51單片機(jī)電子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告題目：單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員：學(xué)號(hào)：班級(jí)：指導(dǎo)老師：日期：目錄1 .題目與主要功能要求,22 .整體設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述,33 .各硬件單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)分析及原理說明,34 .軟件流程圖和流程說明，,，45 .總結(jié)設(shè)計(jì)及調(diào)試的體會(huì)，,，10附錄1 .圖一：系統(tǒng)電路原理圖，,，112 .圖二：系統(tǒng)電路PCB,123 .表一：元器件清單,134.時(shí)鐘程序源碼，,，14題目：單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)的目的和意義課程設(shè)計(jì)的目的與意義在于讓我們將理論與實(shí)踐相結(jié)合。培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用電子課程中的理論知識(shí)解決實(shí)際性問題的能力。讓我們對(duì)電子電路、電子元器件

2、、印制電路板等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件編程、排錯(cuò)調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨(dú)立完成某些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)利用89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)，綜合應(yīng)用單片機(jī)定時(shí)器、中斷、數(shù)碼顯示、鍵盤輸入、蜂鳴報(bào)警等知識(shí)，設(shè)計(jì)一款單片機(jī)和簡單外設(shè)控制的電子時(shí)鐘。主要功能要求最基本要求1）使用6位數(shù)碼管，前兩位顯示小時(shí)（24小時(shí)制），中間兩位顯示分鐘，后兩位顯示秒。時(shí)鐘每走1秒，秒數(shù)碼管加1顯示，60秒后分鐘數(shù)碼管加1顯示，60分鐘后小時(shí)數(shù)碼管加1顯示。2）設(shè)計(jì)89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)3）掌握使用Protel9

3、9繪制原理圖和布板的過程、方法和技巧。4）掌握單片機(jī)開發(fā)軟件（KeilC51或Wave）的使用和調(diào)試。5）編寫并調(diào)試單片機(jī)定時(shí)及其中斷程序，以實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的功能。6）設(shè)計(jì)八段數(shù)碼管顯示電路并編寫驅(qū)動(dòng)程序，輸入并調(diào)試拆字程序和數(shù)碼顯示程序。7）掌握硬件和軟件聯(lián)合調(diào)試的方法。8）完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)和制作。9）完成系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。10）完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和制作。11）完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。基本要求1）實(shí)現(xiàn)最基本要求的110部分。2）鍵盤輸入可以控制電子時(shí)鐘的走時(shí)/調(diào)試。3）設(shè)計(jì)鍵盤輸入電路和程序并調(diào)試。4）掌握鍵盤和顯示配合使用的方法和技巧。提高發(fā)揮部分1）添加“鬧時(shí)”功能，設(shè)計(jì)蜂鳴器鬧鈴電路

4、和程序并調(diào)試。2）添加“整點(diǎn)鬧時(shí)”功能。為走時(shí)準(zhǔn)確性設(shè)計(jì)解決算法并編程實(shí)現(xiàn)。3）用液晶模塊代替數(shù)碼管顯示，設(shè)計(jì)相應(yīng)硬件電路和軟件程序并調(diào)試。3）使用專用時(shí)鐘芯片，設(shè)計(jì)硬件電路和軟件程序?qū)崿F(xiàn)年月日和星期顯示。整體設(shè)計(jì)框圖及整機(jī)概述整體設(shè)計(jì)框圖整機(jī)概述1）開機(jī)為走時(shí)模式，正常顯示時(shí)間。在此模式下整點(diǎn)鬧時(shí)，定點(diǎn)鬧時(shí)有效。2）共設(shè)置3個(gè)按鍵，分別為模式鍵、功能鍵1、功能鍵2。按動(dòng)模式鍵，模式將在走時(shí)/調(diào)時(shí)/日期顯示及調(diào)整/鬧鐘顯示及調(diào)整4個(gè)模式下切換。3）走時(shí)模式下，按動(dòng)功能鍵1/功能鍵2停止鬧時(shí)。4）調(diào)時(shí)模式下，功能鍵1調(diào)整分鐘數(shù)值，功能鍵2調(diào)整小時(shí)數(shù)值。5）日期顯示及調(diào)整模式下，功能鍵1調(diào)整日期數(shù)

