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单片机电子表设计论文
目录
一、电子表的设计要求与方案论证比较…………………………………………（4）
1.1设计要求………………………………………………………………………（4）
1.2方案论证比较…………………………………………………………………（5）
二、硬件电路设计………………………………………………………………（6）
三、电路板原理图…………………………………………………………………（7）
四、软件设计………………………………………………………………………（8）
（一）软件设计……………………………………………………………………（8）
（二）资源分配表………………………………………………………………（11）
五、程序……………………………………………………………………………（12）
六、调试……………………………………………………………………………（17）
七、结语……………………………………………………………………………（18）
摘要
随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的
作用。
多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。
本课程设计是基单片机原理与接口技术的简单应用。
运用所学的单片机原理和接口技术知识完成数字电子表的设计。
电子表已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使电子表具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。
尽管目前市场上已有现成的电子表集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于电子表电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行电子表的设计是必要的，用C语言设计电子表显示程序，要求根据输入程序显示电子表画面。
研究电子表及扩大其应用，有着非常现实的意义。
关键词
LED，定时/计器数，C语言，调试，运行。
一、电子表的设计要求与方案
1.1设计要求
（1）
1）单片机只要采用51核的即可。
2）自动计时，用6位LED显示器显示时、分、秒。
3）使用三个按键设定当前时间，使用“设置/计时”键转换到设定状态，用“加1”和“减1”键来设定时间。
4）根据提供的材料清单，设计电路原理图，并用自己熟悉的软件画出原理图。
（2）1.硬件设计
1）
序号
材料
数量
1
单片机AT89S52
1
2
总线驱动器74LS244
1
3
6线驱动器7407
1
4
8段数码管（共阴极）
6
5
1kΩ电阻
7
6
300Ω×8排阻
1
7
200Ω电阻
4
8
22μF电解电容
1
9
50pF瓷片电容
2
10
12MHz晶振
1
11
复位按钮
4
2）启动PROTEL99SE软件，绘出原理图。
并绘制相应的印刷电路板，作为焊接的预演。
2．软件设计
1）任务分解，确定模块及相应的功能。
2）列出资源分配表。
3）画出各模块的框图。
4）编写汇编语言源程序，要有注释，书写要规范
3.调试
参考下面检测设备，制定检测方法
序号
设备
数量
1
Wave仿真器
1
2
单片机烧录器
1
3
数字式示波器
1
4
万用表
1
5
多用电源
1
1.2方案论证比较
1.计时方案
方案一：
利用可编程控制定时器进行定时，逐步完成时、分、秒的计数。
该方案西门子PLC，成本较高，且程序梯形图较为繁琐。
方案二：
利用MCS-51内部的定时器/计数器进行中断时，配合软件延时实现是、分、秒的计时。
该方案节省硬件成本，操作方便。
因此本系统采用此方案。
2．键盘/显示方案
方案一：
采用串口扩展，LED静态显示。
如图1
该方案用较小的电流即可获得较高的亮度，且占用CPU时间少，编程简单，显示便于监测和控制，但占用口线多，硬件电路复杂，成本高。
方案二：
采用直接接口，LED动态显示。
如同1
采用动态显示方式比较节省I/O口，硬件也较静态显示方式简单。
但亮度不如静态显示方式，而且再显示位数较多时，CPU依次扫描，占用CPU较多的时间。
本系统采用此方案。
二、硬件设计
（一）计时方案
利用AT89S52单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。
