单片机课程设计电子时钟.docx

1、单片机课程设计电子时钟等级:湖南工程学院课 程 设 计课程名称 单片机原理与应用 课题名称 电子时钟设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 1102 学 号 201101010204 姓 名 吕 磊 指导教师_ 肖 峰_ 2014年 6 月 9日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 单片机原理与应用 课 题 电子时钟设计 专业班级 电气1102 学生姓名 吕 磊 学 号 201101010204 指导老师 肖 峰 审 批 任务书下达日期 2014年 6月 9 日任务完成日期 2014年 6月 20 日设计内容与设计要求设计内容：本课题以单片机为核心，利用其定时器和6位数码管，设计一

2、个电子时钟。要求有以下功能：1、 开机时，显示00:00:00的时间开始计时；2、 要求有秒，分，时的调节。3、 具有复位功能。设计要求：1）确定系统设计方案； 2）进行系统的硬件设计；3）完成必要的参数计算与元器件选择；4）完成应用程序设计；5）进行单元电路及应用程序的调试；6）写出使用说明书。主 要 设 计 条 件1、 MCS-51单片机实验操作台1台；2、 PC机及单片机调试软件；3、 单片机应用系统板1套；4、 制作工具1套；5、 系统设计所需的元器件。 说 明 书 格 式1. 课程设计任务书2. 目录3. 说明书内容1）课题的设计要求、目的、意义2）系统总体方案选择与说明3）系统结构

3、框图与工作原理4）各单元硬件设计说明及计算方法5）软件设计与说明（包括流程图）6）调试结果与必要的调试说明7）使用说明8）程序清单9）总结10）参考文献附录附录A 系统原理图附录B 程序清单评分表进 度 安 排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍 下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五、各硬件模块设计第二周星期一、各硬件模块设计星期二、各软件模块设计星期三、各软件模块设计星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩第1章 课程设计要求的目的与意义 通过单片机课程设计，加深

4、对单片机的更深层次的理解，熟悉单片机的内部硬件资源，掌握单片机的编程及技巧，要学会对单片机的各部硬件资源的控制，分配，特别是对单片机中断，定时器的编程方法。且需要学会利用所学单片机只是独立设置系统的能力。 作为一个电气工程及其自动化专业大三的学生，做这次课程设计的意义是很大的。这能让我们把我们在课堂上学的知识能够运用到实践当中。在这次课程设计我们能够学会对一些软件的使用，如proteus和Keil uvision等。这次我们将所学知识汇聚到了一起，并适当的加入了一些其它的知识，让我们自己动手动脑完成一次课程设计是很有意义的。第2章 总体设计方案选择与说明2.1 设计方案本电子时钟采用AT89C

5、51单片机为核心器件，将可编程芯片8255A与6个LED数码管连接，用于显示时钟与跑秒。PA口输出显示段码，PB口输出位码，单片机的P1.0-P1.4、P3.2、P3.3接K1-K6，用于实现表的清零/启动/复位/调整/暂停功能，其可由软件来完成。由于数码管要显示时钟，还要显示跑秒，利用T0定时器定时1s，T1定时器定时100ms，即0.1s，用R6和R7作为扫描的短延时数据地址。因此，分别用30H、31H、32H、33H、34H、35H计时钟，即时钟计数器；用40H、41H、42H、43H、44H、45H计跑表，即秒表计数器。当要显示时钟的时候，就把时钟地址中的数据通过8255A的PA口输出

6、给显示器显示；当要显示跑秒的时候，就把跑秒地址中的数据通过8255A的PA口输出给显示器显示。第3章 系统结构框图和工作原理3.1 系统结构框图单片机6个按键输入电路LED显示器段码驱动电路6位LED显示电路LED显示器位码驱动电路时钟电路复位电路 图3.1 系统结构框图3.2 系统工作原理 利用单片机定时器完成计时功能，定时器1计时中断程序每隔10ms中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值阀值为100，每中断一次中断计数加1，当加到100时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。 为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法