5、值，功能鍵2調(diào)整月份數(shù)值。6）鬧鐘顯示及調(diào)整模式下，功能鍵1調(diào)整鬧鐘分鐘數(shù)值，功能鍵2調(diào)鬧鐘時(shí)鐘數(shù)值。7）由于按鍵設(shè)定原因：只有2個(gè)功能鍵，年份調(diào)整功能取消，鬧鐘開關(guān)默認(rèn)為開。8）年月日通過代碼而不是外部芯片實(shí)現(xiàn)。初始值2010年12月24號(hào)。數(shù)碼管顯示101224。9）由于開機(jī)時(shí)鐘與鬧鐘都為00:00:00,鬧鐘默認(rèn)開啟。開機(jī)會(huì)報(bào)時(shí)1分鐘。各硬件單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)分析及原理說明電源電路元件有限沒有制作電源電路部分。使用開發(fā)板或者實(shí)驗(yàn)箱上的5V電源進(jìn)行供電。按鍵參考書本P232的鍵盤接口電路原理圖，采用4.7KQ的電阻防止輸入口電流過大燒壞89S51芯片。按鍵釋放時(shí)，P1口通過4.7KQ電阻

6、與電源相連，得到一個(gè)高電平。按下按鍵時(shí)，P1口接地，得到一個(gè)低電平。通過內(nèi)部代碼將其轉(zhuǎn)換為正邏輯。模式鍵接P1.0口，功能鍵1接P1.1口，功能鍵2接P1.2口。單片機(jī)最小系統(tǒng)參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書與課本及網(wǎng)絡(luò)資料設(shè)計(jì)按鍵電平復(fù)位。LED數(shù)碼管首先P0作為段碼輸出。由于P0口輸出級(jí)無上拉電阻，故需添加一排阻為其上拉電阻。其次采用共陽極數(shù)碼管。段碼端為低電平時(shí)導(dǎo)通LED,此時(shí)數(shù)碼管向89S51芯片P0口灌電流，為防止芯片燒壞，還需加1個(gè)1KQ的限流電阻?？紤]到數(shù)碼管的亮度問題，采用了PNP三極管做驅(qū)動(dòng)電路?；鶚O接上1KQ電阻后再與P2口相連(P2.0P2.5)進(jìn)行位選。發(fā)射極接5V電源，集電極接數(shù)碼管位

7、選。蜂鳴器蜂鳴器接P3.7口。由于使用的是有源蜂鳴器，代碼的編寫簡單化了。只需對(duì)P3.7口清零與置位。P3.7口先接上1KQ電阻后再接PNP三極管的基極。發(fā)射極接5V電源，集電極接蜂鳴器正極，蜂鳴器負(fù)極則接地。軟件流程圖和流程說明軟件流程圖1)主程序流程圖流程圖說明等待定時(shí)器中斷初始化：包括定時(shí)器賦初值，初始化各內(nèi)存單元。開定時(shí)器中斷，開CPU中斷，送段碼表頭地址給DPTR2）顯示子程序流程圖按鍵掃描子程序P1口寫1P1數(shù)據(jù)送累加器A并取反。取正邏輯屏蔽高5位模式查詢子程序模式值送累加器AA值為0?走時(shí)模式設(shè)置A值為1?調(diào)時(shí)模式設(shè)置A值為2?日期顯示及調(diào)整模式鬧鐘顯示及調(diào)整模式日期顯示及調(diào)整子

8、程序與鬧鐘顯示及調(diào)整子程序流程圖與調(diào)時(shí)模式子程序大同小異。a）日期顯示及調(diào)整子程序送給R3/R4/R5的數(shù)據(jù)為日/月/年，按功能鍵1日期加1,按功能鍵2月份加1。至于數(shù)值的合法性在程序里有具體的判斷。b）鬧鐘顯示及調(diào)整子程序送給R3/R4/R5的數(shù)據(jù)為鬧鐘開關(guān)值/鬧鐘分/鬧鐘時(shí)，按功能鍵1鬧鐘分加1,按功能鍵2鬧鐘時(shí)加1。至于數(shù)值的合法性在程序里有具體的判斷。5）鬧鐘查詢子程序6）定時(shí)器中斷子程序數(shù)值合法性在程序中處理與判斷，流程圖中不表現(xiàn)?？偨Y(jié)設(shè)計(jì)及調(diào)試體會(huì)硬件設(shè)計(jì)部分：首先要通過計(jì)算與參考資料等決定參數(shù)。而后通過仿真軟件等調(diào)試，確定參數(shù)無誤后再開始用Protel99SE畫原理圖，進(jìn)而生成P

