單片機課程設(shè)計——郭田

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計課 程 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 題 目 單片機實現(xiàn)數(shù)字鐘 院 系 電子科學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級 電子073班 學(xué)生姓名 郭田 學(xué)生學(xué)號 9 指導(dǎo)教師 2011年3月 18 日東北石油大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計題目 單片機實現(xiàn)數(shù)字鐘（LED顯示小時：分：秒） 專業(yè)班級 電子07-3 姓名 郭 田 學(xué)號 9設(shè)計目的：訓(xùn)練學(xué)生綜合運用己學(xué)課程的基本知識，獨立進行單片機應(yīng)用技術(shù)開發(fā)工作，掌握單片機程序設(shè)計、調(diào)試，應(yīng)用電路設(shè)計、分析及調(diào)試檢測。設(shè)計要求：1. 應(yīng)用MCS-51單片機設(shè)計單片機實現(xiàn)數(shù)字鐘（LED顯示小時：分：秒

2、）電路；2. 選用6位LED數(shù)碼顯示，實時顯示時、分、秒，采用按鍵式實現(xiàn)時鐘對表和快慢調(diào)整；3. 硬件設(shè)計根據(jù)設(shè)計的任務(wù)選定合適的單片機，根據(jù)控制對象設(shè)計接口電路。設(shè)計的單元電路必須有工作原理，器件的作用，分析和計算過程；4. 軟件設(shè)計根據(jù)電路工作過程，畫出軟件流程圖，根據(jù)流程圖編寫相應(yīng)的程序，進行調(diào)試并打印程序清單；5. 原理圖設(shè)計根據(jù)所確定的設(shè)計電路，利用Protel等有關(guān)工具軟件繪制電路原理圖、PCB板圖、提供元器件清單。參考資料：1 清華大學(xué)出版社 田豐 單片機原理及應(yīng)用2 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 張毅剛 新編單片機應(yīng)用設(shè)計3 中國電力出版社 竇振中 基于單片機的嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計4 復(fù)旦大學(xué)

3、 張友德 單片微型機原理應(yīng)用與實驗完成期限 2011.3.142011.3.18 指導(dǎo)教師 李玉爽 專業(yè)負責(zé)人 2011年 3 月 18 日目錄11第一章概述 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，具有功能強、體積小、可靠性高、價格低廉的單片機在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大的提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動化程度?，F(xiàn)在生活的人們越來越重視起了時間觀念，可以說是時間和金錢劃上了等號，對于那些對時間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來說，時間的不準(zhǔn)確性帶來不小的麻煩，所以說以數(shù)碼管顯示的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡明而

4、且讀數(shù)快，時間準(zhǔn)確顯示到秒。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路對時分秒數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度，穩(wěn)定性遠遠超過老式機械鐘。數(shù)字鐘是其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受到廣大消費者的喜愛。第二章數(shù)字鐘設(shè)計原理89C51單片機控制器數(shù)字鐘實際是對標(biāo)準(zhǔn)頻率計數(shù)的電路，由于計數(shù)的起始時間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時間一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標(biāo)準(zhǔn)的時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩電路構(gòu)成數(shù)字鐘。數(shù)字鐘電子鐘由以下幾部分組成：按鍵開關(guān)部分，振蕩電路部分，89c51單片機控制器，4位數(shù)碼管顯示部分，7407數(shù)碼管驅(qū)動部分。按鍵開關(guān)4位數(shù)碼管顯示振蕩電路7407列驅(qū)動第三章

5、 硬件電路設(shè)計3.1 單片機功能說明單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。1CPU系統(tǒng) CPU系統(tǒng)包括有CPU、時鐘系統(tǒng)、復(fù)位、總線(BUS，即信號的公共通道)控制邏輯。 CPU單片機中的CPU與微型計算機中的CPU有所不同，它的特點是，面向控制、面向嵌入系統(tǒng)、面向單芯片化。 時鐘系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號。它必須滿足CPU及

