單片機應用課程設計實驗報告電子時鐘.doc

1、單片機應用課程設計電子時鐘 一、設計任務及要求【電子時鐘】利用實驗板上4個led數(shù)碼管，設計帶有鬧鈴功能的數(shù)字時鐘，要求：1、在4位數(shù)碼管上顯示當前時間。顯示格式“時時分分”；2、由led閃動做秒顯示；3、利用按鍵可對時間及鬧玲進行設置，并可顯示鬧玲時間。當鬧玲時間到蜂鳴器發(fā)出聲響，按停止鍵使可使鬧玲聲停止。拓展設計：1 用數(shù)碼管的小數(shù)點閃動替代二極管顯示秒，使之成為一個“完整的時鐘”；2、使數(shù)字時鐘的鬧鐘鈴聲為音樂。二、設計思路【工作原理及設計思路】計時功能利用單片機的定時器來完成，由于定時器定時的時長有限，所以要利用中斷程序才能定時1秒，若中斷程序每隔5ms中斷一次并當作一個計數(shù)，則每中斷

2、一次計數(shù)加1，當計數(shù)200次時，則表示1s到了，秒變量加1，同理再判斷1min是否到了，再判斷1h是否到了。為了將時間在led數(shù)碼管上顯示，可采用靜態(tài)顯示法和動態(tài)顯示法，由于靜態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)鎖存器等較多硬件，可采用動態(tài)顯示法實現(xiàn)led顯示。鬧鈴聲由交流蜂鳴器產(chǎn)生，所以當鬧鈴時間和當前時間相等時，可以對蜂鳴器輸入方波信號，蜂鳴器就會發(fā)出聲音。三、設計分析【系統(tǒng)的主要功能】本實驗實際是設計一個電子表，可以顯示時和分，并且用一個二極管顯示秒。另外，還可以對它進行時間調(diào)整，還要有鬧鈴功能?！舅黝}目的意義】時鐘電路在各個系統(tǒng)中都起著十分重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎。同時時鐘電路整體的設計及其

3、工作原理涉及到了單片機基礎課程中各章節(jié)的內(nèi)容，是對單片機理論基礎課程的一個綜合實踐，通過本課題不僅讓我對電子時鐘這一課題有更深入的了解，更加深了自己對單片機課程整體知識的把握，將理論所學用于實踐，將知識綜合，達到融會貫通的高度?！居布娐吩O計及描述】實驗用jd51開發(fā)板完成，本實驗的硬件包括顯示部分、鬧鈴部分、開關部分。顯示部分jd51上用于顯示部分的電路如下圖： jd51上有四位共陽led數(shù)碼管，其標號分別為led1led4，低電平選通，且任何時候僅有一位輸出低電平，顯示時對各顯示器進行動態(tài)掃描，顯示器分時輪流工作。雖然每次只有一個顯示器顯示，但是由于人的視覺暫留現(xiàn)象我們?nèi)詴杏X所有的顯示器

4、都在同時顯示。p0口作為輸出口控制8個發(fā)光二極管的亮滅，控制數(shù)碼管的顯示。鬧鈴部分蜂鳴器與p2.4口相連。開關部分本實驗中的開關是實驗儀上的四個邏輯開關，它們分別與p3.2、p3.3、p3.4、p3.5相連。其總p3.2用于調(diào)整時鐘或鬧鐘的時，p3.3用于調(diào)整時鐘或鬧鐘的分，p3.5用于控制顯示時鐘還是顯示鬧鐘，并且同時控制調(diào)整時鐘還是調(diào)整鬧鐘，按任意鍵（sw1、sw2、sw4）時停止鬧鐘。【軟件設計流程及描述】顯示部分 顯示部分分為時鐘顯示、鬧鐘顯示和秒顯示三部分，主要由時鐘顯示子程序和鬧鐘顯示子程序構成，鬧鐘顯示與時鐘顯示編程流程大致相同。 流程圖如下：鬧鈴部分設計思路及原理：音節(jié)由不同頻