9、CB進(jìn)行布板。軟件設(shè)計(jì)部分：設(shè)計(jì)軟件首先要考慮要做的功能，確定出合理的算法。合理的算法不僅要可以實(shí)現(xiàn)功能，而且在添加功能的時(shí)候要方便靈活。有的人為了實(shí)現(xiàn)某種功能用了各種各樣的方法來實(shí)現(xiàn)，結(jié)果程序結(jié)構(gòu)吃死，當(dāng)想要添加功能或者修改其他功能的時(shí)候，將修改程序大部分結(jié)構(gòu)，也就是說要破壞程序現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)。關(guān)于調(diào)試：Keil軟件調(diào)試單片機(jī)程序的時(shí)候，編譯通過并不代表程序是正確的。編譯通過只能說明程序沒有語法上的錯(cuò)誤。進(jìn)行軟件仿真或者下載到開發(fā)板上進(jìn)行調(diào)試，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤。許多超出預(yù)期效果的現(xiàn)象往往是一些微小錯(cuò)誤引起的。例如沒有現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)跟恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)等，所以養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣也很重要。有些想達(dá)成某些功能

10、而添加的語句，實(shí)際上確一點(diǎn)效果也沒有。舉個(gè)編程中的小問題：當(dāng)有按鍵按下時(shí)，我們都要有軟件防抖。正常的方法是調(diào)用一個(gè)延時(shí)。在實(shí)際調(diào)試中，要跳過這個(gè)抖動(dòng)，需要100Ms左右。如果使用正常的延時(shí)，會(huì)導(dǎo)致按鍵按下時(shí)CPU100Ms內(nèi)無法進(jìn)行其他操作，也就是說。平均1S內(nèi)100MS不調(diào)用顯示子程序，這樣就會(huì)導(dǎo)致亮度降低。這時(shí)候，考慮到顯示子程序一次有十幾毫秒，就特別寫了一個(gè)調(diào)用7次顯示的子程序來作為按鍵防抖的延時(shí)，實(shí)際上效果也是很不錯(cuò)的。這個(gè)想法就是在修改了多次程序未達(dá)到想要的效果（有按鍵按下時(shí)顯示亮度不降低）后最終想出來的辦法。最后在做完板，焊完電路后，在接通電源之前，要用萬用表仔細(xì)檢查電路是否有連接

11、錯(cuò)，以免燒壞芯片和數(shù)碼管。五天以來的其他體會(huì)：態(tài)度要積極，不要認(rèn)為很簡單就不緊不慢。很多東西并不是自己設(shè)想的那么順利，有時(shí)候一個(gè)小問題可以花上你半天甚至一天的時(shí)問。雖然自己在程序上并沒遇到太大的問題，但是因?yàn)閼B(tài)度不夠積極，對(duì)于沒畫過的PCB圖遲遲不去下手，在周四晚上才解決。本以為周五一天可以做完板并完成整機(jī)調(diào)試，可是各種突發(fā)事件讓自己措手不及。發(fā)現(xiàn)板來不及做完后才將程序功能進(jìn)行擴(kuò)展。這是我在這次實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)教訓(xùn)，也讓我明白了對(duì)于自己不能太過于自信，態(tài)度決定一切。圖一：系統(tǒng)電路原理圖件陽甘I十十陽十£x_tan二T-nbTnBiw_nltEJ.-“一IT3F7UWIHNTIE_，=/二

12、3工71*m出H？wa-AIElLJultrJ-4np口司州溪母器pcb表一：元器件清單器件名稱編p1K電阻R121K電阻R81K電阻R71K電阻R91K電阻R101K電阻R111K電阻R131K電阻R181K電阻R171K電阻R201K電阻R191K電阻R61K電阻R151K電阻R161K電阻R144.7k電阻R34.7k電阻R44.7k電阻R210K電阻R511.0592M晶振Y122u電容C180C51單片機(jī)U3104電容C4104電容C84148二極管D1PNP三極管Q5PNP三極管Q6PNP三極管Q4PNP三極管Q2PNP三極管Q3PNP三極管Q7PNP三極管Q1排阻J1數(shù)碼管J2數(shù)

13、碼管J3按鍵（小時(shí)）S3按鍵（分鐘）S2按鍵（模式）S1電源插針J4按鍵（復(fù)位）S4蜂鳴器LSI時(shí)鐘程序源碼YEAR_HEQU30HYEARLEQU31H;年份的高位MONTHEQU32HDAYEQU33HDAY_MAXEQU34HHOUREQU35HMINUTEEQU36HSECONDEQU37HBOTTONEQU38HFLAG開關(guān)/BEEPHEQU39HEQU40HBEEPMEQU41HENBEEPEQU42HORG0000HAJMPMAINORG001BHAJMPSERVEMAIN:MOVTMOD,#10HMOVYEAR_H,#20HMOVYEAR_L,#10HMOVMONTH,#12H

