湖南工程學(xué)院2014單片機(jī)電子表

1、等級：湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課題名稱電子表 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級學(xué) 號姓 名指導(dǎo)教師周向紅、李曉秀、汪超、肖峰2014年月日湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用課 題 電子表專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 周向紅、李曉秀、汪超、肖峰審 批 任務(wù)書下達(dá)日期 2014年月日任務(wù)完成日期 2014年月日設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求設(shè)計內(nèi)容：本課題要求以單片機(jī)為核心設(shè)計一個多功能電子表，具有電子時鐘、時鐘設(shè)置和跑表功能。做時鐘時在6位LED 顯示器上顯示時、分、秒，做跑表時顯示范圍000.0秒999.9秒，并具有時鐘啟動

2、、時鐘停止、跑表啟動、跑表復(fù)位、時鐘調(diào)整功能鍵。要求焊接好開發(fā)板，在開發(fā)板上進(jìn)行調(diào)試。設(shè)計要求：1）確定系統(tǒng)設(shè)計方案； 2）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計；3）完成必要元器件選擇；4）開發(fā)板焊接及測試5）系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試；6）系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及操作說明7）寫說明書主 要 設(shè) 計 條 件1、 MCS-51單片機(jī)實驗箱1臺；2、 PC機(jī)及單片機(jī)調(diào)試軟件，仿真軟件proteus；3、 開發(fā)板1塊； 4、 制作工具1套；5、系統(tǒng)設(shè)計所需的元器件。說 明 書 格 式封面課程設(shè)計任務(wù)書目錄第1章、概述第2章、系統(tǒng)總體方案設(shè)計第3章 硬件設(shè)計第4章 開發(fā)板焊接及其測試第5章 軟件設(shè)計與說明（包括流程圖）第6章 調(diào)試步驟、結(jié)果

3、、使用說明第7章 設(shè)計總結(jié)第8章 參考文獻(xiàn)附錄：系統(tǒng)電路原理圖（用PROTEL99制作）、系統(tǒng)程序清單。電氣與信息工程系課程設(shè)計評分表進(jìn) 度 安 排設(shè)計時間分為二周第一周星期一、上午：布置課題任務(wù)，課題介紹及講課。下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論。星期二、分班級焊接開發(fā)板星期三、確定總體方案，學(xué)習(xí)與設(shè)計相關(guān)內(nèi)容。星期四、各部分方案設(shè)計，各部分設(shè)計。星期五、設(shè)計及上機(jī)調(diào)試。星期六、設(shè)計并調(diào)試第二周星期一：設(shè)計及上機(jī)調(diào)試。星期二：調(diào)試，中期檢查。星期三：調(diào)試、寫說明書。星期四-星期五上午：寫說明書、完成電子版并打印成稿。星期五下午：答辯。參 考 文 獻(xiàn)1、 王迎旭編.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出

4、版社.2、 樓然苗編.51系列單片機(jī)設(shè)計實例M.北京航空航天大學(xué)出版社.3、 黃勤編.計算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)實驗教程M.重慶大學(xué)出版社4、劉樂善編.微型計算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M.華中科技大學(xué)出版社.5、陳光東編.單片微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)M.華中科技大學(xué)出版社.6、周向紅 編51系列單片機(jī)應(yīng)用與實踐教程M.北航出版社目錄第一章緒論1第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計22.1 課程設(shè)計內(nèi)容要求22.2 設(shè)計思路分析2第三章硬件設(shè)計33.1 系統(tǒng)框圖33.2 單片機(jī)型號的選擇33.3 顯示器選擇43.4 時鐘電路43.5 顯示電路53.6 總體電路原理圖5第四章開發(fā)板焊接及測試6第五章軟件設(shè)計與說明75.1 軟件

5、總體框圖75.2 主程序設(shè)計75.3 子程序設(shè)計85.4 跑秒程序設(shè)計框圖8第六章調(diào)試和使用說明9使用說明9第七章總結(jié)與體會11參考文獻(xiàn)12附錄12電路圖12系統(tǒng)程序清單13第一章緒論單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能。它體積小，成本低，功能強，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。而51系列單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。通過本次課程設(shè)計對51單片機(jī)的學(xué)習(xí)以及應(yīng)用，已經(jīng)對單片機(jī)有了初步的了解和簡單的應(yīng)用能力。數(shù)字電子表是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時，分，