该方案节省硬件成本，且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。
（二）键盘/显示方案
AT89S52的P0口和P2口外接由六个LED数码管（LED5～LED0）构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口，P2口作六个LED数码管的位控输出线，P1口外接四个按键A、B、C、D构成键盘电路。
AT89S52是一种低功耗，高性能的CMOS8位微型计算机。
它带有8KFlash可编程和擦除的只读存储器（EPROM），该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容，片内Flash集成在一个芯片上，可用与解决复杂的问题，且成本较低。
简易电子钟的功能不复杂，采用其现有的I/O便可完成，所以本书中采用此的设计方案，结构如图1-1如示。
三、电路原理图
启动PROTEL99SE软件，根据电子表要实现的功能和要求，绘出原理图如下：
四、软件设计
（一）软件设计分为以下几个模块
（1）主程序：
初始化与键盘监控。
（2）计时程序模块CLOCK：
如图所示。
（3）、时间设置程序模块MODIFY：
如图所示。
（4）、显示程序模块DISPLAY：
如图所示。
（5）键盘扫描
判断是否有键按下：
无键按下则循环等待；有键按下则求取键号并将键号送A累加器返回。
程序中的去抖延时和循环等待延时都用DISPLAY子程序来代替，从而保证随时刷新显示。
（二）资源分配表
地址
功能
名称
初始化值
30H-35H
显示缓冲去，时、分、秒
DISO0-DISP5
00H
3CH-3FH
计数缓冲区，时、分、秒、100ms
HOUR,MIN,SEC,MSEC
00H
50H-75H
堆栈区
F0
0
PSW.5
计时显示允许位
五、程序
*******************主程序MAIN******************
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG000BH
AJMPCLOCK
ORG0030H
DISP0EQU30H
DISP1EQU31H
DISP2EQU32H
DISP3EQU33H
DISP4EQU34H
DISP5EQU35H
HOUREQU3CH
MINEQU3DH
SECEQU3EH
MSECEQU3FH
MAIN:
MOVSP,#50；设置堆栈区
CLRF0；允许计时显示
MOV#10H
MOVR0,#DISP0
CLRA
LOOP:
MOV@R0,A
INCR0
DJNZR7,LOOP；设置初值
MOVTMOD,#01H
MOVTL0,#0B0H
MOVTH0,#3CH；定时器0的初始化，定时时间100ms
SETBTR0；启动定时器
SETBEA
SETBET0；开中断
BEGIN:
ACALLKEYSCAN；调用键盘扫描
CJNEA,#0AH,NEXT1；是CLR/RET键否？
CLRTR0；是则暂时停止计时
MOVR1,#HOUR；地址指针指向计时缓冲
区首地址
**********************键盘扫描子程序***************************
KEYSCAN:
ACALLTEST；调用判断按键是否按下
子程序TEST
JNZREMOV；有键按下则调消抖延时
ACALLDISPLAY
ACALLALARM
AJMPKEYSCAN；无键按下则继续判是否有
；键按下
REMOV:
ACALLDISPLAY；调用延时子程序消抖
ACALLTEST；再判是否有键按下
JNZLIST；有键按下则转逐列扫描
ACALLDISPLAY
ACALLALARM
AJMPKEYSCAN；无键按下则继续判断是否有键
按下
LIST:
MOVR2,#0FEH；首列扫描字送R2
MOVR3,#00H；首列键号送R3
LINE0:
MOVA,R2；首列扫描字送R2
MOVP2,A；首列扫描字P2口
MOVA,P0；读入P0口的行状态
JBACC.0LINE1；第0行无键按下，转第1行
MOVA,#00H；第0行有键按下，行首键号
；送A
AJMPTRYK；求键号
LINE1:
JBACC.1,LINE2；第一行无键按键，转第2行
MOVA,#04H；第一行有键按下，行首键号送A
AJMPTRYK;求键号
LINE2:
JBACC.2,NEXT;第2行无键按键，转第3行
