基于單片機(jī)的電子數(shù)字鐘仿真

1、基于單片機(jī)的電子數(shù)字鐘仿真CHENGDU UNIVERSITY基于單片機(jī)電子數(shù)字鐘 課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)：電子信息工程班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：電3信息工程有院College Of Cloctrofiic And I nf&rmstion Engineering2010年6月一、課程設(shè)計(jì)目本課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)化專業(yè)、電子信息技術(shù)專業(yè)學(xué)生在學(xué)完單片機(jī)原理 及課程之后必修課程，它教學(xué)目和任務(wù)是綜合利用所學(xué)單片機(jī)知識(shí)完成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)并在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)，從而加深對(duì)單片機(jī)軟硬知識(shí)理解， 獲得初步應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為走出校門從事單片機(jī)應(yīng)用相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容利用單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)，以及

2、陣列鍵盤和LED顯示器進(jìn)行 設(shè)計(jì)。在數(shù)碼管顯示器上實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘，并且能進(jìn)行設(shè)置時(shí)間和暫停、啟 動(dòng)控制。用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0,工作于定時(shí)，采用方式1,對(duì)12MHz系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn) 行定時(shí)計(jì)數(shù)，初值設(shè)為XXYY （自己計(jì)算）。形成定時(shí)時(shí)間為50ms。用片 內(nèi)RAM7BH單元對(duì)50ms計(jì)數(shù)，計(jì)20次產(chǎn)生秒計(jì)數(shù)器7BH單元加1,秒 計(jì)數(shù)器加到60則分計(jì)數(shù)器79H單元加1,分計(jì)數(shù)器加到60則時(shí)計(jì)數(shù)器7A H單元加1,時(shí)計(jì)數(shù)器加到24則時(shí)計(jì)數(shù)器清0。然后把秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器 分成十位和個(gè)位放到8個(gè)數(shù)碼管顯示緩沖區(qū)，通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。顯示 格式為小時(shí)十位、小時(shí)個(gè)位-分十位、分個(gè)位-秒十位、秒個(gè)位。在處理 過(guò)程中加上

3、了按鍵判斷程序，能對(duì)按鍵處理。三、設(shè)計(jì)要求1、在PROTEUS中設(shè)計(jì)硬件，在 KEIL51中編寫軟件，在 PROTEUS 中運(yùn)行程序仿真實(shí)現(xiàn)。2、寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，給出設(shè)計(jì)思想，原理，硬件電路圖，給出相應(yīng)程序，并寫出設(shè)計(jì)過(guò)程。課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式：1、課程設(shè)計(jì)目2、課程設(shè)計(jì)具體要求3、MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介4、MCS-51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù) 器簡(jiǎn)介四、MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介5、鍵盤和LED數(shù)碼管顯示器簡(jiǎn)介6、基本原理7、硬件電路8、軟件程序流程及代碼9、設(shè)計(jì)制作過(guò)程10、總結(jié)MCS-51系列單片機(jī)是美國(guó)Intel公司在1980年推出高性能8位單片機(jī), 它包含51和52兩個(gè)子系列。對(duì)于51

4、子系列，主要有8031、8051、8751三種機(jī)型，它們指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容，僅片內(nèi)程序存儲(chǔ)器有所不同，8031芯片不帶ROM,8051芯片帶4KROM , 8751芯片帶4KEPROM。51子系列主要特點(diǎn)為: 8 位 CPU。-2 4個(gè)8位并行I/O接口： P0、片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍,1P02阜7°1、H附* n12MHVZc ;P0驅(qū)動(dòng)器16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器A A工0P37八片f內(nèi)檢4 K程房存而可緩沖器口日.巳9P啜口新源。暫存器1多機(jī)通信。SP字節(jié)。ALUPSE刑外數(shù)郴琉悔尋址空怪ALE 64K靛節(jié)RESET 128m立尋班空間蝌睡-pi驅(qū)動(dòng)相 21 zt皇節(jié)特味功能

5、寄荏器一°h獻(xiàn)XLAT1及控制寄， 存器XLAT2P1鎖存器號(hào)11條指令,小片吶采用單:點(diǎn)桀在PTR卜P3鎖存器有較強(qiáng)位處理能力。二+5V也源P1.0P1.7P3.0P3.7圖一、MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)五、MCS-51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)簡(jiǎn)介 定時(shí)/計(jì)數(shù)器主要特性：1. M&S-51系列中51子騫列有兩個(gè)16位可編程定時(shí)立楙器：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器-1T1廣園子系列有二傘，一還有h不定時(shí)：；/訃數(shù)器T22.每個(gè)定時(shí)/微器既可添統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)度對(duì)外部信號(hào)計(jì)粽!機(jī)計(jì)數(shù)車能逋過(guò)編哪硅空現(xiàn)。 心二1 D4，3,每不aE時(shí)同瞰即都俘種工作方表其有三種工作停，2卷