5、率的方波產(chǎn)生，音節(jié)與頻率的關系如下表所示。要產(chǎn)生音頻方波，設計利用延時來建立音符表note，表格中的數(shù)存r3*20us，其倒數(shù)1/（r3*2*10us）對應相應音符的頻率。另外，音樂的節(jié)拍是由延時實現(xiàn)的，如果1拍為0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要設定延時時間，就可求得節(jié)拍的時間。延時作為基本延時時間，節(jié)拍值只能是它的整數(shù)倍。設計利用t1中斷產(chǎn)生10ms延時，取1/4拍為10h*10ms,相應產(chǎn)生所需延時。 音符(低).1.2.3.4.5.6.7頻率(hz)262294330349392440494音符（中）1234567頻率(hz)523587659698784880988音符（高）1234

6、567頻率(hz)1046117513181397156817601967鬧鐘鈴聲選取情景比較合適的豬之歌，其曲譜如下圖：其相應的音符和節(jié)拍表note和metre如下：note:db 7fh,7fh,7fh,60h,65h,72h,72h,72h,7fh,72h db 60h,72h,60h,72h,60h,72h,7fh,72h,7fh,98h,72h,7fh db 7fh,7fh,7fh,60h,65h,72h,72h,72h,7fh,72h db 60h,72h,60h,72h,60h,72h,7fh,72h,7fh,72h,4ch,55h,00hmetre:db 80h,20h,20h

7、,20h,20h,20h,20h,20h,20h,80h db 20h,20h,20h,20h,40h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,80hdb 80h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,80h db 20h,20h,20h,20h,40h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,40h開關掃描及處理部分本實驗用到了三個開關，其中涉及開關的掃描及處理。開關4控制數(shù)碼管當前顯示的是時鐘還是鬧鐘，顯示時鐘時，可通過開關1和開關2調(diào)整時鐘的時和分；顯示鬧鐘時，也可以通過開關1和開關2調(diào)整時和分。開關4控制鬧鈴的開和關。按鍵調(diào)整鬧鐘與按鍵調(diào)整時鐘

8、編程流程基本一致，按鍵掃描及處理流程圖如圖：t0中斷服務程序:采用定時器t0計時，中斷程序每隔50ms中斷一次計數(shù)加1，當計數(shù)20次時，則表示1s到了，秒變量加1，同理再判斷是否1分鐘到了，再判斷是否1小時到了，再判斷是否24小時到了。程序流程圖如下：三、源程序代碼及注釋;*;/*電子時鐘程序*/ ;程序主要包括main函數(shù)，t0、t1中斷程序，時間、鬧鐘顯示程序 ，按鍵掃描、處理程序;* org 0000hajmp main ;跳轉到主程序main執(zhí)行org 000bhajmp intt0 ;跳到intt0執(zhí)行org 001bhljmp intt1 ;跳到intt1執(zhí)行org 0300h;/

9、*主函數(shù)*/預置t0t1工作方式，置初值，預置時鐘、鬧鐘，置位數(shù)碼管main:mov sp,#80h mov tmod,#11h ;設置定時器t0、t1工作于方式1 mov th0,#3ch ;裝入時鐘定時初值（50ms） mov tl0,#0b0h mov th1,#0d8h ;裝入鬧鈴定時初值（10ms） mov tl1,#0f0h mov r1,#00h ;確保首次默認鬧鈴工作mov 20h,#00h mov 21h,#00h mov 22h,#00h ;預置時鐘分分mov 23h,#00h ;預置時鐘時時 mov 30h,#30h ;預置鬧鈴分分mov 31h,#08h ;預置鬧鈴時時

