大工17春《单片机原理及应用》大作业题目及答案.docx

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大工17春《单片机原理及应用》大作业题目及答案

网络教育学院

《单片机原理及应用》大作业

题目：

单片机的电子时钟设计

学习中心：

浙江龙游奥鹏学习中心

层次：

专升本

专业：

电气工程及其自动化

年级：

16年春季

学号：

1977

学生姓名：

李金阳

大工17春《单片机原理及应用》大作业具体要求：

1作业内容

从以下五个题目中任选其一作答。

2正文格式

作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在2000字以上。

3.作业提交

学生需要以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业，点“上交”即可。

如下图所示。

4.截止时间

2017年9月6日。

在此之前，学生可随时提交离线作业，如需修改，可直接上传新文件，平台会自动覆盖原有文件。

5.注意事项

请同学独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！

题目一：

单片机电子时钟设计

准则：

设计一个基于51单片机或STM单片机的电子时钟，并且能够实现时分秒的显示和调节

撰写要求：

（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功能分配、核心器件的选型等；

（2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等；

（3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或C语言编写程序，给出软件开发流程；

（4）总结：

需要说明的问题以及设计的心得体会。

第一章基于51系列单片机的电子时钟

设计与制作的概述

前言

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

下面是单片机的主要发展趋势。

单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

经多方查阅资料、反复论证设计出了这款简单实用的单片机电子时钟。

1．设计任务与要求

（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功能分配、核心器件的选型等；

（2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等；

（3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或C语言编写程序，给出软件开发流程；

（4）总结：

需要说明的问题以及设计的心得体会。

2．方案设计选择

根据上述设计要求，结合现有元件，利用集成芯片完成具有以上功能的电路。

1）由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒），这里对于显示的选择比较：

（1）数码管显示，优点价格便宜，但是不能显示复杂的英文，显示出来很大，布线不易，不美观。

（2）LCD1602,价格适中，可以显示复杂的英文，功耗不大，外观较小，计较符合

（3）LCD12864,彩屏，如果用这些，可以显示中文，还用一些图片，但是价格较高，秉着合理利用的原则，不大材小用，决定放弃。

2）由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒），这里对应时钟的选择作出比较：

（1）可以利用单片机自己自带的定时器精确定时,在通过软件控制,这样就减少了硬件的成本,但是这样需要晶振绝对的稳定,而且掉电数据不保存,还没有年月星期的自动调整功能,对程序的要求很高,不易控制.

（2）DS1302它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。

不必在程序上做太多的处理,与单片机的接口简单,掉电有备用电池用来供电保存数据。

所以非常适合要求

3）单片机的选型

（1）DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。

它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。

它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

但是对于我们来说，一个是它需要你熟悉它，会运用，这个我们还没有达到。

就算我们会用，在一个问题是价格贵，买不起，封装不是DIP的，不易实验，所以又是大材小用，很没有必要选择这么高级的。

（2）AT89S82是一款非常流行的单片机了，很适合我们的任务所需，但是他的下载电路并不是那么的简单，再说这个是国外生产的，何必用呢？

（3）STC89C52RC是非常值得推荐的，STC是在深圳的一家8051单片机设计生产公司。

STC系列的单片机现在在中国的51单片机市场上占有较大比例。

宏晶科技现已成长为全球最大的8051单片机设计公司，完完全全的中国制造，它是AT89S52的增强版本，技术成熟，运用稳定，下载电路非常方便，很适合我们选择用

3．系统主要方框图

第二章硬件单元电路设计与参数计算

1.电源电路

图中J1为电源插座，S5为带锁开关，要特别主意这来个的封装，很容易错。

利用外部电源直接提供5V直流电源接入电源接口，再通过带锁开关控制导通情况。

图中LED起到指示作用，当通电时亮，电阻为限流作用一般接220~1K，不接后果很严重，LED只亮一下。

2．单片机最小系统电路

关于最小系统和STC89C52RC单片机的介绍网上有很多,非常容易搜到,这里就不累赘!