6、三評(píng)工隼孽3廠通過(guò)編建屣二圳作手某種方式后切I4,每一千定的上修配我升數(shù)時(shí)間到時(shí)產(chǎn)生溢出MOD使相應(yīng)溢出位置位,溢出可通泄I幅或中斷方式處理圖二、定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1結(jié)構(gòu)及工作原理定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式：方式0是13位定時(shí)/計(jì)數(shù)方式，因而最大計(jì)數(shù)值（滿值）為 213次募， 等于8192。如計(jì)數(shù)值為N,則置入初值X為：X=8192-N方式1結(jié)構(gòu)與方式。結(jié)構(gòu)相同，只是把13位變成16位，16位加 法計(jì)數(shù)器被全部用上。由于是16位定時(shí)/計(jì)數(shù)方式，因而最大計(jì)數(shù)值（滿值） 為216次哥，等于65536。如計(jì)數(shù)值為N,則置入初值X為： X=65536- N方式2下，16位計(jì)數(shù)器只用了 8位來(lái)計(jì)數(shù)，用是TL

7、0 （或TL1） 8位 來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)，而TH0 （或TH1）用于保存初值。當(dāng)TL0 （或TL1）計(jì)滿時(shí) 則溢出，一方面使TF0 （或TF1）置位，另一方面溢出信號(hào)又會(huì)觸發(fā)圖 6.5 上三態(tài)門，使三態(tài)門導(dǎo)通，TH0 （或TH1）值就自動(dòng)裝入TL0 （或TL1）。 由于是8位定時(shí)/計(jì)數(shù)方式，因而最大計(jì)數(shù)值（滿值）為28次哥，等于256。 如計(jì)數(shù)值為N,則置入初值X為：X=256-N方式3只有定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0才有，當(dāng)M1M0兩位為11時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù) 器T0工作于方式3。方式3下，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0被分為兩個(gè)部分TL0和T H0,其中，TL0可作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器使用，占用T0全部控制位：GATE、C/ T、

8、TR0和TF0;而TH0固定只能作定時(shí)器使用，對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，這 時(shí)它占用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1TR1位、TF1位和T1中斷資源。六、鍵盤簡(jiǎn)介1、鍵盤衛(wèi)件原理鍵盤實(shí)際t是一組按鍵開關(guān)集合，平坪鍵開關(guān)總是處于斷開狀態(tài)斷開 當(dāng)按甲鍵時(shí)它才閉合一它結(jié)構(gòu)和產(chǎn)星姚如圖所示。,閉八GND（a ）（ b ）圖三、鍵盤開關(guān)及波形示意圖圖四、硬件消抖電路硬件消抖可以采用RS觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。軟件消抖是利用延時(shí)來(lái) 跳過(guò)抖動(dòng)過(guò)程g f com a b 鍵盤。I I I I I3、鍵盤結(jié)構(gòu)形式10艮9 a8o7烏云:，蟲KwSl利司b立邛鍵蜃沸是各按甯目互隼J 謝按鍵各接根i/o 電吐散響其它一i/o=bh<H

9、，矩陣式鍵盤爻時(shí)隔硼式鍵盤。e用一府”國(guó)好手、列結(jié)句，鍵位設(shè)置在行列殳點(diǎn)工不獷總匕行、列結(jié)構(gòu)司布根i/（gp遢|法輅L半gp鍵盤,com七、LED數(shù)碼管用m器簡(jiǎn)介e d com c dp-5-(b )(c )圖五、LED顯示器結(jié)構(gòu)LED數(shù)碼管顯示方式：LED靜態(tài)顯示時(shí)，其公共端直接接地（共陰極）或接電源（共陽(yáng)極） 各段選線分別與I/O 口線相連。要顯示字符，直接在I/O線送相應(yīng)字段碼LED動(dòng)態(tài)顯示是將所有數(shù)碼管段選線并接在一起， 用一個(gè)I/O 口控制, 公共端不是直接接地（共陰極）或電源（共陽(yáng)極），而是通過(guò)相應(yīng)I/O 口線 控制。LED顯示器從譯碼方式上有硬件譯碼方式和軟件譯碼方式。從顯示方

10、式上有靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。在使用時(shí)可以把它們組合起來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果數(shù)碼管個(gè)數(shù)較少，通常用硬件譯碼靜態(tài)顯示，在數(shù)碼管 個(gè)數(shù)較多時(shí)，則通常用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示八、基本原理本設(shè)計(jì)考慮到僅僅是數(shù)字鐘，就用內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器來(lái)技術(shù)，并過(guò)中 斷來(lái)處理。在硬件設(shè)計(jì)上采用 C51聿片機(jī)作為核心部件。在按鍵上，只用 到位選擇、位加和位減，就采用獨(dú)立式鍵盤。顯示上采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。 譯碼采用軟件譯碼。顯示碼通過(guò) P0 口輸出，為選擇通過(guò)P 2 口輸出。軟件 設(shè)計(jì)流程圖如下：C2G ,|K0C3T卜47uFX1CRYSTAL 19U1>XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD118XTAL2J=L*