6、秒，數(shù)字顯示的計時裝置，由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字表的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式的鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)帶來了極大的方便，而且大大的拓展了鐘表的報時功能。數(shù)字表已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋仨毱?，廣泛應(yīng)用于家庭，車站，碼頭，劇院，辦公場所等，給我們的生活和學(xué)習(xí)，工作帶來了極大的方便。本課程設(shè)計設(shè)計了一個基于AT89C51單片機(jī)的電子表。并且通過一個控制按鍵來實現(xiàn)時間的調(diào)節(jié)和是否進(jìn)入省電模式，并且在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的時間。應(yīng)用Proteus的ISIS軟件實現(xiàn)了單片機(jī)電子表系統(tǒng)的設(shè)計與仿真。此方法仿真效果真實、準(zhǔn)確，并且節(jié)省了硬件資源。第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 課程設(shè)

7、計內(nèi)容要求本課題要求以單片機(jī)為核心設(shè)計一個多功能電子表，具有電子時鐘、時鐘設(shè)置和跑表功能。做時鐘時在6位LED顯示器上顯示時、分、秒，做跑表時顯示范圍000.0秒999.9秒，并具有時鐘啟動、時鐘停止、跑表啟動、跑表復(fù)位、時鐘調(diào)整功能鍵。要求焊接好開發(fā)板，在開發(fā)板上進(jìn)行調(diào)試。2.2設(shè)計思路分析電子表的電路由多個部分組成，如控制按鍵的輸入電路，單片機(jī)的時鐘電路，復(fù)位電路，LED顯示器段碼驅(qū)動電路，LED顯示器位碼驅(qū)動電路，顯示器電路和跑表時鐘電路組成。然后通過對以上電路的產(chǎn)生和調(diào)整設(shè)計出總的電路框圖。所以可根據(jù)上述條件作出相應(yīng)的實時時鐘電路總的框圖。然后開始設(shè)計內(nèi)部驅(qū)動程序，按照相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)特

8、定的功能個，之后按照程序的設(shè)計，將相應(yīng)的管腳連接調(diào)試，看是否能實現(xiàn)預(yù)定的功能。利用MCS-51內(nèi)部的定時/計數(shù)器進(jìn)行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。配合軟件監(jiān)控實現(xiàn)運行，停止，調(diào)時，調(diào)分，調(diào)秒。該方案節(jié)省硬件成本，軟件設(shè)計做夠靈活，且能夠使人在定時/計數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計方面得到鍛煉與提高,能夠準(zhǔn)確走時并實現(xiàn)多功能。因此，本課題采用該方案。第三章硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)框圖圖3.13.2單片機(jī)型號的選擇通過對多種單片機(jī)性能的分析，最終認(rèn)為89C51是最理想的電子表開發(fā)芯片。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，器件采用ATMEL

9、高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，而且它與MCS-51兼容，且具有4K字節(jié)可編程閃爍存儲器和1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為10年等特點，是最好的選擇。圖3.23.3顯示器選擇LED顯示器的選擇，在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計要求不同，使用的LED顯示器的位數(shù)也不同，因此生產(chǎn)廠家就生產(chǎn)了多種位數(shù)、尺寸、型號不同的LED顯示器。在我們的設(shè)計中，選擇6位一體的時鐘型LED顯示器。 6位7段共陽顯示器：六位是同時顯示六位阿拉伯?dāng)?shù)字，而每一個數(shù)字又是七段碼顯示的；七段是指一

10、個數(shù)碼顯示的阿拉伯?dāng)?shù)字是由七位二進(jìn)制數(shù)控制的，共陽是指相應(yīng)的二進(jìn)制為1時不亮，為0時亮。在實驗中顯示器的作用是顯.示時間。3.4時鐘電路圖3.43.5 顯示電路 圖3.53.6總體電路原理圖圖3.4第五章軟件設(shè)計與說明5.1 軟件總體框圖圖5.15.2 主程序設(shè)計主程序的初始化內(nèi)容：所謂初始化，是對將要用到的51系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作設(shè)定。51系列單片機(jī)復(fù)位后，設(shè)置特殊功能寄存器。5.3 子程序設(shè)計子程序包括了：時鐘暫停顯示程序，時鐘運行顯示程序，時鐘溢出入口程序，跑秒暫停及循環(huán)顯示程序，跑秒運行循環(huán)顯示程序等等。 代碼轉(zhuǎn)換程序：由于人們?nèi)粘Ａ?xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)，而計算機(jī)的鍵盤輸