10、setb p2.0 ;數(shù)碼管接p2口，置位數(shù)碼管，使其全滅setb p2.1setb p2.2setb p2.3clr p1.7 ;發(fā)光二極管led7led8用于顯示秒，清p1.7，發(fā)光二極管led8亮setb p1.6 ;置位p1.6，發(fā)光二極管led7滅setb ea ;開放總中斷setb et0 ;允許t0中斷setb tr0 ;開啟定時器t0loop:lcall dispt ;調(diào)用時間顯示子程序lcall ring ;調(diào)用鬧鈴處理子程序lcall key ;調(diào)用按鍵掃描子程序jz loop ;無鍵按下則循環(huán)lcall case ;有鍵按下則轉按鍵處理子程序執(zhí)行sjmp loop ;循環(huán)

11、;/*t0一秒定時中斷程序intt0*/正常時鐘計時intt0:push psw ;狀態(tài)字入棧保護 push acc ;累加器入棧保護mov tl0,#0b0h ;裝入計數(shù)初值，12mhz晶振，形成1s中斷mov th0,#3chinc 20hmov a,20hcjne a,#20,returncpl p1.7 ;一秒到發(fā)光二極管輪流亮，用于顯示秒cpl p1.6mov 20h,#00h ;一秒到清20h mov a,21hadd a,#01hda amov 21h,acjne a,#60h,returnmov 21h,#00h ;一分到,21h單元清零mov a,22hadd a,#01hd

12、a amov 22h,acjne a,#60h,returnmov 22h,#00h ;一小時到，22h單元清零mov a,23hadd a,#01hda amov 23h,acjne a,#24h,returnmov 23h,#00h ;滿24,23h單元清零return:pop accpop pswreti;/*時間顯示子程序*/dispt:mov a,22hanl a,#0fhmov 2ah,a ;時鐘分的低位mov a,22hanl a,#0f0hswap amov 2bh,a ;時鐘分的高位mov a,23hanl a,#0fhmov 2ch,a ;時鐘時的低位mov a,23han

13、l a,#0f0hswap amov 2dh,a ;時鐘時的高位led1:setb p2.3 mov a,2dh mov dptr,#tab movc a,a+dptr clr p2.0 ;選通數(shù)碼管1 mov p0,a ;顯示時鐘時的十位部分 lcall delayled2:setb p2.0 mov a,2ch mov dptr,#tab movc a,a+dptr clr p2.1 ;選通數(shù)碼管2 mov p0,a ;顯示時鐘時的個位部分 lcall delay led3:setb p2.1 mov a,2bh mov dptr,#tab movc a,a+dptr clr p2.2 ;

14、選通數(shù)碼管3 mov p0,a ;顯示時鐘分的十位部分 lcall delayled4:setb p2.2 mov a,2ah jb p1.7,ta2ta1: add a,#10 ；用于利用數(shù)碼管的小數(shù)點來表示秒ta2: mov dptr,#tab movc a,a+dptr clr p2.3 ;選通數(shù)碼管4 mov p0,a ;顯示時鐘分的個位部分 lcall delay rettab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h;共陽數(shù)碼管的不帶小數(shù)點的時間顯示碼 db 40h,79h,24h,30h,19h,12h,02h,78h,00

15、h,10h;共陽數(shù)碼管的帶小數(shù)點的時間顯示碼 ;/*按鍵掃描程序*/開關接p3口，判斷按鍵情況key: mov p3,#0ffh mov a,p3cpl aanl a,#2chjz retk ;無鍵按下則返回lcall delay ;延時消抖mov a,p3cpl aanl a,#2chjz retk ;鍵盤去抖動mov r6,a ;將鍵值存入r6loop1:lcall dispt;mov a,p3cpl aanl a,#2chjnz loop1 ;等待鍵釋放mov a,r6retk:ret;/*按鍵處理子程序*/根據(jù)按鍵情況進行處理case:mov a,r6clr p1.0 ;發(fā)光二極管le

16、d1亮jb acc.2,seth ;轉調(diào)整時jb acc.3,setm ;轉調(diào)整分jb acc.5,setr ;轉鬧鈴設置waitcase:lcall dispt ;無鍵按下時等待lcall keyjz waitcase;/*時間調(diào)整程序*/按鍵調(diào)整時間sett:lcall disptlcall keyjz settmov a,r6jb acc.2,sethjb acc.3,setmjb acc.5,keygo ;第二次按為確認離開keygo: setb p1.0 ;發(fā)光二極管led1、led2滅setb p1.1retseth:mov a,23h ;調(diào)整時鐘時，時加1add a,#01hda