11、O JC1T11nFK1J=L«'、K25.11R11k11RSTR35.1k29| 30 1,丁12 13-PSENALE EA主程序流程圖P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.780C51P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD39383736353

12、433322122232425262728圖七、定時(shí)計(jì)數(shù)器T0中程序流程圖、硬彳1用T口 1鍵，K2為減1健。-7-K0鍵為模式選擇鍵，按第一次暫停，設(shè)小時(shí)； 一次暫停，設(shè)分，按第三次重新開始走動(dòng)。對(duì)應(yīng)元器件如下:單用林：,BRESR .i- rwv尸AP3UR"工80C52TTONVLMCa 5彳9 - 33 - HS地：.電_ Hr HI "" 一 _ - W 牙， I P-« -3IF ATE rr 占；為攀轉(zhuǎn) 7SEGtMPX8-CA-BLUE-J :誤發(fā)效果如下:AN:;源丁 P°W(CA二共陽(yáng)，| CC-5MOV 75H,#10MO

13、V TMOD,#01HMOV TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHSETB EASETB ET0SETB TR0START1: LCALL SCANLCALL KEYSCANSJMP START1;延時(shí)1MS子程序DL1MS:MOV R6,#14H十、軟件程序流程及代碼;采用8位LED軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示程序;使用AT89C51單片機(jī),12MHZ晶振,P0輸出字段碼，P2 口輸出位選碼， 用共陽(yáng);LED數(shù)碼管,P1.0為調(diào)時(shí)位選擇按鍵,P1.1為加1鍵,P1.2為減1鍵。;片內(nèi)RAM70H到77H單元為L(zhǎng)ED數(shù)碼管顯示緩沖區(qū);78H,79H,7AH分別為秒、分、小時(shí)計(jì)數(shù)單元;7BH為50m

14、s計(jì)數(shù)器,7CH為調(diào)時(shí)按鍵計(jì)數(shù)器-8ORG 0000HLJMP STARTORG 000BH淀時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷程序入口LJMP INTT0;主程序START:MOV R0,#70HMOV R7,#0CHINIT: MOV R0,#00HINC R0DJNZ R7,INITMOV 72H,#10DL1: MOV R7,#19H DL2: DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1 RET;延時(shí)20MS子程序 DL20MS:ACALL SCANACALL SCAN ACALL SCAN RET ;數(shù)碼管顯示程序SCAN:MOV A,78H ;時(shí)間存入顯示緩沖區(qū)相應(yīng)位置MOV B,#0AHDI

15、V ABMOV 71H,A MOV 70H,B MOV A,79H MOV B,#0AH DIV AB MOV 74H,A MOV 73H,B MOV A,7AH MOV B,#0AH DIV AB MOV 77H,A MOV 76H,BMOV R1,#70H ;循環(huán) 掃描顯示MOV R5,#80HMOV R3,#08HSCAN1: MOV A,R5MOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV A,R5LCALL DL1MSINC R1MOV A,R5RR AMOV R5,ADJNZ R3,SCAN1MOV P2,#00HMOV P

16、0,#0FFHRETTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0 B0H,99H,92H,82H,0F8H, 80H,90H,0BFH;“09”，“-”共陽(yáng)極字段 碼;定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程 序INTT0:PUSH ACCPUSH PSWCLR ET0JNB P1.2,KEYSCAN2KEYOUT:SETB EARETKEYSCAN0:LCALL DL20MSJB P1.0,KEYOUTWAIT0:JNB P1.0,WAIT0INC 7CHMOV A,7CHCLR TR0CLR ET0CJNE A,#03H,KEYOUTMOV 7CH,#00SETB TR0SETB ET0SJMP K

17、EYOUTKEYSCAN1:LCALL DL20MSJB P1.1,KEYOUTWAIT1:JNB P1.1,WAIT1MOV A,7CHCJNE A,#02H,KSCAN11INC 79HMOV A,79HCJNE A,#3CH,KEYOUTMOV 79H,#00CLR TR0MOV TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHSETB TR0INC 7BHMOV A,7BHCJNE A,#14H,OUTT0MOV 7BH,#00INC 78HMOV A,78HCJNE A,#3CH,OUTT0MOV 78H,#00INC 79HMOV A,79HCJNE A,#3CH,OUTT0MOV 7

18、9H,#00INC 7AHMOV A,7AHCJNE A,#18H,OUTT0MOV 7AH,#00OUTT0:SETB ET0pop pswpop accRETI;按鍵處理程序KEYSCAN: CLR EAJNB P1.0,KEYSCAN0JNB P1.1,KEYSCAN1SJMP KEYOUT KSCAN11: INC 7AHMOV A,7AHCJNE A,#18H,KEYOUTMOV 7AH,#00SJMP KEYOUT KEYSCAN2:LCALL DL20MSJB P1.2,KEYOUTWAIT2:JNB P1.2,WAIT2MOV A,7CHCJNE A,#02H,KSCAN2 1DEC 79H MOV A,79H CJNE A,#0FFH,KEYOUT MO