單片機課程設計-電子時鐘

1、單片機課程設計專 業(yè)：電氣工程及其自動化 設計題目： 電子時鐘 班級：電自0841學生姓名： 學號： 35 指導教師： 分院院長： 教研室主任： 一、課程設計任務書 單片機課程設計要求及完成任務：一單片機課程設計題目：電子時鐘控制系統(tǒng)設計溫度控制系統(tǒng)設計交通燈控制系統(tǒng)設計 二課程設計要求：1、以上設計題目，每個參加設計的學生任選其一完成；2、單片機課程設計工程的硬件電路、程序，學生自行設計完成；3、本課程設計要求，完成硬件電路設計，系統(tǒng)調試成功；4、設計結束撰寫課程設計論文一份，并完成課程設計辯論；5、課程設計論文內容包括，課程設計題目；設計方案與方案論證；設計內容含程序；課程設計心得。二、設

2、計提交材料：1電氣施工圖紙一張1號圖紙。 2課程設計論文一份。 3課程設計任務書一份。三、設計依據(jù)參考資料：1李廣弟,朱月秀,王秀山編著.單片機根底. 北京:北京航空航天大學出版社,20012 何立民編著.MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術.北京:北京航空航天大學出版社,1999四、設計進度2021年6月26日至7月9日 時間設計內容第1-2天查閱資料，方案比擬、設計與論證，理論分析與計算第3-5天硬件焊接、單元電路調試第6-8天系統(tǒng)調試 第9-10天書寫報告、辯論第1-2天查閱資料，方案比擬、設計與論證，理論分析與計算五、答疑時間及地點新實驗樓電氣機房，新實驗樓321全天答

3、疑第一章 程設計內容與要求分析1課程設計內容11.2 設計內容11.3 設計要求1第二章硬件設計及電路圖2單片機的特性22.2 AT89S51單片機的封裝3存儲空間3程序存儲空間3數(shù)據(jù)存儲空間3時鐘電路42.7 STC10F04XE單片機主要性能特征：4硬件電路圖5第三章 軟件設計73.1 系統(tǒng)調試7系統(tǒng)分析8系統(tǒng)設計8時鐘設定程序8第四章 單片機課程設計總結15參考文獻：16第一章 程設計內容與要求分析課程設計內容1課程設計工程電子時鐘LED顯示1.2 設計內容1以MCS-51系列單片機為核心器件組成電子時鐘控制系統(tǒng)；2利用提供單元模塊構成硬件系統(tǒng)。1.3 設計要求1以STC89C51單片機

4、為控制核心，用單片機內部定時器為時鐘源，設計電子時鐘，使用4位數(shù)碼管顯示時、分，用小數(shù)點的閃爍顯示秒。2顯示格式為：“XX。XX3用4個功能鍵操作來進行對時?？勺孕卸x各鍵的功能，也 可按下述方式定義K1K4鍵的功能如下。K1功能鍵，每按下一次對應的LED閃爍。K2移位鍵，每按下一次向后移一位。K3加1鍵。K4減1鍵。該題可擴展定時，鬧鐘等功能。第二章 硬件設計及電路圖Atmel公司的AT89S51芯片具有以下特性(1) 指令集合芯片引腳與Intel公司的8051兼容(2) 4KB片內在系統(tǒng)可編程Flash程序存儲器(3) 時鐘頻率為033MHz(4) 128字節(jié)片內隨機讀寫存儲器RAM(5)

5、 32個可編程輸入/輸出引腳(6) 2個16位定時/計數(shù)器(7) 6個中斷源，2級優(yōu)先級(8) 全雙工串行通信接口(9) 監(jiān)視定時器(10) 2個數(shù)據(jù)指針2.2 AT89S51單片機的封裝AT89S51單片機具有多種封裝形式，包括PDIP40、PDIP42、PLCC44、和TQFP44，最適合學校實驗時使用的是PDIP40封裝形式，PDIP40封裝形式的單片機芯片可以很方便地使用面包板來組成應用電路。2.3存儲空間AT89S51單片機的程序存儲空間和數(shù)據(jù)空間是別離的，每種存儲空間的尋址范圍都是64KB，上述存儲空間在物理上可以被映射到4個區(qū)域：片內程序存儲器和片外程序存儲器，片內數(shù)據(jù)存儲器和片