11、入，輸出以及顯示都采用二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)或ASCII碼。因此，在程序設(shè)計時常常要代碼轉(zhuǎn)換。 LED動態(tài)顯示程序：采用動態(tài)掃描方式時，要使得LED顯示得比較均勻和有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率。掃描頻率在70Hz左右時，能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。5.4 跑秒程序設(shè)計框圖圖5.4第六章調(diào)試和使用說明本系統(tǒng)可以先在電腦上使用Proteus仿真軟件進(jìn)行電路的仿真進(jìn)行仿真，編程使用keil、調(diào)試工具并生成可執(zhí)行文件加載到單片機(jī)中，在Proteus中點擊運行，查看運行結(jié)果是否與預(yù)期要求相符，如果仿真成功，便可以到實驗板上進(jìn)行實物實驗。使用說明按鈕開關(guān)圖如下圖6.1仿真按下開始后時鐘開始計

12、時時間設(shè)定 點擊PAUSE/START后進(jìn)入設(shè)定模式，點擊SEC/MIN RESET TIMER進(jìn)行設(shè)置，點擊一下增加一。完成以后點擊PAUSE/START，即可保存并進(jìn)行下一項設(shè)置，依次下去便可以設(shè)置秒、分和時。設(shè)置秒設(shè)置分設(shè)置時設(shè)置時間后，程序繼續(xù)將在設(shè)置時間的基礎(chǔ)上繼續(xù)運行跑秒功能第七章總結(jié)與體會在這一次課程設(shè)計當(dāng)中，我進(jìn)行了多方面的學(xué)習(xí)和實踐，雖然當(dāng)中遇到了許多的困難，但最終還是把它們一一地克服了。學(xué)習(xí)就是這樣的，要做好每一件事，都有很多的因素影響制約著我們，我們必須快速準(zhǔn)確的適應(yīng)這樣的環(huán)境，通過改變自己來更快的融入社會。有了這份經(jīng)歷，我覺得自己少了一分浮躁，多了一份沉穩(wěn)。我深深地感到

13、要有科學(xué)的思維方法和學(xué)習(xí)方法是極其重要的。剛剛拿到課程設(shè)計的題目時真不知道從哪里開始動手,課題名稱里的芯片根本就沒聽說過。通過上網(wǎng)查找資料,弄清楚了它的功能,才真正開始了設(shè)計。但這個東西包括了幾個部分,所以一定要把握好它的整體設(shè)計思路,在其框架之下,對各部分的單元電路進(jìn)行分析和設(shè)計,最后經(jīng)過電路的修改,參數(shù)的確定,將各個部分連接起來,形成總的電路圖。書到用時方恨少，在這次課程設(shè)計過程中遇到了很多大大小小的難題，這時才發(fā)現(xiàn)在知識的海洋里自己是多么的渺小，但這也激起了我學(xué)習(xí)的熱情，我進(jìn)行了多方面的學(xué)習(xí)和實踐，最終還是把它們都克服了。在這次課程設(shè)計過程中我還學(xué)會了與同學(xué)交流和溝通，這樣才能把自己在設(shè)

14、計過程中學(xué)到的知識進(jìn)行交流，在交流中進(jìn)一步鞏固自己的知識。這次課程設(shè)計只有兩個星期的時間，時間比較緊張，提高工作、學(xué)習(xí)效率是唯一的辦法。有了這份經(jīng)歷，更讓我覺得知識海洋的廣博，驅(qū)使懷著好奇之心的我進(jìn)一步努力學(xué)習(xí)告訴我為了填滿好奇心，無時無刻不需要學(xué)習(xí)。每一次新的認(rèn)識，總是疑問重重，不斷的分析解決問題、解決問題，等到最后回想起來都是如此的簡單。能學(xué)習(xí)能提高不容易，更重要的是我學(xué)會了如何解決問題，這次課程設(shè)計讓我增加了自信心，懂得的越來越多，又感覺在以后的路上明白了很多知識。同時也感謝老師的指導(dǎo)和共同探討研究問題的同學(xué)們，希望在以后的學(xué)習(xí)和工作中能夠進(jìn)一步提高對單片機(jī)的認(rèn)識和應(yīng)用能力。參考文獻(xiàn)1、