14、MOVDAY,#24HMOVR2,#14HCLRAMOVHOUR,A;年份的低位;月份日期;每月最大天數(shù);時(shí)鐘;分鐘;秒鐘;鍵值;模式標(biāo)記/0走時(shí)/1調(diào)時(shí)/2日期顯示及調(diào)整/3鬧鐘調(diào)整及鬧鐘;鬧鐘時(shí)鐘;鬧鐘分鐘;鬧鐘開關(guān);設(shè)為模式年高位賦初值年低位賦初值月份賦初值01日期賦初值01裝入20次中斷;A清零;小時(shí)清零2010MOVMINUTE,AMOVSECOND,AMOVFLAG,ACLRP3.7MOVENBEEP,#01HMOVTH1,#4CHMOVTL1,#00HSETBET1SETBEASETBTR1MOVDPTR,#TABDIS:LCALLDISPLAYLCALLKEYLCALLNEXT

15、LCALLBEEPSJMPDISSERVE:PUSHPSWPUSHACCMOVTH1,#4CHMOVTL1,#00H;重新賦計(jì)數(shù)初值DJNZR2,BRIDGEAJMPBREAK1BRIDGE:LJMPRETURNBREAK1:MOVR2,#14HMOVA,#01H;分鐘清零;秒鐘清零;初始化模式;關(guān)蜂鳴器;鬧鐘默認(rèn)開;賦初值;開中斷;啟動(dòng)T1;送段碼表頭;重復(fù)調(diào)用顯示子程序;掃描按鍵狀態(tài);查詢當(dāng)前模式;查詢鬧鐘開關(guān);保護(hù)現(xiàn)場(chǎng);未滿10次，返回;重置中斷次數(shù);秒加1ADDA,SECONDDAA;轉(zhuǎn)為BC加MOVSECOND,ACJNEA,#60H,BRIDGE;未滿60秒，返回MOVSECOND

16、,#00H;秒清零MOVA,#01H;分加1ADDA,MINUTEDAA;轉(zhuǎn)為BC加MOVMINUTE,ACJNEA,#60H,RETURN;未滿60分，返回MOVMINUTE,#00H;分鐘清零MOVA,#01H;時(shí)加1ADDA,HOURDAA;轉(zhuǎn)為BC加MOVHOUR,ACJNEA,#24H,RETURN;未滿24小時(shí)，返回MOVHOUR,#00H;小時(shí)清零MOVA,MONTHDAA;轉(zhuǎn)為BC加;不是1月，轉(zhuǎn)跳;不是3月，轉(zhuǎn)跳;不是5月，轉(zhuǎn)跳;不是7月，轉(zhuǎn)跳;不是8月，轉(zhuǎn)跳;不是10月，轉(zhuǎn)跳CJNEA,#1H,JUDGE2AJMPSETDAT_MAX1JUDGE2:CJNEA,#3H,JU

17、DGE3AJMPSETDAT_MAX1JUDGE3:CJNEA,#5H,JUDGE4AJMPSETDAT_MAX1JUDGE4:CJNEA,#7H,JUDGE5AJMPSETDAT_MAX1JUDGE5:CJNEA,#8H,JUDGE6AJMPSETDAT_MAX1JUDGE6:CJNEA,#10H,JUDGE7AJMPSETDAT_MAX1JUDGE7:CJNEA,#12H,SETDAT_MAX2;不是12月，轉(zhuǎn)跳SETDAT_MAX1:MOVDAY_MAX,#32H;天上限為31AJMPCONTINUE;返回SETDAT_MAX2:CJNEA,#2H,SETDAT_MAX3;不是2月，轉(zhuǎn)跳

18、;2月，天上限28;天上限為30MOVDAY_MAX,#29HSETDAT_MAX3:MOVDAY_MAX,#31HCONTINUE:MOVA,#01H;天加1ADDA,DAYDAA;轉(zhuǎn)為BC加MOVDAY,ACJNEA,DAY_MAX,RETURN;未滿天數(shù)上限，返回MOVDAY,#01H;天數(shù)置1MOVA,#01H;月份加1ADDA,MONTHDAA;轉(zhuǎn)為BC加MOVMONTH,ACJNEA,#13,RETURN;未滿12月，返回MOVMONTH,#01H;月份置1MOVA,#01H;年低位加1ADDA,YEAR_LDAA;轉(zhuǎn)為BC加MOVYEAR_L,ACJNEA,#99H,RETURN