6、外數(shù)據(jù)存儲器，當存儲空間映射為外部存儲器時，包括程序空間和數(shù)據(jù)空間，AT89S51單片機P0口得8個引腳，從P0.0到0.7，被用作地址總線的高8位。由于外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器的訪問都是通過P0口和P2口實現(xiàn)。2.4程序存儲空間程序存儲空間可以被映射為內部程序存儲器或者外部程序存儲器，AT89S51單片機內部具有的4KB程序存儲器被映射到程序存儲空間得0000H0FFFH區(qū)間。這局部程序存儲空間也可以被映射為外部程序存儲空器，他具體被映射為那一種程序存儲空器取決于引腳31所接的電平。2.5數(shù)據(jù)存儲空間程序存儲空間也可以被映射為內部數(shù)據(jù)存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器。進入不同的數(shù)據(jù)存儲器時通過不

7、同的指令來實現(xiàn)的，這點也程序存儲器不一樣。AT89S51的內部數(shù)據(jù)存儲器有256字節(jié)，他們被分成兩局部：高128字節(jié)和低128字節(jié)。低128字節(jié)的內部數(shù)據(jù)存儲器時真正的RAM區(qū)，可以被用來寫入或獨處數(shù)據(jù)這一局部存儲容量不是很大，但有很大的作用。它可以進一步被分為3局部。2.6時鐘電路AT89S51芯片的時鐘頻率可以在033MHz范圍。單片機內部有一個可以構成振蕩器的放大電路，在這個放大電路的對外引腳XTAL2和XTAL1接上晶體和電容就可以構成單片機的時鐘電路。單片機的時鐘頻率從取決于警惕CRY的頻率，如果采用面包板來組裝單片機應用電路，晶體CRY的推薦值為12MHz一下，電容C2與C3的取值

8、范圍為30pF50pF,時鐘電路采用晶體的目的是提高時鐘頻率從的穩(wěn)定性。2.7 STC10F04XE單片機主要性能特征：1高速:1個時鐘/機器周期,增強型8051內核,速度比普通8051快812倍2寬電壓:5.54.1V/3.7V,3.6V2.4V/2.1V(STC11/10L系列)低功耗設計: 空閑模式(可由任意一個中斷喚醒)3低功耗設計: 掉電模式(可由任意一個外部中斷喚醒,可支持下降沿/低電平 和遠程喚醒,STC11xx系列還可通過內部掉電喚醒專用定時器喚醒)4時鐘:外部晶體或內部RC振蕩器可選,在ISP下載編程用戶程序時設置1/2/4/8/12/16/32/48/60/62K字節(jié)片內F

9、lash程序存儲器,擦寫次數(shù)10萬次以上51280/512/256字節(jié)片內RAM數(shù)據(jù)存儲器6采用宏晶最新第六代加密技術7芯片內EEPROM功能,擦寫次數(shù)10萬次以上超強抗干擾,超強抗靜電,整機可輕松過2萬伏靜電測試8ISP / IAP,在系統(tǒng)可編程/在應用可編程,無需編程器/仿真器速度快,1個時鐘/機器周期,可用低頻晶振,大幅降低EMI2個16位定時器,兼容普通8051的定時器T0/T11個獨立波特率發(fā)生器(故無需T2做波特率發(fā)生器),缺省是T1做波特率發(fā)生器9輸入/輸出口多,最多有40個I/O,復位腳如當I/O口使用,可省去外部復位電路10可編程時鐘輸出功能,T0在P3.4輸出時鐘,T1在P

10、3.5輸出時鐘,BRT在P1.0輸出時鐘11超低功耗:A,支持下降沿/低電平和遠程喚醒 STC11xx系列增加了掉電喚醒專用定時器, 啟動掉電喚醒定時器典型功耗<2A12全雙工異步串行口(UART), 兼容普通8051, 可當2個串口使用(串口可在P3與P1之間任意切換) 適用于電池供電系統(tǒng),如水表,氣表,便攜設備等. (13)先進的指令集結構,兼容普通8051指令集,有硬件乘法/除法指令 空閑模式:典型功耗<1.3mA (14)通用I/O口(36/40個),復位后為: 準雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口) 正常工作模式:2mA - 7mA 可設置成四種模式:準雙向口/弱上