MOVA,#08H;第2行有键按下，行首键号送A
AJMPTRYK;求键号
NEXT:
INCR3;扫描下一列
MOVA,R2;列扫描送A
JNBACC.3,EXIT;4列扫描完，重新进行下一轮扫描
RLA;4列未扫描完，扫描字左移扫描下一列
MOVR2,A;扫描字送A
AJMPLINE0;转向扫描下一列
EXIT:
AJMPKEYSCAN；等待下一次按键
TRYK:
ADDA,R3；按公式计算键码，求得键号
PUSHACC；键号如栈保护
LETK:
ACALLTEST；等待按键释放
JNZLETK；按键未释放，继续等待
POPACC；按键释放，键号出栈
RET；键盘扫描结束，返回
TEST:
MOVA,#00H
MOVXP0,A；全扫描字00H送P0口
MOVXA,P2；读入P2口行状态
CPLA；A取反，以高电平表示有键按下
ANLA,#07H；屏蔽高5位
RET
*****************显示子程序DISPLAY*********************************
DISPLAY:
JBF0,DISP；允许时间显示标志F0=1转DISP
ACALLSEPA；否则调用SEPA刷新显示缓冲区
DISP:
PUSHPSW ；动态扫描显示子程序
PUSHACC
SETBRS0
MOVA，#0FFH
MOVP2，A；关显示
MOVR0，#DISP0
MOVR7，#00H
MOVR6，#06H
MOVR5，#0FEH
DIS1:
MOVDPTR，#TAB
MOVA，@R0；取显示缓冲区数据
MOVCA，@A+DPTR；查表得字型码
MOVP1，A；字型码送P1口
.MOVA，R5
MOVXP0，A；位选码送P0口
HERE:
DJNZR7，HERE；延时
INCR0；更新显示缓冲区地址
MOVA，R5
RLA；位码左移
MOVR5，A
DJNZR6，DIS1；判断6位显示完否
CLRRS0
POPACC
POPPSW
RET
TAB:
DB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H
DB7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71H
；共阴极字型码表
*****************合字子程序COMB******************
COMB：
MOVR0，#DISP1；R0指向显示缓冲区小时低位
ACALLCOMB1；合字
CJNEA，#24H，CHK；小时大于24否？
CHK：
JNCEXIT1 ；大于24则取消本次设置，退出
MOV@R1，A ；否则，小时送计时缓冲区/闹钟
；值寄存区小时单元
INCR1
MOVR0，#DISP3；R0指向显示缓冲区分低位
ACALLCOMB1
CJNEA，#60H，CHK1
CHK1：
JNCEXIT1
MOV@R1，A
INCR1
MOVR0，#DISP5；R0指向显示缓冲区秒低位
ACALLCOMB1
CJNEA，#60H，CHK2
CHK2：
JNCEXIT1
MOV@R1，A
RET
EXIT1：
AJMPMAIN；输入不合法退出，重新清
；0计时
COMB1：
MOVA，@R0
ANLA，#0FH；取出低位
MOV43H，A；暂存于43H单元
DECR0；指向高位
MOVA，@R0
ANLA，#0FH
SWAPA；高位送高4位
ORLA，43H；高低位合并
RET
；***************拆字子程序SEPA***************
SEPA：
PUSHPSW
PUSHACC
SETBRS0
MOVR0，#DISP5；指向显示缓冲区秒低位
MOVA，SEC
ACALLSEPA1
MOVA，MIN
ACALLSEPA1
MOVA，HOUR
ACALLSEPA1
POPACC
POPPSW
CLRRS0
RET
SEPA1：
MOV44H，A；暂存44H
ANLA，#0FH；取出低位
MOV@R0，A；送显示缓冲区低位
DECR0；指向显示缓冲区高位
MOVA，44H
ANLA，#0F0H；取出高位
SWAPA；高位送往低4位形成高位数据
MOV@R0，A；高位数据送显示缓冲区高位
RET
*************定时器0中断服务子程序CLOCK*************
CLOCK：
MOVTL0，#0B7H
MOVTH0，#3CH；重装初值，时间校正
PUSHPSW
PUSHACC；保护现场
INCMSEC
MOVA，MSEC
CJNEA，#0AH，DONE
MOVMSEC，#00H
