單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-電子時(shí)鐘

一、設(shè)計(jì)內(nèi)容該課程設(shè)計(jì)是利用MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)／計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、以及行列鍵盤和LED顯示器等部件，設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘通過數(shù)碼管顯示，并能通過按鍵實(shí)現(xiàn)設(shè)置時(shí)間和暫停、啟動(dòng)控制等。二、電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)思想：用定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0，工作于定時(shí)，采用方式1，對12MHZ的系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，初值設(shè)為XXYY50msRAM的7BH單元對50ms計(jì)20次產(chǎn)生秒計(jì)數(shù)器78H單元加160則分計(jì)數(shù)器79H單元加1數(shù)器加到60則時(shí)計(jì)數(shù)器7AH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------序，能對按鍵處理。三、MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)簡介單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件系統(tǒng)是指單片機(jī)以及擴(kuò)展的I\O接口、外圍擴(kuò)展的功能芯片以及接口電路。軟件系統(tǒng)包括監(jiān)控程序和各種應(yīng)用程序。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，對整個(gè)系統(tǒng)的信息輸入、處理、信I\O接口，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能夠運(yùn)行。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，往往都會(huì)輸入信息和顯示信息，這就涉及鍵盤和顯示器。和顯示器功能相對強(qiáng)大，而有些系統(tǒng)輸入/輸出的信息少，這時(shí)可能用幾個(gè)按鍵和幾個(gè)LED陣鍵盤。顯示器可以是LED指示燈，也可以是LED數(shù)碼管，也可以是LCD顯示器，還可以使用CRT顯示器。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中鍵盤一般用的比較多的是矩陣鍵盤，顯示器用的比較多的是LED數(shù)碼管還LCD顯示器。四、MCS-51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器\計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)簡介定時(shí)器\計(jì)數(shù)器1、MCS-51系列中51子系列有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)\計(jì)數(shù)器可：定時(shí)\計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)\計(jì)數(shù)器T1。它由加法計(jì)數(shù)器、方式寄存器TMOD、控制寄存器TCON等組成。方式寄存器用于設(shè)定定時(shí)計(jì)數(shù)器T0和T1的工作方式，控制寄存器用于對定時(shí)計(jì)數(shù)器啟動(dòng)、停止進(jìn)行控制。2、每個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器既可以對系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，也可以外部信號計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能通過編程設(shè)定來實(shí)現(xiàn)。3、每個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器都有多種工作方式，其中T0有四種工作方式，T1有三種工作方式，T213位定時(shí)\計(jì)數(shù)器、16位定時(shí)\計(jì)數(shù)器、8位自動(dòng)重置定時(shí)\計(jì)數(shù)器、兩個(gè)8位定時(shí)\計(jì)數(shù)器（只有T0有）4、每一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)間到時(shí)產(chǎn)生溢出，使相應(yīng)的溢出位置位，溢出可通過查詢或中斷方式處理。中斷系統(tǒng):1、MCS-51單片機(jī)提供5個(gè)硬件中斷源，2個(gè)外部中斷源，2個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出中斷TF0和TF1，1個(gè)串行口發(fā)送TI和接收RI中斷。2MCS-51單片機(jī)中沒有專門的開中斷和關(guān)中斷指令，對各個(gè)中斷源的允許和屏蔽是由內(nèi)部的中斷允許寄存器IE的各位來控制的。中斷允許寄存器IE的字節(jié)地址為A8H，可以進(jìn)行位尋址。