11、拉,推挽/強上拉,僅為輸入/高阻,開漏在系統(tǒng)可編程,無需編程器,無需仿真器,可遠程升級 每個I/O口驅動能力均可到達20mA,44/40管腳的IC建議整個芯片不要超過120mA,內部集成高可靠復位電路,復位腳設置為I/O口使用時,復位腳可浮空。2.8硬件電路圖顯示：采用共陽極LED的動態(tài)顯示方式，用擴展74LS164的并行輸出做段選，74LS164的CLK接P1.3，數(shù)據(jù)輸入端接P1.2，通過軟件編程，用P1.2、P1.3模擬移位存放器工作方式。P1.4P1.7作位選。如圖2-1所示。鍵盤：K4。第三章 軟件設計3.1 系統(tǒng)調試我們通過軟硬結合的方法調試系統(tǒng)，將已經(jīng)運行成功的程序寫到單片機中，

12、通過對各個按鍵的按下進行調試與功能切換。過在電腦上使用WAVE編譯器，進行程序的編程和編譯，發(fā)現(xiàn)很多語法和邏輯的錯誤。通過這個編譯器可以很好的發(fā)現(xiàn)并解決問題，程序調試完畢，編譯沒問題后，按住囊下載程序，并用并口下載線使電腦和單片機連接起來，將程序下載到單片機上，并進行測試，并分析程序，直到完成要求為止。我們通過軟硬結合的方法調試系統(tǒng)，將已經(jīng)運行成功的程序寫到單片機中，通過對各個按鍵的按下進行調試與功能切換。過在電腦上使用WAVE編譯器，進行程序的編程和編譯，發(fā)現(xiàn)很多語法和邏輯的錯誤。通過這個編譯器可以很好的發(fā)現(xiàn)并解決問題，程序調試完畢，編譯沒問題后，按住囊下載程序，并用并口下載線使電腦和單片機

13、連接起來，將程序下載到單片機上，并進行測試，并分析程序，直到完成要求為止。我們通過軟硬結合的方法調試系統(tǒng)，將已經(jīng)運行成功的程序寫到單片機中，通過對各個按鍵的按下進行調試與功能切換。過在電腦上使用WAVE編譯器，進行程序的編程和編譯，發(fā)現(xiàn)很多語法和邏輯的錯誤。通過這個編譯器可以很好的發(fā)現(xiàn)并解決問題，程序調試完畢，編譯沒問題后，按住囊下載程序，并用并口下載線使電腦和單片機連接起來，將程序下載到單片機上，并進行測試，并分析程序，直到完成要求為止。3.2系統(tǒng)分析多功能數(shù)字鐘就是基于單片機的特性來實現(xiàn)其功能的。本系統(tǒng)采用的單片機是AT89S51號。開發(fā)板是AY系列單片機學習開發(fā)控制板，其上集成了2個數(shù)碼

14、管，8個LED發(fā)光二極管，8個按鍵開關，主要實現(xiàn)可調整時間的24小時時鐘，秒表和計時器。實驗板上只有兩個數(shù)碼管且涉及到3個功能，所以必須參加按鍵操作以區(qū)分秒，分和小時的顯示。秒表設計中實現(xiàn)百分秒計時，在兩個數(shù)碼管中顯示百分秒數(shù)，超出1000毫秒，在二極管中顯示進位，由于八個二極管所以一共以計時2的8次方秒。3.3系統(tǒng)設計本系統(tǒng)需實現(xiàn)三個功能，所以需要通過按鍵進行切換。秒表是一種精確計算時間的儀器，需要較高的精度，并要削去人為的抖動，防止因此產(chǎn)生的延時誤差。所以開始設置初時置為00，等待按鍵按下，有鍵按下，就開始計時，同時數(shù)碼管顯示百分秒的跑動。等到再次有鍵按下時，停止計時，由于本實驗只能做到2

15、55秒的計時秒計時只能用8個LED發(fā)光二極管的亮滅來顯示，所以到達最大計時時間后，八個LED發(fā)光二極管同時亮，數(shù)碼管顯示00，并發(fā)出警告，說明計時到達最大允許值。3.4時鐘設定程序; HI EQU 0X3C LO EQU 0X0B0 CO EQU 20;50MS BUF EQU 30H HOUR EQU 34H MIN EQU 35H SEC EQU 36H DEDA EQU 37H;20ms SEC0 EQU 38H HH EQU 39H MM EQU 3AH K1 EQU P2. K2 ORG 0000H LJMP BEGIN ORG 000BH LJMP T0_INT ORG 0030H