7、，由于静态显示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。第4章 各单元的硬件设计及说明4.1 键盘接口电路 单片机的P1.0-P1.4、P3.2、P3.3分别接6个按键，用于实现电子时钟的清零/启动/复位/暂停/分钟调节/秒钟调节，独立式键盘中，每个按键占用一根I/O口线，每个按键电路相对独立。I/O口通过按键与地相连，I/O口有上拉电阻，无键按下时，引脚端为高电平，有键按下时，引脚电平被拉低

8、，I/O口内部有上拉电阻时，外部可不接上拉电阻。图4.1 键盘借口电路4.2 显示电路 本次需用到六个LED数码管用来分别显示时、分、秒。将可编程芯片8255A的PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5接数码管的1、2、3、4、5、6，然后数码管的A-G分别接74LS245的B0-B7。8255A的PA口输出显示段码，由一个74LS245驱动输出给LED数码管，PB口输出段码直接输出给LED数码管显示。时间显示功能通过LED数码管动态扫描来实现，在显示器上进行动态扫描。图4.2 显示电路4.3 74LS373作用当三态允许控制端 OE 为低电平时，Q0Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或

9、总线。当 OE 为高电平时，Q0Q7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，Q 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，D 被锁存在已建立的数据电平。图4.3 74LS373引脚图第5章 软件设计与说明5.1 软件设计 本设计的软件程序包括主程序、中断子程序、时钟显示子程序等。在整个系统中，在单片机的30H、31H和32H中存储当前时间的小时、分钟和秒。用LCD显示当前的时间，必须用到分字和合字，因此在33H、34H、35H、36H、37H和38H中存储当前时间的时十位、时个位、分十位、分个位、秒十位和秒个位，方便显示。本设计

10、有由四个轻触按键组成的小键盘，这些按键可以任意改变当前的状态。按SECOND键触发秒钟位加1，按MINUTE键触发分钟位加1，按HOUR键触发时钟位加1。按电平复位电路开关则触发LCD显示复位。控制子程序数据表为： DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH时钟的最小计时单位是秒，但使用定时器的方式1，最大的定时时间也只能达到131ms。我们可把定时器的定时时间定为50ms。这样，计数溢出20次即可得到时钟的最小计时单位：秒。而计数20次可以用软件实现。秒计时是采用中断方式进行溢出次数的累积，计满20次，即得到秒计时。从秒到分，从分到时是通过软件

11、累加并进行比较的方法来实现的。要求每满1秒，则“秒”单元中的内容加1；“秒”单元满60，则“分”单元中的内容加1；“分”单元满60，则“时”单元中的内容加1；“时”单元满24，则将时、分、秒的内容全部清零。实时时钟程序设计步骤：（1）选择工作方式，计算初值；（2）采用中断方式进行溢出次数累计；（3）从秒分时的计时是通过累加和数值比较实现的；（4）时钟显示缓冲区：时钟时间在方位数码管上进行显示，为此在内部；RAM中要设置显示缓冲区，共6个地址单元。显示缓冲区从左到右依次存放时、分、秒数值；（5）主程序：主要进行定时器/计数器的初始化编程，然后反复调用显示子程序的方法等待中断的到来，流程如图4-1

12、所示；（6）中断服务程序：进行计时操作；（7）加1子程序：用于完成对时、分、秒的加操作，中断服务程序在秒、分、时加1时共三次调用加1子程序，包括：合字、加1并进行进制调整、分字。5.2 主程序流程图 图5.2 主程序流程图第6章 调试结果与调试说明过proteus仿真，开始后数码管可以正常显示时间，按【暂停】键可以让时钟停止走动，此时按下【调整分钟】和【调整时钟】可以分别调整分钟和时钟，每按一下便增加一。这时候再按下【复位清零】键，即把时钟显示清零了，然后按【显示秒表】键，可切换到秒表模式并开始计时，最小值为10ms。按【暂停】键可以暂停计时，按【复位清零】键可以清零秒表，以便开始下一轮的计时

