOV 50H,AMM3: MOV P2,50HMOV DPTR,#TABMOV A,43HADD A,#0AHMOVC A,A+DPTRMOV P0 ,ALCALL YYMOV A,50HRL A MOV 50H,AMM4: MOV P2,50HMOV DPTR,#TABMOV A,44HMOVC A,A+DPTRMOV P0 ,ALCALL YYMOV A,50HRL A MOV 50H,AMM5: MOV P2,50HMOV DPTR,#TAB MOV A,45HADD A ,#0

19、AHMOVC A,A+DPTRMOV P0 ,ALCALL YYMOV A,50HRL A MOV 50H,AJNB P1.0,KK1 ；按鍵判斷程序JNB P1.6,KK7JNB P1.1,KK2JNB P1.2,KK3JNB P1.3,KK4CJNE R0,#01H,HH1JNB P1.4,KK5SETB TR0BB: JB TF0, GGLJMP MMKK5: JNB P1.4,KK5MOV R0,#00HLJMP UUHH1: JNB P1.5 ,KK6LJMP UUKK1： LJMP KKK1KK7: LJMP KKK7GG: CLR TF0MOV A,47HCJNE A,#09H,LL1MOV 47H,#00HMOV A,46HCJNE A,#09H,LL2MOV 46H,#00HKK4: JNB P1.3,KK4JNB P3.1,QQ1MOV A,45HCJNE A,#09H,QQ1CLR P3.1QQ1: MOV A,45HCJNE A,#09H,LL3MOV 45H,#00HMOV A,44HCJNE A,#05H,LL4MOV 44H,#00HKK3: JNB P1.2,KK3MOV A,43HCJNE A,#09H,LL7MOV 43H,#00HMOV A,42HCJN