MOVA，SEC
INCA
DAA；二—十进制转换
MOVSEC，A
CJNEA，#60H，DONE
MOVSEC，#00H
MOVA，MIN
INCA
DAA
MOVMIN，A
CJNEA，#60H，DONE
MOVMIN，#00H
MOVA，HOUR
INCA
DAA
MOVHOUR，A
CJNEA，#24H，DONE
MOVHOUR，#00H
DONE：
POPACC
POPPSW；恢复现场
RETI
六、调试
1.硬件调试
（1）脱机检查。
用万用表逐步按照电路原理图检查印制电路板中所有器件的各引脚，尤其是电源的连接是否正确；检查数据总线、地址总线和控制总线是否有短路等故障，顺序是否正确；检查各开关按键是否能正常开关，是否连接正确；各限流电阻是否短路等。
（2）联机调试。
暂时拔掉AT89S51芯片，将仿真器的40芯仿真插头插入AT89S51的芯片插座进行调试，检验键盘/显示接口电路是否满足设计要求。
可以通过一些简单的测试软件来查看接口工作是否正常。
2.软件调试
软件调试的任务是利用开发工具进行在线仿真调试，发现和纠正程序错误，同时也能发现硬件故障。
程序的调试应一个模块一个模块地进行，首先单独调试各功能子程序，检验程序是否能够实现预期的功能，接口电路的控制是否正常等；最后逐步将各子程序连接起来总调。
联调需要注意的是，各程序模块间能否正确传递参数，特别要注意各子程序的现场保护与恢复。
调试的基本步骤如下：
（1）用仿真器修改显示缓冲区内容，屏蔽拆字程序，调试动态扫描显示功能。
例如将DISP0～DISP5单元置为“012345”，应能在LED上从左到右显示“012345”。
若显示不正确，可在DISP子程序相应位置设置断点，调试检查。
然后用仿真器修改计时缓冲区内容，调用拆字程序，调试显示模块DISPLAY。
（2）运行主程序调试计时模块，不按下任何键，检查是否能从由00：
00：
00开始正确计时。
若不能正确计时，则应在定时器中断服务子程序中设置断点，检查HOUR、MIN、SEC、MSEC单元是否随断点运行而变化。
然后屏蔽缓冲区初始化部分，用仿真器修改计时缓冲区内容为23：
58：
48，运行主程序（不按下任何键），检验能否正确进位。
（3）调试键盘扫描模块KEYSCAN，先用延时10ms子程序代替显示子程序延时消抖，在求取键号后设置断点，中断后观察A累加器中的键号是否正确；然后恢复用显示子程序延时消抖，检验与DISPLAY模块能否正确连接。
（4）调试时间设置模块MODIFY。
首先屏蔽COMB子程序，单独调试键盘设置模块KEYIN，观察显示缓冲区DISP0～DISP5单元的内容是否随键入的键号改变，以及键号能否在LED上显示。
然后屏蔽KEYIN子程序，单独调试合字模块COMB，分别将R1设置为时间设置缓冲区和闹钟值寄存区的首地址，修改显示缓冲区内容，运行程序后查看时间设置缓冲区HOUR、MIN、SEC单元，最后联调MODIFY模块。
（5）运行主程序联调，检查能否用键盘修改当前时间。
七、结束语
通过本次课程设计，我去认真再次学习了汇编语言的，以及熟练了PROTEUS和KEIL软件的运用，还更好的锻炼了用VISIO画流程图。
有时间还是会更多锻炼的。
感觉这些软件都越来越顺手了，挺开心。
发现自己真是不逼就不学的人。
另外，我认识到本人对单片机方面的知识知道的太少了，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，尤其是对程序设计语句的理解和运用，不能够充分理解每个语句的具体含义，导致编程的程序过于复杂，使得需要的存储空间增大。
损耗了过多的内存资源。
本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。
在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。
同时在课程设计过程中，我们巩固和学习了我们的单片机知识。
相信这对我以后的课程设计和毕业设计将会有很大的帮助！
参考文献
[1]李泉溪．《单片机原理与应用实例仿真》．北京航空航天大学出版社2009年
[2]江世明．《基于proteus的单片机应用技术》．电子工业出版社2008年
[3]喻宗泉．《单片机原理与应用技术》．西安电子科技大学出版社2005年
[4]万光毅．《单片机实验与实践教程》．北京航空航天大学出版社2004年
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