6、單片機內(nèi)各單元電路對時鐘的要求。時鐘振蕩器的工作頻率一般在1.212MHz。 (3)復(fù)位電路 復(fù)位電路應(yīng)滿足上電復(fù)位、信號控制復(fù)位的要求。 (4)總線控制邏輯 總線控制邏輯應(yīng)滿足CPU對內(nèi)部總線和外部總線的控制要求。 2程序存儲器 程序存儲器是一種只讀存儲器ROM(Read Only Memory)，用它來固化單片機的應(yīng)用程序和一些表格常數(shù)。 3數(shù)據(jù)存儲器RAM RAM是一種可讀寫的存儲器，也叫隨機存儲器。單片機內(nèi)部的RAM除了作為工作寄存器、位標(biāo)志和堆棧區(qū)以外的單元都可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用，存放輸入的數(shù)據(jù)或運算的結(jié)果。 由于單片機主要是面向測控系統(tǒng)，所以單片機內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器容量較小，通常不

7、多于256字節(jié)，而且都使用靜態(tài)隨機存儲器SRAM(Static Random Access Memory)。 4各種I/O端口 I/O端口是計算機的輸入、輸出接口(T是輸入，O是輸出之意)。單片機中的I/O端口都是芯片的輔入/輸出引腳。這些I/O端口，可分為以下幾種類型： (1)總線輸入輸出端口 (2)用戶IO端口。由用戶用于外部電路的輸入輸出控制。 (3)單片機內(nèi)部功能的輸入輸出端口。例如，定時器計數(shù)器的計數(shù)輔入、外部中斷源輔入等。 為減少單片機引腳數(shù)量，一般IO口都有復(fù)式功能。例如不使用外部總線時，總線端口可出讓給用戶做輔入輔出端口用。 從IO口的結(jié)構(gòu)上還可以分為并行IO口，即多位數(shù)據(jù)一起

8、輸出或輸入，這種形式傳送數(shù)據(jù)速度快但使用的引腳多。另種IO口稱為串行I/O口，即傳送數(shù)據(jù)是順序輸出或輸入，這種形式可大大減少I/O口的引腳數(shù)，但傳送數(shù)據(jù)較慢。 5.基本功能單元 基本功能單元是為滿足單片機測控功能而設(shè)置的一些電路，是用來完善和擴大計算機功能的一些基本電路，如定時器計數(shù)器，中斷系統(tǒng)等。定時器/計數(shù)器在實際應(yīng)用中作用非常大，如精確的定時，或者對外部事件進行計數(shù)等。3.2硬件電路的設(shè)計硬件電路圖如下圖所示該電路采用AT89C51單片機最小化應(yīng)用，采用共陰7段LED數(shù)碼管顯示器，P2.4P2.7口作為列掃描輸出，P0口輸出段碼數(shù)據(jù)，P1.2,P1.1口接2個按鈕開關(guān)，用于調(diào)時及功能誤差

9、，采用12Mhz晶振，可提高秒計時的精確度。采用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)碼管顯示。共陰7段LED顯示器顯示原理：引腳數(shù)字顯示.P0.7hP0.6gP0.5fP0.4eP0.3dP0.2cP0.1bP0.0a數(shù)碼顯示0001111113FH10000011006H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FH9011011116FH10f電容作用：上電復(fù)位；7407作用：同相緩沖器，驅(qū)動數(shù)碼管；12M晶振和兩個電容組成晶體振蕩器。第四章 程序設(shè)計4.1 流程圖主程序流程圖，定時

10、器T0中斷服務(wù)程序流程圖如圖所示。返回4.2程序代碼#include<reg52.h> #include <intrins.h> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit key=P37;sbit key1=P32;sbit key2=P33;sbit key3=P34;sbit key4=P35;sbit key5=P30;sbit key6=P31;uchar ge,shi,bai,qian,fen,shifen,hour,shihour;uint tt,aa,hh;uchar code t