13、。调试过程中的截图如下：图6 调试过程截图第7章 总结通过本次的单片机课程设计电子时钟的设计，我学到了很多课本上无法学到的知识，也让我们对仿真软件等的使用也更熟练了。在程序方面，我借鉴了实验课本上的程序进行了改进，让自己的程序更优秀。而且我觉得写程序注释写得越详细越好、不要怕麻烦。这样方便自己读懂程序，也是有利于让别人能读懂你写的程序。在反复确认自己的程序正确无误之后，接下来要做的就是模拟仿真了。我们在书上、网上都查阅了相关芯片的功能、管脚等信息。也自己研究了一下proteus仿真软件的使用，仔细研究芯片的主要功能及管脚接法，这也就为我们后面比较成功地仿真出结果打好了基础。当仿真出错时我们反复

14、检查线路连接是否有误，仔细的观察相应管脚在运行时的电位的变化。我相信，不管是什么电路，经过如此仔细的检查后，任何错误不会遗漏。当然，这也是我们最终走向成功的原因。而且在肖老师的辛勤的指导下，最后我们顺利地完成了这次的课程设计。看见到课本所学知识得以应用,一股成就感油然而生。这次课程设计加强了我的实际操作能力,提高了我解决实际问题的能力,也锻炼了和同学之间的合作能力，并对本专业的课程充满了浓厚的兴趣,相信有了兴趣，我在以后对本专业的学习会更加得心应手。第8章 参考文献1、 单片机原理与应用 王迎旭等编 机械工业出版社2、 51系列单片机设计实例 楼然苗等编 北京航空航天大学出版社3、 计算机硬件

15、技术基础实验教程 黄勤等编 重庆大学出版社4、微型计算机接口技术及应用 刘乐善主编 华中科技大学出版社5、单片微型计算机原理及接口技术陈光东等编 华中科技大学出版社附录附录A 系统原理图 系统原理图附录B 程序清单 ORG 0000H LJMP START ORG 0003H ;INT0中断入口 LJMP S5 ORG 000BH ;T0中断入口 LJMP Y0 ORG 0013H ;INT1中断入口 LJMP S6 ORG 001BH ;T1中断入口 LJMP Y1 ORG 2000HSTART: MOV DPTR,#0FF7FH ;8255A初始化 MOV A,#89H ;PA口PB口输出

16、方式 MOVX DPTR,A ;方式控制字送控制字入口S1: MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV 32H,#0 MOV 33H,#0 MOV 34H,#0 MOV 35H,#0S2: MOV R0,#14H MOV TMOD,#11H ;T0/T1工作方式 SETB EA ;开放总中断 SETB TR0 ;启动T0 SETB ET0 ;启动定时中断T0 SETB ET1 ;启动定时中断T1;*时钟主程序*LOOP: CLR TR1 ;关闭T1计时 MOV A,#0DFH MOV DPTR,#0FF7DH ;取位控信号（8255A的PB口地址） MOVX DPTR,A ;显示值转

17、换显示码 MOV A,35H MOV DPTR,#DIRTAB ;七段数码管显示断码首地址 MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV DPTR,#0FF7CH ;送PA口显示（8255A的PA口地址） MOVX DPTR,A ACALL D1MS ;延时1MS MOV A,#0EFH MOV DPTR,#0FF7DH ;动态扫描循环 MOVX DPTR,A MOV A,34H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0F7H MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR

18、,A MOV A,33H MOV DPTR,#DIRTAB1 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0FBH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,32H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0FDH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,31H MOV DPTR,#DIRTAB1 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#

19、0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0FEH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,30H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS JNB P1.0,Z4 ;K1键按下进入秒表显示程序 JNB P1.3,S3 JNB P1.2,S4 SJMP LOOP*时钟定时中断服务程序*Z4: AJMP Z1S3: CLR TR0 SETB IT0 SETB EX0 SETB IT1 SETB EX1 AJMP LOOPS4: SETB

