基于51單片機(jī)的數(shù)字電子表

1、武漢理工大學(xué)信息工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課 程 名 稱 課程設(shè)計(jì)總評成績 學(xué)生姓名、學(xué) 號 學(xué) 生 專 業(yè) 班級 指 導(dǎo) 教 師 姓名 課程設(shè)計(jì)起止日期 課程設(shè)計(jì)基本要求課程設(shè)計(jì)是工科學(xué)生十分重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用先修課程的理論知識和專業(yè)技能，解決工程領(lǐng)域某一方面實(shí)際問題的能力。課程設(shè)計(jì)報(bào)告是科學(xué)論文寫作的基礎(chǔ)，不僅可以培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達(dá)能力，也是規(guī)范課程設(shè)計(jì)教學(xué)要求、反映課程設(shè)計(jì)教學(xué)水平的重要依據(jù)。為了加強(qiáng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)管理，提高課程設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量，特?cái)M定如下基本要求。1. 課程設(shè)計(jì)教學(xué)一般可分為設(shè)計(jì)項(xiàng)目的選題、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證、項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)

2、果分析、答辯等4個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都應(yīng)有一定的考核要求和考核成績。2. 課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的選題要符合本課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱的要求，該項(xiàng)目應(yīng)能突出學(xué)生實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；該項(xiàng)目有一定的實(shí)用性，且學(xué)生通過努力在規(guī)定的時間內(nèi)是可以完成的。課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱、目的及技術(shù)要求記錄于課程設(shè)計(jì)報(bào)告書一、二項(xiàng)中，課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的選題考核成績占10%左右。3. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證主要包括可行性設(shè)計(jì)方案論證、從可行性方案中確定最佳方案，實(shí)施最佳方案的軟件程序、硬件電路原理圖和pcb圖。項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證內(nèi)容記錄于課程設(shè)計(jì)報(bào)告書第三項(xiàng)中，項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證主要考核設(shè)計(jì)方案的正確性、可行性和創(chuàng)新性，考核成績占30%左右。

3、4. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析主要包括項(xiàng)目設(shè)計(jì)與制作結(jié)果的工藝水平，項(xiàng)目測試性能指標(biāo)的正確性和完整性，項(xiàng)目測試中出現(xiàn)故障或錯誤原因的分析和處理方法。項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果分析記錄于課程設(shè)計(jì)報(bào)告書第四項(xiàng)中，考核成績占25%左右。5. 學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)認(rèn)真閱讀與本課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目相關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)自己的閱讀興趣和習(xí)慣，借以啟發(fā)自己的思維，提高綜合分和理解能力。文獻(xiàn)閱讀摘要記錄于課程設(shè)計(jì)報(bào)告書第五項(xiàng)中，考核成績占10%左右。6. 答辯是課程設(shè)計(jì)中十分重要的環(huán)節(jié)，由課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師向答辯學(xué)生提出23個問題，通過答辯可進(jìn)一步了解學(xué)生對課程設(shè)計(jì)中理論知識和實(shí)際技能掌握的程度，以及對問題的理解、分析和判斷能力。答辯考核成績占

4、25%左右。7.學(xué)生應(yīng)在課程設(shè)計(jì)周內(nèi)認(rèn)真參加項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各個環(huán)節(jié)，按時完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告書交給課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評閱。課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師應(yīng)認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計(jì)全過程，認(rèn)真評閱學(xué)生的每一份課程設(shè)計(jì)報(bào)告，給出課程設(shè)計(jì)綜合評閱意見和每一個環(huán)節(jié)的評分成績（百分制），最后將百分制評分成績轉(zhuǎn)換為五級分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）總評成績。8. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書是實(shí)踐教學(xué)水平評估的重要資料，應(yīng)按課程、班級集成存檔交實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一管理。一、課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱 基于51單片機(jī)的數(shù)字電子表的設(shè)計(jì)二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的及技術(shù)要求 目的：用51單片機(jī)在八段數(shù)碼管上實(shí)現(xiàn)對時間日期的顯示，并且能夠修改時間和日期。 技術(shù)要求：1.采用的

5、是51核的單片機(jī)。 2.自動計(jì)時，用8位led顯示器顯示時，分，秒和年，月，日。 3.可設(shè)定初始時間。 4.有方案比較。采用哪種方案比較簡單，占用的資源少，就用哪種。 5.采用單片機(jī)c語言編程。 6.有硬件原理圖，程序流程圖。 7.有調(diào)試，檢測過程。三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證(可行性方案、最佳方案、軟件程序、硬件電路原理圖和pcb圖) 總設(shè)計(jì)方案:以51核單片機(jī)為核心器件，配合其他外設(shè)完成對時間和日期的顯示。并且能夠通過設(shè)置按鍵能夠修改時間和日期。然后采用單片機(jī)內(nèi)部定時器0的中斷產(chǎn)生“秒”的計(jì)數(shù)，“秒”計(jì)數(shù)采用60進(jìn)制計(jì)時器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時鐘脈沖?！?/p>