17、 a ;十進制調(diào)整mov 23h,acjne a,#24h,hd ;判斷是否到24，不到繼續(xù)mov 23h,#00h ;到24時清零hd:ljmp settsetm:mov a,22h ;分加1add a,#01hda a ;十進制調(diào)整 mov 22h,acjne a,#60h,md ;判斷是否到1小時，不到繼續(xù)mov 22h,#00h ;到1小時則清零md:ljmp sett;/*鬧鈴時間調(diào)整按鍵掃描及處理子程序*/keyr: mov p3,#0ffh mov a,p3cpl aanl a,#2chjz retk ;無鍵按下則返回lcall dispr ;延時消抖mov a,p3cpl aa

18、nl a,#2chjz retk ;鍵盤去抖動mov r6,a ;將鍵值存入r6ljmp looprloopr:lcall disprmov a,p3cpl aanl a,#2chjnz loopr ;等待鍵釋放mov a,r6ajmp retk;/*設置鬧鈴時間*/setr:setb p1.0 ;發(fā)光二極管led1滅clr p1.1 ;發(fā)光二極管led2亮，改顯示狀態(tài)lcall disprmov r1,#00h ;設置鬧鐘時重設r1，用于檢測鬧鈴播放與否mov 53h,#03h ;重設鬧鈴次數(shù)lcall keyr ;鬧鈴時間調(diào)整按鍵檢測jz setrmov a,r6jb acc.2,setr

19、hjb acc.3,setrmjb acc.5,keygo ;第二次按為確認離開setrh:mov a,31h ;鬧鐘時加1add a,#01hda a ;十進制調(diào)整mov 31h,acjne a,#24h,rhd ;判斷是否到24，不到繼續(xù)mov 31h,#00h ;到24時則清零rhd:ljmp setrsetrm:mov a,30h ;鬧鐘分加1add a,#01hda a ;十進制調(diào)整mov 30h,acjne a,#60h,rmd ;判斷是否到1小時，不到繼續(xù)mov 30h,#00h ;到1小時則清零rmd:ljmp setr;/*鬧鐘設置顯示子程序*/dispr:mov a,30h

20、anl a,#0fh ;屏蔽高四位mov 3ah,a ;保留低位送3ahmov a,30hanl a,#0f0h ;屏蔽低四位 swap a ;高四位與第四位交換mov 3bh,a ;將保留的高4位送3bhmov a,31hanl a,#0fh mov 3ch,a ;低位mov a,31hanl a,#0f0hswap amov 3dh,a ;高位ledr1:setb p2.3mov a,3dh mov dptr,#tab movc a,a+dptr clr p2.0mov p0,alcall delayledr2:setb p2.0 mov a,3ch mov dptr,#tab movc

21、a,a+dptr clr p2.1mov p0,alcall delayledr3:setb p2.1 mov a,3bh mov dptr,#tab movc a,a+dptr clr p2.2mov p0,alcall delayledr4:setb p2.2 mov a,3ah mov dptr,#tab movc a,a+dptr clr p2.3mov p0,alcall delayret;/*延時子程序*/delay:mov r5,#2 d1:mov r4,#250d2:djnz r4,d2djnz r5,d1ret;/*鬧鈴檢測程序*/ring:mov a,23h ;比較時cjn

22、e a,31h,retrmov a,22h ;比較分cjne a,30h,retr lcall singretr:ret;/*定時器t1中斷子程序*/intt1:push psw ;狀態(tài)字入棧保護 push acc ;累加器入棧保護 inc 50h ;中斷服務程序,中斷計數(shù)器加1mov th1,#0d8h ;裝入計數(shù)初值，12m晶振，形成10ms中斷 mov tl1,#0f0h pop acc pop pswreti ;/*響鈴子程序*/ sing:cjne r1,#01h,sing1 ;判斷是否已經(jīng)鬧鈴過一次 ljmp rets sing1:setb et1 mov 50h,#00h ;中斷