这里讨论几个问题:

1）要使STC89C52RC复位需要两个机器周期的高电平,我们用的是12M晶振，那么一个机器周期为1/12M=1uS，当S4按下时，C3迅速导通通电，此时9脚为高电平，松开后电容要电，起到延时的作用，t=C3*（R8+R2）=>2uS,足够为复位提供搞电平

2）三点式电容震荡是单片机所用到的，这里只是外面接两个电容而已，电容要求小于47P,,一般晶振不大于48M

3）相对余AT的单片机STC下载简单多了，这里只是引出了四条线，分别为VCC,GND,TXD,RXD,只需四根线就可以完成下载，而却可以通过引出的端口对板上供电。

3．按键电路

按键电路主要是别忘了加上拉电阻，要不就不稳定了，这里用了四个按键作为功能键，一个按键作为复位键对应分别为：

S0功能选择，S1减，S2加，S3确认，S4复位。

4．时钟电路

DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。

实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。

工作电压宽达～。

采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

DS1302的外部引脚分配如图1所示及内部结构如图2所示。

DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。

1.各引脚的功能为：

Vcc1：

主电源；Vcc2：

备份电源。

当Vcc2>Vcc1+时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2

SCLK：

串行时钟，输入，控制数据的输入与输出；

I/O：

三线接口时的双向数据线；

CE：

输入信号，在读、写数据期间，必须为高。

该引脚有两个功能：

第一，CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法。

5．LCD1602显示电路

LCD1602可以显示16*2=32个字符，也可以用来显示一些汉字图片（利用取模软件提取），原理图中的可调电阻是用来调节字符显示的亮度的，调节是要有耐心，应为用到的是精密可调电阻，这个需要转很多圈，不容易显示出来，注意不能跳到太亮，要不很容易烧掉液晶，下面为接口说明，一般不显示很可能是程序的问题和可调电阻没有调节好，至于介绍网上很容易找到。

6．软件设计流程图

7．总原理图

第三章仿真测试

（1）首先在protues中仿真调好，在程序中要特别注意与硬件中引脚对应上

（2）按键的测试比较简单，只要你对应的按键能够实现相应的功能就可以，不可以，那么肯定是硬件或者连接线的问题了。

（3）元件清单

原件名称

数量

原件名称

数量

STC89C52RC

1

103可调电阻

1

DS1302

1

102排阻（9脚）

1

DS1302

1

Ω电阻

1

LCD1602

1

10KΩ电阻

2

晶振

30P电容

2

12M晶振

1

Ω电阻

1

小按键

1

10uF电容

2

470Ω电阻

1

104电容

3

100uF电容

2

470uF电容

2

1KΩ电阻

1

2

第四章程序

.ORG0000H;程序开始入口

LJMPSTART

ORG0003H;外中断0中断程序入口

RETI

ORG000BH;定时器T0中断程序入口

LJMPINTT0;跳至INTTO执行

ORG0013H;外中断1中断程序入口

RETI

ORG001BH;定时器T1中断程序入口

LJMPINTT1

ORG0023H;串行中断程序入口地址

RETI

;---------------主程序----------------------;

START:

MOVR0,#70H;70给R0,清70-7FH显示内存

MOVR7,#0FH

CLEARDISP:

MOV@R0,#00H;0给R0中的数为地址的内存中存放（70H）

INCR0

DJNZR7,CLEARDISP

MOV78H,#2;默认时间为12:

00,闹钟5:

00

MOV79H,#1

MOV74H,#2;防止上电时数码管显示00小时

MOV75H,#1

MOV66H,#1;中断退出时66H为1时,分、时计时单元数据移入显存标志

MOV68H,#1;上电默认闹钟开状态

MOV7DH,#6;闹钟时十位

MOV7CH,#3

MOV69H,#0

MOV7AH,#0AH;放入"熄灭符"数据

MOVTMOD,#11H;设T0、T1为16位定时器

MOVTL0,#0B0H;50MS定时初值（T0计时用）

MOVTH0,#3CH

SETBEA;总中断开放

SETBET0;允许T0中断

SETBTR0;T0定时器开始计时

MOVR4,#14H;1秒定时用初值（50MS×20）

START1:

LCALLDISPLAY;显示子程序

LCALLBEEP;闹钟查询

JNB,SETTIME;口为0时转时间调整程序

JMPSTART1;口为1时跳回START1

;-----------------------时间闹钟调整系统--------------------------;

NFLAG:

MOVA,68H;设置闹钟开关状态

CJNEA,#1,BEE68

MOV68H,#0

JMPE6

BEE68:

MOV68H,#1

E6:

MOV66H,#8;中断退出66H不为1时分、时计时单元数据移入显存标志

MOV72H,7BH

MOV73H,7CH

MOV74H,7DH

MOV75H,7EH

LCALLDDL

LCALLDDL

MOV72H,68H

MOV73H,69H

MOV74H,7AH

MOV75H,7AH

LCALLDDL

LCALLDDL

MOV66H,#1

LJMPSTART1

SETTIME:

LCALLDDL

JB,NFLAG;键按下时间小于1秒，设置闹钟开关状态并查看闹钟时间,不关走时,确保准确,大于1秒调时

MOVTL1,#0B0H;T1闪烁定时初值

MOVTH1,#3CH

MOVR2,#06H;进入调时状态，赋闪烁定时初值

MOV66H,#8;调闹钟时保持走时,关闭时钟显示数据

SETBET1;允许T1中断

SETBTR1;开启定时器T1

SET1:

LCALLDISPLAY;调用显示,防止键按下无显示

JNB,SET1;口为0等待键释放

MOVR5,#00H;清设置类型闪烁标志

SETN1:

INCR5;闹钟分调整

SET5:

LCALLDISPLAY

JB,SET5

SEETN1:

LCALLDDL;有键按下大于1秒分时间连续加秒加1）,小于1秒转调时状态

JB,SET6;键释放查询,键释放自动转调时

MOVR0,#7CH

LCALLADD1

MOVA,R3

CLRC

CJNEA,#60H,HHN1

HHN1:

JCSEETN1

LCALLCLR0

JMPSEETN1

SET6:

INCR5;闹钟时调整

SEET6:

LCALLDISPLAY

JB,SEET6

SEETNH1:

LCALLDDL

JB,SETF

MOVR0,#7EH

LCALLADD1

MOVA,R3

CLRC

CJNEA,#24H,HOUU1

HOUU1:

JCSEETNH1

LCALLCLR0

JMPSEETNH1

SETF:

LCALLDISPLAY

JB,SETF

LCALLDDL

JNB,SETOUT;短按调时,长按退出

CLRET0

CLRTR0

MOV70H,#00H;设定后的时间从00秒开始走时

MOV71H,#00H

INCR5

SET3:

LCALLDISPLAY

JB,SET3

SETMM:

LCALLDDL

JB,SET4

MOVR0,#77H

LCALLADD1

MOVA,R3

CLRC

CJNEA,#60H,MMH

MMH:

JCSETMM

LCALLCLR0

AJMPSETMM

SET4:

INCR5

SEET4:

LCALLDISPLAY

JB,SEET4

SETHH:

LCALLDDL

JB,SETOUT1

MOVR0,#79H

LCALLADD1

MOVA,R3

CLRC

CJNEA,#24H,HOUU

HOUU:

JCSETHH

LCALLCLR0

AJMPSETHH

SETOUT1:

SETBET0

SETBTR0;计时开始

SETOUT:

MOVR5,#00H;清设置类型闪烁标志

CLRTR1;关闭T1

CLRET1;关T1中断

MOV66H,#1

SETOUT2:

LCALLDISPLAY

JNB,SETOUT2

LJMPSTART1

;--------------------------延时1秒钟-----------------------;

DDL:

MOV18H,#36

DDL0:

MOV17H,#239

DDL1:

LCALLDISPLAY

DJNZ17H,DDL1

DJNZ18H,DDL0

RET

;----------------------------T0中断程序------------------------;

INTT0:

PUSHACC;打包

PUSHPSW

CLRET0

CLRTR0

MOVA,#0B7H

ADDA,TL0

MOVTL0,A

MOVA,#3CH

ADDCA,TH0

MOVTH0,A

SETBTR0

DJNZR4,OUTT0;20次中断未到中断退出

ADDSS:

MOVR4,#14H;20次中断到（1秒）重赋初值

MOVR0,#71H;指向秒计时单元（70-71H）

ACALLADD1;调用加1程序（加1秒操作）

MOVA,R3;秒数据放入A（R3为2位十进制数组合）

CLRC;清进位标志

CJNEA,#60H,ADDMM

ADDMM:

JCOUTT01;小于60秒退出

ACALLCLR0;等于或大于60秒清0

MOVR0,#77H;指向分计时单元（76H-77H）

ACALLADD1

MOVA,R3

CLRC

CJNEA,#60H,ADDHH

ADDHH:

JCOUTT0

ACALLCLR0

MOVR0,#79H;指向小时计时单元（78H-79H）

ACALLADD1

MOVA,R3

CLRC

CJNEA,#24H,HOUR

HOUR:

JCOUTT0

ACALLCLR0

OUTT0:

MOVA,66H;查询标志

CJNEA,#1,OUTT01

MOV72H,76H;中断退出时将分、时计时单元数据移入对应显示单元

MOV73H,77H

MOV74H,78H

MOV75H,79H

OUTT01:

POPPSW;出栈

POPACC

SETBET0;开放T0

RETI;中断返回

;---------------------------加1程序--------------------------;

ADD1:

MOVA,@R0;取当前计时单元数据到A

DECR0;指向前一地址

SWAPA;A中数据高四位与低四位交换

ORLA,@R0;前一地址中数据放入A中低四位

ADDA,#01H;A加1操作

DAA;十进制调整

MOVR3,A;移入R3寄存器

ANLA,#0FH;高四位变0

MOV@R0,A;放回前一地址单元

MOVA,R3;取回R3中暂存数据

INCR0;指向当前地址单元

SWAPA;A中数据高四位与低四位交换

ANLA,#0FH;高四位变0

MOV@R0,A;数据放入当削地址单元中

RET

CLR0:

CLRC

CLRA;清累加器

MOV@R0,A;清当前地址单元

DECR0;指向前一地址

MOV@R0,A;前一地址单元清0

RET;子程序返回

;-------------------------调时闪烁程序----------------------;

INTT1:

PUSHACC

PUSHPSW

MOVTL1,#0B0H

MOVTH1,#3CH

DJNZR2,INTT1OUT;秒未到退出中断（50MS中断6次）

MOVR2,#06H;重装秒定时用初值

CPL02H;秒定时到对闪烁标志取反

JB02H,FLASH1;02H位为1时显示单元"熄灭"

MOVA,R5

CJNEA,#01H,NL

JMPNNN1

NL:

CJNEA,#02H,NL1

LJMPNNN1

NL1:

CJNEA,#03H,NL2

LJMPNLL

NL2:

CJNEA,#04H,INTT1OUT

LJMPNLL

NLL:

MOV72H,76H

MOV73H,77H

MOV74H,78H

MOV75H,79H

AJMPINTT1OUT

NNN1:

MOV72H,7BH

MOV73H,7CH

MOV74H,7DH

MOV75H,7EH

INTT1OUT:

POPPSW;恢复现场

POPACC

RETI;中断退出

FLASH1:

MOVA,R5

CJNEA,#01H,ML

LJMPMNN1

ML:

CJNEA,#02H,ML1

LJMPMNN2

ML1:

CJNEA,#03H,MN

LJMPMLL

MN:

CJNEA,#04H,INTT1OUT

LJMPMHL

MLL:

MOV72H,7AH

MOV73H,7AH;显示单元（72-73H），将不显示分数据

MOV74H,78H

MOV75H,79H

AJMPINTT1OUT

MHL:

MOV72H,76H

MOV73H,77H

MOV74H,7AH;显示单元（74-75H），小时数据将不显示

MOV75H,7AH

AJMPINTT1OUT

MNN1:

MOV72H,7AH

MOV73H,7AH;显示单元（72-73H），将不显示闹钟分数据

MOV74H,7DH

MOV75H,7EH

AJMPINTT1OUT

MNN2:

MOV72H,7BH

MOV73H,7CH

MOV74H,7AH

MOV75H,7AH;显示单元（74-75H），闹钟小时数据将不显示

AJMPINTT1OUT

;-------------------------显示-------------------------------;

DISPLAY:

MOVDPTR,#DISDATA

MOVA,70H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP3,A

CLR

NOP

NOP

NOP

SETB

MOVA,71H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP3,A

CLR

NOP

NOP

NOP

SETB

MOVA,72H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP3,A

CLR

NOP

NOP

NOP

SETB

MOVA,73H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP3,A

CLR

NOP

NOP

NOP

SETB

MOVA,74H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP3,A

CLR

NOP

NOP

NOP

SETB

MOVA,75H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP3,A

CLR

NOP

NOP

NOP

SETB

RET

BEEP:

MOVA,68H;查询标志

CJNEA,#1,BEERE

MOVA,78H;查询闹钟时个位

CJNEA,7DH,BEERE

MOVA,79H;查询闹钟时十位

CJNEA,7EH,BEERE

MOVA,76H;查询闹钟分个位

CJNEA,7BH,BEERE

MOVA,77H;查询闹钟分十位

CJNEA,7CH,BEERE

BB:

CLR

LCALLDDL

SETB

LCALLDDL

JNB,BEERR

BEERE:

RET

BEERR:

SETB

MOV68H,#0

LCALLDISPLAY

JNB,BEERR

JMPBEERE

DISDATA:

DB0C0H,0F9H,64H,70H,59H,52H,42H,0F8H,40H,50H,0FFH;09空白

END

第五章心得体会

经过这次理工的大作业设计训练让我受益匪浅。

下面是这次我对大作业进行的总结，总结收获与不足，以便在今后的学习工作中能有所受用。

一、通过这次的大作业，让我更加明白了其重要性，也是通过这次的大作业，我去探索一些未知的或是尚未深刻理解的东西。

二、思想的转变，、这次大作业给了我们很大的发挥空间，可以自己来设计电路，自己来仿真测试，至此知道了以后做事做东西都不能老靠着前面人，要做到能自己解决的就自己解决