16、BEGIN: CLR RY1 CLR RY2 CLR ALB MOV HH,#1 MOV MM,#11min;LCALL LED_BL;LED LCALL INIT LCALL INIT_TIMER LCALL LOAD_DATA LCALL DISPLOOP: LCALL TIME_PRO LCALL DISP LCALL KEY LCALL DELAY LJMP LOOPKEY: JB K1,M1 LCALL SET_TIME LJMP KEY_RETURNM1: JB K2,M2 LCALL LOOK_ATIME LJMP KEY_RETURNM2: JB K3,M3 LCALL SET

17、_ATIME LJMP KEY_RETURNM3: JB K4,M4M4: LJMP KEY_RETURNKEY_RETURN: RETLED_BL:MOV R4,#6LE1:CPL WLEDMOV R5,#5LCALL DELAYDJNZ R4,LE1RET*/DELAY: MOV R6,#200D1: MOV R7,#100 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1;DJNZ R5,DELAY RETDELAY1:MOV R4,#50LL: MOV R3,#100 DJNZ R3,$ DJNZ R4,LL RETINIT: MOV DEDA,#0;20ms MOV SEC0,#0 MOV

18、SEC,#0 MOV MIN,#0 MOV HOUR,#0 RETINIT_TIMER: MOV TMOD,#01H SETB EA SETB ET0 MOV TL0,#LO MOV TH0,#HI SETB TR0 RETLOAD_DATA: MOV BUF+3,#1 MOV BUF+2,#2 MOV BUF+1,#3 MOV BUF,#4 RETT0_INT: PUSH ACC MOV TL0,#LO MOV TH0,#HI INC DEDA MOV A,DEDA CJNE A,#CO,TT1 MOV DEDA ,#0 ; LCALL CONV ; LCALL DISP INC SEC M

19、OV A,SEC CJNE A,#60,TT1 INC MIN ;LCALL CONVA ; LCALL DISP MOV SEC,#0 MOV A,MIN CJNE A,#60,TT1 MOV SEC,#0 MOV MIN,#0TT1: POP ACC RETITIME_PRO: MOV A,SEC MOV B,SEC0 CJNE A,B,TI1 LJMP TI2TI1: LCALL CONV MOV SEC0,SECTI2: JB ALB,TI3 RETTI3: MOV A,MIN MOV B,HH CJNE A,B,BK MOV A,SEC MOV B,MM CJNE A,B,BK LC

20、ALL TIME_OUTBK: RETCONV: MOV A,MIN MOV B,#10 DIV AB MOV BUF+3,A MOV BUF+2,B MOV A,SEC MOV B,#10 DIV AB MOV BUF+1,A MOV BUF,B RETCONVA: MOV A,HH MOV B,#10 DIV AB MOV BUF+3,A MOV BUF+2,B MOV A,MM MOV B,#10 DIV AB MOV BUF+1,A MOV BUF,B RETTIME_OUT: RETSET_TIME: CLR TR0 MOV SEC,#0L0: LCALL DISP LCALL DE

21、LAY/ JB K2,L1 INC MIN MOV A,MIN CJNE A,#60,L11 MOV MIN,#0L11: LCALL CONV LCALL DISP LCALL DELAY/ LJMP L0L1: JB K3,L2 INC SEC MOV A,SEC CJNE A,#60,L21 MOV SEC,#0L21: LCALL CONV LCALL DISP LCALL DELAY LJMP L0L2: JB K4,L0 JNB K4,$ SETB TR0 RETSET_ATIME: LCALL CONVAN0: LCALL DISP LCALL DELAY/ JB K2,N1 I

22、NC HH MOV A,HH CJNE A,#60,N11 MOV HH,#0N11: LCALL CONVA LCALL DISP LCALL DELAY/ LJMP N0N1: JB K3,N2 INC MM MOV A,MM CJNE A,#60,N21 MOV MM,#0N21: LCALL CONVA LCALL DISP LCALL DELAYLJMP N0N2: JB K4,N0 JNB K4,$ LCALL CONV LCALL DELAY RETLOOK_ATIME: LCALL CONVA; MOV B,#0LO1: LCALL DISP LCALL DELAY DJNZ

23、B,LO1 LCALL CONV RETDISP: MOV R0,#BUF MOV R2,#4 MOV SCON,#00HDISP0:MOV A,R0 MOV DPTR,#TBB MOVC A,A+DPTR CJNE R2,#2 ,A2 ANL A,#7FH/A1: CJNE R2,#3,A2 / ANL A,#7FH;?A2: MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI INC R0 DJNZ R2,DISP0 RET TBB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,84HEND第四章 單片機課程設計總結 通過兩周的設計