系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，中斷允許寄存器IE的內(nèi)容為00H，如果要開放某個(gè)中斷源，則必須使IE中的總控置位和對應(yīng)的中斷允許位置“1”。3MCS-51單片機(jī)有5IPIP的字節(jié)地址為B8H，可以進(jìn)行位尋址。如果某位被置“1”，則對應(yīng)的中斷源被設(shè)為高優(yōu)先級；如果某位被到低優(yōu)先權(quán)順序?yàn)橥獠恐袛?T01T1行口中斷。通過設(shè)置中斷優(yōu)先級寄存器IP能夠改變系統(tǒng)默認(rèn)的優(yōu)先級順序。4、MCS-51單片機(jī)響應(yīng)中斷的條件為：中斷源有請求且中斷允許。五、鍵盤和LED數(shù)碼管顯示器簡介鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，操作人員一般都3時(shí)掃描工作方式和中斷工作方式。LED數(shù)碼管顯示器：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常用到LED數(shù)碼管作為顯示輸出設(shè)備，LED中經(jīng)常用到。LED數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管按一定的結(jié)構(gòu)組合起來的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是8段式LED數(shù)碼管顯示器，它有共陰極和共陽極兩種。所謂譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的字段碼的方式。對于LED數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有兩種：硬件譯碼方式和軟件譯碼方式。LED數(shù)碼管在顯示時(shí)，通常有兩種顯示顯示。六、基本原理軟時(shí)鐘是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器\計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的，它的處理過程如下：首先設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器\計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)方式，對機(jī)器周期計(jì)數(shù)形成基準(zhǔn)時(shí)間，然后用另一個(gè)定時(shí)器\計(jì)數(shù)器或軟件計(jì)數(shù)的方法對基準(zhǔn)時(shí)間計(jì)數(shù)形成秒，秒計(jì)60次形成分，分計(jì)60次形成小時(shí)，小時(shí)計(jì)24次則計(jì)滿一天。然后通過數(shù)碼管把它們的內(nèi)容在相應(yīng)位置顯示出來即可。數(shù)碼管顯示可以采用靜態(tài)顯示方法或動(dòng)態(tài)顯示方法。靜態(tài)顯示方法需要數(shù)據(jù)鎖存器等6個(gè)或8器得到顯示信息的字段碼，實(shí)際中通常采用軟件譯碼。在具體處理時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器采用中斷方式工作，對時(shí)鐘的形成在中斷服務(wù)程序中實(shí)盤設(shè)置子程序。七、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)912345678八、系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)理、數(shù)碼管顯示模塊等，1．主程序主程序執(zhí)行流程如圖11.2，主程序先對顯示單元和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化，然后重復(fù)調(diào)用數(shù)碼管顯示模塊和按鍵處理模塊，當(dāng)有鍵按下，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能程序。2．?dāng)?shù)碼管顯示模塊本系統(tǒng)共用8個(gè)數(shù)碼管，從右到左依次顯示秒個(gè)位、秒十位、橫線、分個(gè)位、分十位、橫線、時(shí)個(gè)位和時(shí)十位。采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示。3．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程序定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0用于時(shí)間計(jì)時(shí)。選擇方式1，重復(fù)定時(shí)，定時(shí)時(shí)間設(shè)為50ms，定時(shí)50ms20次則對秒單元加1單元加到60則對分單元加1，同時(shí)秒單元清0；分單元加到60則對時(shí)單元加1，同時(shí)分單元清024則對時(shí)單元清0們的值放到存儲(chǔ)單元的指定位置。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程序流程圖如圖11.3。開始現(xiàn)場保護(hù)，重置初值啟動(dòng)下一個(gè)50ms50ms計(jì)數(shù)器加1否50ms計(jì)數(shù)器=20？是秒單元加1，50ms計(jì)數(shù)器清0，秒寫入秒個(gè)位和秒十位否秒單元=60？