15、王迎旭編.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社.2、樓然苗編.51系列單片機(jī)設(shè)計實例M.北京航空航天大學(xué)出版社.3、黃勤編.計算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)實驗教程M.重慶大學(xué)出版社4、劉樂善編.微型計算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M.華中科技大學(xué)出版社.5、陳光東編.單片微型計算機(jī)原理及接口技術(shù)M.華中科技大學(xué)出版社.6、周向紅編51系列單片機(jī)應(yīng)用與實踐教程M.北航出版社附錄電路圖系統(tǒng)程序 ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP INIT0 START:MOV R0,#70H;主程序開始MOV R7,#0CH INIT:MOV R0,#00HINC R0DJNZ R7,INITMOV 72H,

16、#10;對連字符進(jìn)行裝值MOV 75H,#10MOV TMOD,#01H;選擇定時器/計數(shù)器T0的方式1MOV TL0,#0B0H;對低位賦初值MOV TH0,#03CH;高位賦初值SETB EASETB ET0SETB TR0 START1:LCALL SCANLCALL KEYSCANSJMP START1 DL1MS:MOV R6,#14H;延時1子程序 DL1:MOV R7,#19H DL2:DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1RET DL20MS:ACALL SCAN;延時20ms子程序ACALL SCANACALL SCANRET ;數(shù)碼管顯示程序開始 SCAN:MOV A

17、,78HMOV B,#0AHDIV AB ;時間秒的十位送給A，時間秒的個位送BMOV 71H,A;時間秒要顯示的十位MOV 70H,B;時間秒要顯示的個位MOV A,79HMOV B,#0AHDIV AB;時間分的十位送給A，時間分的個位送BMOV 74H,A;時間分要顯示的十位送地址MOV 73H,B;時間分要顯示的個位送地址MOV A,7AHMOV B,#0AHDIV AB;時間時的十位送給A，時間時的個位送BMOV 77H,A;時間時顯示的十位送地址MOV 76H,B;時間時要顯示的個位送地址MOV R1,#70HMOV R5,#0FEHMOV R3,#08H SCAN1:MOV A,

18、R5;數(shù)碼管的顯示程序MOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTR;對字段表取值顯示MOV P0,AMOV A,R5LCALL DL1MSINC R1MOV A,R5RL AMOV R5,ADJNZ R3,SCAN1MOV P2,#0FFHMOV P0,#0FFHRET ;"09"和"-"的字段表TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH ;定時/計數(shù)器T0中斷程序 INIT0:PUSH ACCPUSH PSWCLR ET0CLR TR0MOV

19、TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHSETB TR0INC 7BHMOV A,7BHCJNE A,#14H,OUTT0;50ms是否到20次，沒有到就繼續(xù)執(zhí)行50ms的延時MOV 7BH,#00INC 78HMOV A,78HCJNE A,#3CH,OUTT0;一秒的延時是否計到60次，沒有就繼續(xù)執(zhí)行 MOV 78H,#00INC 79HMOV A,79HCJNE A,#3CH,OUTT0MOV 79H,#00INC 7AHMOV A,7AHCJNE A,#18H,OUTT0;60分鐘的延時是否計到24次，沒有就繼續(xù)執(zhí)行程序MOV 7AH,#00 OUTT0:SETB ET0;啟動定時

20、器T0POP PSWPOP ACCRETI;按鍵處理程序 KEYSCAN:CLR EAJNB P1.0,KEYSCAN0;P1.0有按鍵按下則跳轉(zhuǎn)到子程序JNB P1.1,KEYSCAN1;P1.1有按鍵按下則跳轉(zhuǎn)到子程序JNB P1.2,KEYSCAN2;P1.2有按鍵按下則跳轉(zhuǎn)到子程序 KEYOUT:SETB EARET KEYSCAN0:LCALL DL20MS;20ms的延時消抖JB P1.0,KEYOUT WAIT0:JNB P1.0,WAIT0;判斷按鍵是否松手， 松手就往下執(zhí)行程序INC 7CHMOV A,7CHCLR ET0CLR TR0CJNE A,#03H,KEYOUT;按下第一次和第二次對時、分選定MOV 7CH,#00;按下第三次時就啟動計時SETB ET0SETB TR0SJMP KEYOUT KEYSCAN1:LCALL DL20MS;按鍵加一的程序JB P1.1,KEYOUT WAIT1:JNB P1.1,WAIT1MOV A,7CHCJNE A,