6、分計(jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計(jì)數(shù)器”?！皶r計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)時器，可實(shí)現(xiàn)對一天24小時的累計(jì)。每累計(jì)24小時，發(fā)出一個“日脈沖”信號，該信號將被送到“日期計(jì)數(shù)器”，“日期計(jì)數(shù)器” 采用30進(jìn)制計(jì)時器，可實(shí)現(xiàn)對一月30天的累計(jì)同時進(jìn)位月份和年份。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”、“日期”計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)送到七段顯示譯碼器譯碼，通過八位led七段顯示器顯示出來。1.計(jì)時方案方案一：采用實(shí)時時鐘芯片。 實(shí)時時鐘芯片具備年、月、日、時、分、秒計(jì)時功能和多點(diǎn)定時功能，計(jì)時數(shù)據(jù)每秒自動更新一次，不需程序干預(yù)。計(jì)算機(jī)可通過中斷或查詢方式讀

7、取計(jì)時數(shù)據(jù)并進(jìn)行顯示，因此實(shí)現(xiàn)計(jì)時功能不占用cpu的時間，程序簡單。此外，實(shí)時時鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計(jì)時功能。方案二：軟件控制。利用mcs-51內(nèi)部的定時/計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時，配合軟件延時實(shí)現(xiàn)時、分、秒的計(jì)時。該方案節(jié)省硬件成本，且能夠使我們在定時/計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉與提高，因此本系統(tǒng)采用軟件方法實(shí)現(xiàn)計(jì)時。2.顯示方案方案一：串口擴(kuò)展，led靜態(tài)顯示。如圖10.1(a)所示，該方案占用口資源少，利用串口擴(kuò)展并口，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，顯示亮度有保證，但硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢，比較適用于并行口資源較少的場合。方案二：直接接口，led動態(tài)顯示。

8、如圖10.1(b)所示，直接使用單片機(jī)的并行口作為顯示接口，無需外擴(kuò)接口芯片，但占用口資源較多，且動態(tài)掃描的顯示方式需占用cpu較多的時間，在單片機(jī)沒有太多外圍接口及實(shí)時測控任務(wù)的情況下可以采用。在本系統(tǒng)中,單片機(jī)沒有太多外圍接口接實(shí)時測控任務(wù),因此采用方案二。主程序流程圖如圖所示：程序如下：#include /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義sbit key_change=p30; /定義端口參數(shù)sbit key=p31;sbit led=p12; /定義指示燈參數(shù)code unsigned char tab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0

9、x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共陰數(shù)碼管 0-9unsigned char strtab8; /定義緩沖區(qū)unsigned char minute=55,hour=20,second,date=24 ,change,month=12 ,year=10,number; /定義并且初始化值 20:55:00 20101224/*/* 延時函數(shù) */*/void delay(unsigned int cnt) while(-cnt);/*/* 顯示處理函數(shù) */*/void display_time() strtab0=tabhour/10; strtab1=tabhour%1

10、0; strtab2=0x40; strtab3=tabminute/10; strtab4=tabminute%10; strtab5=0x40; strtab6=tabsecond/10; strtab7=tabsecond%10; void display_day() strtab0=0x5b; strtab1=0x3f; strtab2=tabyear/10; strtab3=tabyear%10|0x80; strtab4=tabmonth/10; strtab5=tabmonth%10|0x80; strtab6=tabdate/10; strtab7=tabdate%10; /*

11、/* led數(shù)碼管閃爍 */*/void sd_minute() int i; for(i=10;i=0;i-) strtab0=tabhour/10; strtab1=tabhour%10; strtab2=0x40; strtab3=0x00; strtab4=0x00; strtab5=0x40; strtab6=tabsecond/10; strtab7=tabsecond%10; delay (90000); /掃描間隙延時，時間太長會閃爍，太短會造成重影display_time() /*/* 主函數(shù) */*/void system() tmod |=0x01;/定時器0 10ms

12、in 12m crystal 用于計(jì)時th0=0xd8; /初值tl0=0xf0;et0=1;tr0=1; tmod |=0x10; /定時器1用于動態(tài)掃描th1=0xf8; /初值tl1=0xf0;et1=1;tr1=1; ea =1;void display_time(); /調(diào)用顯示處理void deal_change()if(key_change=0) change+; while(!key_change) display_time(); change=change%5;void deal_change0()if(change=0) if(key=0) number+; number=

13、number%2; while(!key); if(number=0) display_time(); if(number=1) display_day(); void deal_change1()if(change=1) display_time(); sd_minute(); if(key=0) minute+; while(!key) display_time(); if(minute=60) minute=0; hour+; if(hour=24) date+; if(date=30) month+; if (month12) month=1; if (month=1) year+;