是開始分單元加1，秒單元清0，分寫入分個(gè)位和分十位顯示單元清零T0、T1設(shè)為16位計(jì)數(shù)模式允許T0中斷否分單元=60？是時(shí)單元加1，分單元清0，時(shí)寫入時(shí)個(gè)位和時(shí)十位調(diào)用顯示子程序否時(shí)單元=24？否按下鍵否？是時(shí)單元清0是進(jìn)入功能程序中斷返回圖11.2主程序流程圖圖11.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程序流程圖4．按鍵處理模塊按鍵處理設(shè)置為：如沒有按鍵，則時(shí)鐘正常走時(shí)。當(dāng)按下K0按鍵時(shí)，進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)，時(shí)鐘停止走動(dòng)；按K1可K2按鍵可進(jìn)行加1或減1操作；繼續(xù)按K0鍵可分別進(jìn)行分和小時(shí)的調(diào)整；最后按K0鍵將退出調(diào)整狀態(tài)，時(shí)鐘開始計(jì)時(shí)運(yùn)行。5．匯編語言源程序清單；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；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)RAM的70H到77H單元為LED數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū)；78H，79H，7AH分別為秒、分、小時(shí)計(jì)數(shù)單元；7BH為50ms計(jì)數(shù)器，7CH為調(diào)時(shí)按鍵計(jì)數(shù)器ORG0000HLJMPSTARTORG000BHLJMPINTT0；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷程序入口；主程序START：MOVR0，#70HMOVR7，#0CHINIT：MOV@R0，#00HINCR0DJNZR7，INITMOV72H，#10MOV75H，#10MOVTMOD，#01HMOVTL0，#0B0HMOVTH0，#03CHSETBEASETBET0SETBTR0START1：LCALLSCANLCALLKEYSCANSJMPSTART1；延時(shí)1MS子程序DL1MS：MOVR6，#14HDL1：MOVR7，#19HDL2：DJNZR7，DL2DJNZR6，DL1RET；延時(shí)20MS子程序DL20MS：ACALLSCANACALLSCANACALLSCANRET；數(shù)碼管顯示程序SCAN：MOVA，78HMOVB，#0AH；時(shí)間存入顯示緩沖區(qū)相應(yīng)位置DIVABMOV71H，AMOV70H，BMOVA，79HMOVB，#0AHDIVABMOV74H，AMOV73H，BMOVA，7AHMOVB，#0AHDIVABMOV77H，AMOV76H，BMOVR1，#70HMOVR5，#80HMOVR3，#08HSCAN1：MOVA，R5MOVP2，A；循環(huán)掃描顯示MOVA，@R1MOVDPTR，#TABMOVCA，@A+DPTRMOVP0，AMOVA，R5LCALLDL1MSINCR1MOVA，R5RRAMOVR5，ADJNZR3，SCAN1MOVP2，#00HMOVP0，#0FFHRETTABDB0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H，80H，90H，0BFH；“0~9”“-”的共陽極字段碼；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷服務(wù)程序INTT0：PUSHACCPUSHPSWCLRET0CLRTR0MOVTL0，#0B0HMOVTH0，#03CHSETBTR0INC7BHMOVA，7BHCJNEA，#14H，OUTT0MOV7BH，#00INC78HMOVA，78HCJNEA，#3CH，OUTT0MOV78H，#00INC79HMOVA，79HCJNEA，#3CH，OUTT0MOV79H，#00INC7AHMOVA，7AHCJNEA，#18H，OUTT0MOV7AH，#00OUTT0：SETBET0POPPSWPOPACCRETI；按鍵處理程序KEYSCAN：CLREAJNBP1.0，KEYSCAN0JNBP1.1，KEYSCAN1JNBP1.2，KEYSCAN2KEYOUT：SETBEARETKEYSCAN0：LCALLDL20MSJBP1.0，KEYOUTWAIT0：JNBP1.0，WAIT0INC7CHMOVA，7CHCLRET0CLRTR0CJNEA，#03H，KEYOUTMOV7CH，#00SETBET0SETBTR0SJMPKEYOUTKEYSCAN1：LCALLDL20MSJBP1.1，KEYOUTWAIT1：JNBP1.1，WAIT1MOVA，7CHCJNEA，#02H，KSCAN11INC79HMOVA，79HCJNEA，#3CH，KEYOUTMOV79H，#00SJMPKEYOUTKSCAN11：INC7AHMOVA，7AHCJNEA，#18H，KEYOUTMOV7AH，#00SJMPKEYOUTKEYSCAN2：LCALLDL20MSJBP1.2，KEYOUTWAIT2：JNBP1.2，WAIT2MOVA，7CHCJNEA，#02H，KSCAN21DEC79HMOVA，79HCJNEA，#0FFH，KEYOUTMOV79H，#3BHSJMPKEYOUTKSCAN21：DEC7AHMOVA，7AHCJNEA，#0FFH，KEYOUTMOV7AH，#17HSJMPKEYOUTEND九、設(shè)計(jì)過程1、在PROTEUS中設(shè)計(jì)硬件PROTEUS軟件使用過程如下：1）選擇元器件2）放置元器件3）連線4）添加程序5）運(yùn)行仿真元器件清單如下：單片機(jī)