19、;未滿99年，返回MOVYEAR_L,#00H;年低位清零MOVA,#99H;年高位加1ADDA,YEAR_HDAA;轉(zhuǎn)為BC加MOVYEAR_H,ACJNEA,#99H,RETURN;未滿99年，返回MOVYEAR_H,#00H;年高位清零RETURN:POPACCPOPPSW；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)RETI;中斷返回;=顯示子程序=DISPLAYPUSHPSWPUSHACCMOVA,R3ANLA,#0FHMOVCA,A+DPTRMOVP2,#0DFHMOVP0,ALCALLDELAYMOVA,R3SWAPAANLA,#0FHMOVCA,A+DPTRMOVP2,#0EFHMOVP0,ALCALLDELAY

20、MOVA,R4ANLA,#0FHMOVCA,A+DPTRMOVP2,#0F7HMOVP0,ALCALLDELAYMOVA,R4SWAPAANLA,#0FHMOVCA,A+DPTRMOVP2,#0FBHMOVP0,ALCALLDELAYMOVA,R5ANLA,#0FHMOVCA,A+DPTRMOVP2,#0FDHMOVP0,ALCALLDELAYMOVA,R5SWAPAANLA,#0FHMOVCA,A+DPTRMOVP2,#0FEHMOVP0,ALCALLDELAYPOPACCPOPPSWRET尸=啾鍵掃描程序=KEY:MOVP1,#0FFHMOVA,P1CPLAANLA,#07HJNZKEY1

21、RETKEY1:LCALLDADMOVA,P1CPLAANLA,#07HJNZKEY2RETKEY2:MOVBOTTON,AJBACC.0,SETMODERETSETMODE:MOVA,FLAGINCAMOVFLAG,ACJNEA,#04H,NEXTMOVFLAG,#00HRET;=模式查詢程序=NEXT:MOVA,FLAGCJNEA,#00H,SETTIMESETBTR1MOVR3,SECONDMOVR4,MINUTEMOVR5,HOURMOVA,BOTTONJBACC.1,STOPJBACC.2,STOPRET;=|鬧鐘開關(guān)/查詢=BEEP:MOVA,FLAGCJNEA,#00H,STOP

22、MOVA,ENBEEPCJNEA,#01H,STOPBEEPLAY:MOVA,HOURCJNEA,BEEPH,STOPMOVA,MINUTECJNEA,BEEPM,STOPCLRP3.7RETSTOP:SETBP3.7MOVBOTTON,#00HRET尸=訓(xùn)時(shí)程序=SETTIME:CLRTR1CJNEA,#01H,SETDATEMOVR3,SECONDMOVR4,MINUTEMOVR5,HOURMOVA,BOTTONJBACC.1,MINJBACC.2,HORRETMIN:MOVA,#01HADDA,MINUTEDAAMOVMINUTE,ACJNEA,#60H,BACKMOVMINUTE,#0

23、0HMOVBOTTON,#00HRETHOR:MOVA,#01HADDA,HOURDAAMOVHOUR,ACJNEA,#24H,BACKMOVHOUR,#00HMOVBOTTON,#00HRETBACK:MOVBOTTON,#00HRET;=日期顯示及調(diào)整子程序=SETDATE:CJNEA,#02H,SETBEEPMOVR3,DAYMOVR4,MONTHMOVR5,YEAR_LMOVA,BOTTONJBACC.1,DAYSJBACC.2,MORETDAYS:MOVA,MONTHDAA;轉(zhuǎn)為BC加;不是1月，轉(zhuǎn)跳;不是3月，轉(zhuǎn)跳;不是5月，轉(zhuǎn)跳;不是7月，轉(zhuǎn)跳;不是8月，轉(zhuǎn)跳;不是10月，轉(zhuǎn)跳C

24、JNEA,#1H,JUDGEAAJMPSETDAT_MAXAJUDGEA:CJNEA,#3H,JUDGEBAJMPSETDAT_MAXAJUDGEB:CJNEA,#5H,JUDGECAJMPSETDAT_MAXAJUDGEC:CJNEA,#7H,JUDGEDAJMPSETDAT_MAXAJUDGED:CJNEA,#8H,JUDGEEAJMPSETDAT_MAXAJUDGEE:CJNEA,#10H,JUDGEFAJMPSETDAT_MAXAJUDGEF:CJNEA,#12H,SETDAT_MAXB;不是12月，轉(zhuǎn)跳SETDAT_MAXA:MOVDAY_MAX,#32H;天上限為31AJMPCONTINUE1;返回SETDAT_MAXB:CJNEA,#2H,