23、計數(shù)器清0 mov 51h,#00h ;音符指針 mov 52h,#00h ;節(jié)拍碼指針 mov 53h,#03h ;設置鬧鐘不退出響鈴次數(shù) getnot:mov a,51h mov dptr,#note ;表頭地址送dptr movc a,a+dptr ;查表取音符碼 jz endp ;是00h,則結束 mov r6,a ;存r6 inc 51h cjne a,#0ffh,getmet ;不為0ffh,轉取節(jié)拍碼 ljmp pause ;轉休止播放 ljmp getnot ;取音符碼 getmet:mov a,52h mov dptr,#metre ;取節(jié)拍碼首地址 movc a,a+dpt

24、r ;取節(jié)拍代碼送r7 mov r7,a inc 52h play:setb tr1 ;啟動計數(shù) cpl p2.4 lcall key jnz rets mov a,r6 mov r3,a ;音符碼存r3 lcall delay1 mov a,r7 ;取節(jié)拍碼放a與中斷計數(shù)比較cjne a,50h,play ;斷計數(shù)器(50h)=r7否，不等繼續(xù)循環(huán)mov 50h,#00h ;等于,則取下一代碼 lcall dispt lcall dispt lcall dispt lcall dispt clr tr1 ljmp getnot rets:setb p2.4 ;置位蜂鳴器，否則可能產(chǎn)生嘯叫mo

25、v r1,#01h ;表明播放過一次clr a ;清除a,防止進入按鍵處理子程序ljmp retr pause:clr tr1 ;休止100毫秒 mov r2,#0dh delay2: mov r3,#0ffh lcall delay1 djnz r2,delay2ret endp:setb p2.4 mov r2,#0c7h ;歌曲結束,延時1秒后繼續(xù)end1m: mov r3,#00h lcall delay1 djnz r2,end1m djnz 53h,sing ret delay1:nop ;r3為01h時，delay延時為20usdelay3: mov r4,#02h delay4

26、: djnz r4,delay4 djnz r3,delay3 retnote:db 7fh,7fh,7fh,60h,65h,72h,72h,72h,7fh,72h db 60h,72h,60h,72h,60h,72h,7fh,72h,7fh,98h,72h,7fh db 7fh,7fh,7fh,60h,65h,72h,72h,72h,7fh,72h db 60h,72h,60h,72h,60h,72h,7fh,72h,7fh,72h,4ch,55h,00hmetre:db 80h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,80h db 20h,20h,20h,20h,4

27、0h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,80hdb 80h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,80h db 20h,20h,20h,20h,40h,20h,20h,20h,20h,20h,20h,40h end四、調(diào)試分析過程1、建立一個keil51應用程序首先新建一個工程項目文件zj，再為工程選擇目標器件p80p87c52x2，如圖所示。然后把源程序文件（.asm）添加到項目中.2、程序文件的編譯、連接單擊工具欄project選項，在彈出的下拉菜單中選擇“option for target target1”命令為目標設置工具選項，在debug欄內(nèi)選

28、中use simulator選項，單擊確定命令按鈕，此時配置為軟件仿真，在output欄中選擇create hex fi選項，用于生成hex文件。經(jīng)過上述設置，就可以編譯程序了。單擊工具欄project選項，在彈出的下拉菜單中選擇build target命令對源程序文件進行編譯，若出現(xiàn)下圖所示窗口，顯示無錯誤，繼續(xù)進行rebuild all target fiels, 在信息輸出窗口會輸出一些相關的信息。第五行“creating hex file from zj”說明已生成目標文件zj.hex，最后一行說明在編譯過程中不存在錯誤和警告，編譯連接成功。若在編譯過程中出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)會給出錯誤所在的