20、 TR0 CLR EX0 CLR EX1 AJMP LOOPS8: AJMP KEYY0: MOV TH0,#1EH MOV TL0,#0CFH DJNZ R0,S8 ;R0初值为14，循环14次，即为1s若不为零则跳转到S8 MOV R0,#14H ;到1S则重新给R0赋值14 INC 35H ;让秒数加1 MOV A,#10 CJNE A,35H,KEY ;如果没加到10就跳转到KEY MOV R0,#14H MOV 35H,#0 INC 34H MOV A,#6 CJNE A,34H,KEY MOV R0,#14H MOV 35H,#0 MOV 34H,#0 MOV R0,#14HS5:

21、 INC 33H MOV A,#10 CJNE A,33H,KEY MOV R0,#14H MOV 35H,#0 MOV 34H,#0 MOV 33H,#0 INC 32H MOV A,#6 CJNE A,32H,KEY MOV R0,#14H MOV 35H,#0 MOV 34H,#0 MOV 33H,#0 MOV 32H,#0S6: INC 31H ;INT0中断入口 MOV A,#4 CJNE A,31H,L3 MOV A,#2 CJNE A,30H,L3 SJMP L4L3: MOV A,#10 CJNE A,31H,KEY MOV R0,#14H MOV 35H,#0 MOV 34H

22、,#0 MOV 33H,#0 MOV 32H,#0 MOV 31H,#0 INC 30H RETIL4: MOV R0,#14H MOV 35H,#0 MOV 34H,#0 MOV 33H,#0 MOV 32H,#0 MOV 31H,#0 MOV 30H,#0KEY: RETI;*秒表主程序*Z1: SETB TR0 CLR EX0 CLR EX1 MOV 40H,#0 MOV 41H,#0 MOV 42H,#0 MOV 43H,#0 MOV 44H,#0 MOV 45H,#0LOOP1: CLR TR1 MOV A,#0DFH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV

23、 A,45H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0EFH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,44H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0F7H MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,43H MOV DPTR,#DIRTAB1 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH

24、MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0FBH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,42H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0FDH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,41H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0FEH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX

25、 DPTR,A MOV A,40H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS JNB P1.0,Z3 JNB P1.1,X0 JNB P1.2,M2M5: AJMP LOOP1M2: AJMP LOOPZ3: AJMP Z1;*X0: SETB TR1 MOV A,#0DFH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,45H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS M

26、OV A,#0EFH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,44H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0F7H MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,43H MOV DPTR,#DIRTAB1 MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0FBH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,42H MOV D

27、PTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0FDH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,41H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A ACALL D1MS MOV A,#0FEH MOV DPTR,#0FF7DH MOVX DPTR,A MOV A,40H MOV DPTR,#DIRTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0FF7CH MOVX DPTR,A A

28、CALL D1MS JNB P1.0,M3 JNB P1.2,M2 JNB P1.3,M5 AJMP X0Y1: MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H INC 45H MOV A,#10 CJNE A,45H,M4 MOV 45H,#0 INC 44H MOV A,#10 CJNE A,44H,M4 MOV 45H,#0 MOV 44H,#0 INC 43H MOV A,#10 CJNE A,43H,M4 MOV 45H,#0 MOV 44H,#0 MOV 43H,#0 INC 42H MOV A,#10 CJNE A,42H,M4 MOV 45H,#0 MOV 44H,#0 MOV 43H,#0 MOV 42H,#0 INC 41H MOV A,#10 CJNE A,41H,M4 MOV 45H,#0 MOV 44H,#0 MOV 43H,#0 MOV 42H,#0 MOV 41H,#0 INC 40H MOV A,#10 CJNE A,30H,M4 MOV 45H,#0 MOV 44H,#0 MOV 43H,#0 MOV 42H,#0 MOV 41H,#