14、void deal_change2()if(change=2) display_time(); if(key=0) hour+; while(!key) display_time(); if(hour=24) hour=0; date+; if(date=30) month+; if (month12) month=1; if (month=1) year+; void deal_change3()if(change=3) display_day(); if(key=0) date+; while(!key) display_day(); if(date=30) date=1; month+;

15、 if(month12) month=1;if(month=1) year+; void deal_change4()if(change=4) display_day(); if(key=0) month+; if(month12) month=1; if(month=1) year+; while(!key) display_day(); /*/* 定時器1中斷 */*/void time1_isr(void) interrupt 3 using 0/定時器1用來動態(tài)掃描 static unsigned char num; th1=0xf8;/重入初值tl1=0xf0;switch (num

16、) case 0:p2=0;p0=strtabnum;break; /分別調(diào)用緩沖區(qū)的值進(jìn)行掃描 case 1:p2=1;p0=strtabnum;break; case 2:p2=2;p0=strtabnum;break; case 3:p2=3;p0=strtabnum;break; case 4:p2=4;p0=strtabnum;break; case 5:p2=5;p0=strtabnum;break; case 6:p2=6;p0=strtabnum;break; case 7:p2=7;p0=strtabnum;break; default:break;num+; /掃描8次，使

17、用8個數(shù)碼管if(num=8) num=0;/*/* 定時器0中斷 */*/void tim(void) interrupt 1 using 1static unsigned char count;/定義內(nèi)部靜態(tài)變量th0=0xd8; /重新賦值tl0=0xf0;count+; switch (count) case 0: case 20: case 40: case 60: case 80:display_time(); /隔一定時間調(diào)用顯示處理 break; case 50:p1=p1; /半秒 led閃爍 break; default:break; if (count=100) coun

18、t=0; second+; /秒加1if(second=60) second=0; minute+; /分加1 if(minute=60) minute=0; hour+; /時加1 if(hour=24) hour=0; date+; if(date=30) date=0; month+; if(month12) month =1; year+; void main() system();while(1) deal_change(); deal_change0(); deal_change1(); deal_change2(); deal_change3(); deal_change4();

19、 硬件系統(tǒng)： 根據(jù)硬件設(shè)計(jì)，由單片機(jī)的p2口控制位碼輸出，p0口控制段碼輸出。動態(tài)顯示程序中，在單片機(jī)內(nèi)部ram中設(shè)置待顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，由查表程序完成顯示譯碼，將緩沖區(qū)內(nèi)帶顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼，再將段碼通過8051的p0口輸出。 數(shù)碼管連接電路如圖1所示，p0口輸出碼型，p2口輸出位選。鎖存器74hc573起驅(qū)動作用，提供驅(qū)動電流供數(shù)碼管發(fā)光。譯碼器74hc138將位選地址轉(zhuǎn)換成位選信號，例如當(dāng)前是第5個數(shù)碼管顯示，那么p2口輸出位選地址05h,譯碼器輸入cba=110，輸出位選信號y7-y0=11101111，其中y5=0,第5個數(shù)碼管選通并顯示，其它數(shù)碼管不顯示。 數(shù)碼管顯示方式為動態(tài)

20、掃描方式，當(dāng)p0口送第一個數(shù)0的碼型到鎖存器時，p2送位選地址01h,即y0=0,只有第一個數(shù)碼管亮，顯示0，其他數(shù)碼管不顯示。當(dāng)p0口送第二個數(shù)1的碼型到鎖存器時，p2送位選地址02h,即y1=0,只有第二個數(shù)碼管亮，顯示1，其他數(shù)碼管不顯示。即每次只有一個數(shù)碼管點(diǎn)亮，8個數(shù)碼管是輪流被點(diǎn)亮的，輪流點(diǎn)亮的間隔時間很短（一般用延時程序延時幾個毫秒），由于視覺的暫留現(xiàn)象，看到的卻好象全都點(diǎn)亮著，這就是動態(tài)掃描。 圖1圖中c51與8位led顯示器的接口。74hc573的p00p07作為段選碼口，經(jīng)過74ls138驅(qū)動與led相連。74hc573的p00p07作為位選碼口，經(jīng)過74ls138驅(qū)動與led的位相連。將各個位選線直接連接在單片機(jī)的其中一個輸出口，進(jìn)行位掃描，完成動態(tài)的顯示。數(shù)碼管顯示數(shù)字的碼型由數(shù)碼管的數(shù)據(jù)腳adp決定，圖2為數(shù)碼管的筆段分布圖，由于是共陰極的，所以當(dāng)adp為高電平時相應(yīng)的筆段會亮，電路中p1.0p1.7分別接數(shù)碼管的a.b.c.d.e.f.g.dp，得到09這10個數(shù)字的碼型如表1所示。 圖二 表一引腳p0.7p0.6p0.5p0.4p0.3p0.2p0.1p0.0數(shù)字碼型筆段dpg