29、行和該錯誤提示信息，我們可以根據(jù)這些提示信息更正程序中出項的錯誤，重新編譯調(diào)試程序，直至完全正確為止。3、將生成的目標文件last.hex下載到flash中 運行可執(zhí)行文件“sstflashflex51.exe”。打開界面如圖2所示。點擊菜單“detectchip/rs232”-“detect target mcuand rs232 config”。打開界面如圖所示。根據(jù)板載單片機型號選擇“sst98c58”或“sst89e/v58rd2”。存儲器模式選“internal memory”。點擊確定。設置串行口參數(shù)，如圖4所示。注意串口號應選擇與學習板連接的端口，波特率選默認值38400。其他不

30、用改動。按“detect mcu”。根據(jù)彈出的對話框操作：先按下“確定”，然后按一下學習板的復位按鈕sw1。（如果mcu已經(jīng)復位，可以不用按sw1，應視乎軟件能否檢測到mcu決定）。如果軟件檢測到mcu則界面如圖5所示（因mcu狀況不同可能有差異）。點擊“iap function”中的“dnload/run usercode”,在彈出對話框中輸入要下載的程序名(hex后綴)。彈出對話框問是否覆蓋原來代碼，點擊“是”，程序代碼即下載到學習板的單片機中并開始運行。時鐘開始運行（預置的是00：00，用于顯示秒的led78開始閃爍）。4、在線調(diào)試選擇菜單“project”-“open project”

31、。選擇打開項目文件zj.uv2。打開項目后可看到源代碼。點擊左邊project workspace窗口的目錄樹最頂端的target 1。然后選擇菜單“project”-“options for target target 1”。打開窗口如圖所示。點擊“debug”選項卡。打開如圖所示界面，選擇右邊“use keil monitor-51 driver”。選擇下面“run to main（）”復選框。然后點擊“settings”按鈕。彈出對話框中選擇串口號和波特率，串口號選擇與上文使用sst下載軟件時相同（如果串口連接沒有改變的話），波特率選擇38400。完成后點擊“確定”。再次點擊“確定”退出

32、項目設置窗口。在主界面上方圖標按鈕處點擊 按鈕。軟件即進入仿真調(diào)試狀態(tài)。黃色光標停留在main函數(shù)的第一語句處。光標下方紅色方塊為運行斷點，可以自行設置（雙擊黃色光標下方的深灰色區(qū)域即可設置或取消斷點）。按全速執(zhí)行按鈕 執(zhí)行程序，光標將停留在預設的斷點處。接著可按單步執(zhí)行按鈕執(zhí)行斷點處的語句。同理，可繼續(xù)設置斷點或全速執(zhí)行全部程序?？稍谧雍瘮?shù)內(nèi)部設置斷點，亦可使用 按鈕進入某個子函數(shù)。如果接下來沒有其他斷點而按全速運行按鈕，mcu將全速運行，軟件將不能再實時觀察到mcu的狀態(tài)，此時可以觀察學習板的硬件運行情況是否和設想的一致。進入全速運行后要停止操作須按停止按鈕 。彈出對話框中選擇“stop

33、debugging”。退出仿真調(diào)試狀態(tài)后若須重新仿真調(diào)試，請先復位學習板mcu（按學習板的sw1按鈕）。五、課程設計體會【實驗中遇到的問題及解決方案】1、首先是定時的問題，一開始我用的是查詢方式，但是查詢方式得不斷查詢tf0的值，很繁瑣。后來我改用了中斷方式，較簡單。2、實驗中按鍵掃描及處理部分困擾了我很久。我直接用jd51上的四個按鍵，其中三個用于調(diào)整時、分、顯示變化，它們分別接在p3.2、p3.3、p3.5口，第一個問題是調(diào)整出現(xiàn)誤差，開關存在抖動現(xiàn)象，通過調(diào)用延時子程序、確認按鍵程序消除開關抖動現(xiàn)象；同時，由于延時太長，導致顯示出現(xiàn)閃爍或滅掉，最后解決的方法是在延時程序內(nèi)部也加入調(diào)用顯示程序