11、able = 0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90;void delay(uint);void init();void main()init();while(1)key=0;P1=0xab;P0=0x7f;delay(5); if(tt>=6000) tt=0;aa+; /*滿60秒，分位加一*/ if(aa>=60) aa=0;hh+; /*滿60分，小時位加一*/ if(hh=24) hh=0; /*小時位滿24回零*/if(hh=24&aa=60&tt=60) hh=0;aa=0;

12、tt=0; /*時間溢出時回零*/ shihour=hh/10; hour=hh%10; shifen=aa/10; fen=aa%10; qian=tt/1000%6; bai=tt%1000/100; shi=tt%100/10; ge=tt%10;P1=0x7f;P0=tableshihour;/*小時十位的顯示*/delay(5);P1=0xbf;P0=tablehour;/*小時的個位顯示*/delay(5);P1=0xdf;P0=tableshifen;/*分鐘十位的顯示*/delay(5);P1=0xef;P0=tablefen;/*分鐘個位的顯示*/delay(5);P1=0x

13、f7;P0=tableqian; /*秒鐘十位的顯示*/delay(5);P1=0xfb;P0=tablebai;/*秒鐘個位的顯示*/delay(5);P1=0xfd;P0=tableshi;/*0.1秒的顯示，用于秒表功能*/delay(5);P1=0xfe;P0=tablege;/*0.01秒的顯示，用于秒表功能*/delay(5);if(key1=0)delay(500);hh+;/*功能鍵一，按下小時加一*/if(key2=0)delay(500);aa+;/*功能鍵二，按下分鐘加一*/ if(key3=0)delay(500);aa-;/*功能鍵三，按下分鐘減一*/if(key5=

14、0)TR0=0; /*功能鍵五，按下時間暫停*/if(key6=0)TR0=1; /*功能鍵六，按下時間繼續(xù)*/void exter0() interrupt 1 /*中斷程序*/TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%256;tt+;if(key4=0)tt=0;aa=0;hh=0; /*功能鍵四，按下時間歸零*/void delay(uint z) /*延遲子函數(shù) 用于數(shù)碼管顯示數(shù)字*/ uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=50;y>0;y-);void init() /*計數(shù)函數(shù)，每0.01秒記一次*/TMOD=

15、0x01;TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;4.3程序功能介紹此程序的功能有兩個，在完成電子鐘功能的基礎(chǔ)上，還附加了秒表功能。程序中共設(shè)了6個功能鍵。1、2、3為時鐘功能鍵，用于調(diào)整時間，鍵1為小時位加1功能，鍵二為分鐘位加1功能，考慮到調(diào)分鐘位時有時不小心多加了1，若想改正回來的話會很麻煩，需要再調(diào)60下，所以特意增加功能鍵3，其功能是分鐘位減1。4、5、6為秒表功能鍵，其中鍵4為時間歸零鍵，鍵5為時間止鍵，鍵6為時間繼續(xù)鍵。秒表的精確度為0.01秒。第五章 總結(jié)課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),

16、提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程. 開學(xué)初我對這門課并沒有什么興趣，覺得那些程序枯燥乏味，但在這次課程設(shè)計后我發(fā)現(xiàn)自己在一點一滴的努力中對單片機的興趣也在逐漸增加。我覺得做單片機課程設(shè)計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學(xué)時間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實踐能力？如何把我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識運用到實踐中去呢？我想做類似的課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺。要做好一個課程設(shè)計，就必須做到：在設(shè)計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有

17、哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設(shè)計程序時，不能妄想一次就將整個程序設(shè)計好，反復(fù)修改、不斷改進是程序設(shè)計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設(shè)計課程過程中遇到問題是很正常德，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。回顧起此次單片機課程設(shè)計，從理論到實踐，在一周的日子里可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說對C語言掌握得不好通過這次課程設(shè)計之后，我對單片機的了解更深了。參考文獻清華大學(xué)出版社 田豐 單片機原理及應(yīng)用哈爾濱工業(yè)大學(xué) 張毅剛 新編單片機應(yīng)用設(shè)計中國電力出版社 竇振中 基于單片機的嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計復(fù)旦大學(xué) 張友德 單片微型機原理應(yīng)用與實