數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)

-z.目錄第一局部課程設(shè)計(jì)任務(wù)書HYPERLINK3第二局部課程設(shè)計(jì)正文HYPERLINK一、設(shè)計(jì)題目5HYPERLINK1.1設(shè)計(jì)背景5HYPERLINK1.2電路的總體工作原理5HYPERLINK二、設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求6三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)6HYPERLINK3.1單片機(jī)選擇6HYPERLINK3.2復(fù)位信號(hào)及外部復(fù)位電路7HYPERLINK3.3按鍵電路8HYPERLINK3.4數(shù)碼管顯示電路8四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)94.1軟件程序容94.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖9HYPERLINK4.3定時(shí)程序設(shè)計(jì)124.4時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)根本方法12HYPERLINK4.5時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)步驟12HYPERLINK五、實(shí)習(xí)體會(huì)13六、參考文獻(xiàn)13附錄、實(shí)驗(yàn)源程序代第二局部課程設(shè)計(jì)正文設(shè)計(jì)題目數(shù)字鐘設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)背景近些年，人們對(duì)數(shù)字鐘的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的時(shí)鐘已不能滿足人們的需求。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，有電子鬧鐘、數(shù)字鬧鐘等等。單片機(jī)在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對(duì)數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的部構(gòu)造以及工作原理。由單片機(jī)作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過(guò)它的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)展計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，將其時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)輸出，利用顯示器顯示出來(lái)。通過(guò)按鍵可以進(jìn)展定時(shí)、校時(shí)功能。1.2電路的總體工作原理At89c52單片機(jī)它是利用單片機(jī)的部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作與定時(shí)方式，對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)形成基準(zhǔn)時(shí)間〔如10ms〕然后用另外一個(gè)計(jì)數(shù)器或軟件計(jì)數(shù)的形式對(duì)基準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)展計(jì)數(shù)形成秒〔如對(duì)10ms計(jì)數(shù)100次〕，“秒〞計(jì)數(shù)60次“分〞，“分〞計(jì)數(shù)60次形成At89c52單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位電路數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路按鍵電路按鍵電路圖1.系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)的目標(biāo)和要求1.用所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)設(shè)計(jì)制作數(shù)字鐘；2.時(shí)間在數(shù)碼管直接顯示；3.可以任意設(shè)置時(shí)間；4.進(jìn)一步熟悉proteus,word軟件的功能和使用方法；系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)的選擇8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：中央處理器：中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)

8051部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用存放器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用存放器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。程序存儲(chǔ)器(ROM)：8051共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。圖2單片機(jī)8051的部構(gòu)造MCS-51的引腳說(shuō)明：MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP構(gòu)造，下列圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：MCS-51的引腳說(shuō)明：圖3單片機(jī)的引腳Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開場(chǎng)工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用存放器被清“0〞。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開場(chǎng)執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM〔包括工作存放器R0-R7〕的狀態(tài)，8052的初始態(tài)。3.2復(fù)位信號(hào)及外部復(fù)位電路該復(fù)位信號(hào)高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩脈沖周期即兩個(gè)機(jī)器周期以上。假設(shè)使用頻率為11.0592MHz的晶體振蕩器，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)2μs才完成復(fù)位操作。圖4.復(fù)位電路3.3按鍵電路本系統(tǒng)設(shè)置2個(gè)功能按鍵分別為shezhi和jia，其中shezhi是設(shè)置按鍵，與P3.2相連，按下時(shí)選擇時(shí)單元，分單元或者是秒單元。jia是加1按鍵，與P3.3相連，按下時(shí)如果是設(shè)置時(shí)單元，則時(shí)單元加1；如果是設(shè)置分單元，則分單元加1；如果是設(shè)置秒單元，則秒單元加1。圖5.按鍵電路圖3.4數(shù)碼管顯示電路本系統(tǒng)使用了6個(gè)共陽(yáng)極數(shù)碼管。設(shè)計(jì)LED顯示驅(qū)動(dòng)是一個(gè)非常重要的問題，顯示電路由LED顯示器、段驅(qū)動(dòng)電路和位驅(qū)動(dòng)電路組成。由于單片機(jī)的并行口驅(qū)動(dòng)電流太小，不能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，段驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)74LS245雙向總線收發(fā)器使P0口與數(shù)碼管的八段相連，，可增加P0的驅(qū)動(dòng)能力。位驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)六只NPN三極管驅(qū)動(dòng)使P2口的低六位作為位選信號(hào)，使之產(chǎn)生足夠大的電流，來(lái)驅(qū)動(dòng)LED到達(dá)足夠的亮度，顯示器才能正常工作。如果驅(qū)動(dòng)電路能力差，即驅(qū)動(dòng)電流過(guò)小，數(shù)碼管顯示亮度不夠，而驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電流太大容易損壞數(shù)碼管。LED顯示器顯示控制方式有兩種：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。本設(shè)計(jì)方案選擇的是動(dòng)態(tài)控制方式。由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段碼和位碼信號(hào)共同配合完成的，因此，要同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，而且段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力。圖6.顯示電路四、軟件程序的設(shè)計(jì)4.1軟件程序容本設(shè)計(jì)的軟件程序包括初始化子程序、主程序、定時(shí)器中斷子程序、時(shí)鐘顯示子程序、定時(shí)器初始化子程序和延時(shí)子程序等等。4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用到很多子程序，它們的流程圖如下所示。主程序是先開場(chǎng)，然后啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器啟動(dòng)后在進(jìn)展按鍵處理，處理完后，就可以顯示時(shí)間。開場(chǎng)開場(chǎng)啟動(dòng)定時(shí)器按鍵處理時(shí)間顯示圖7.主程序流程圖按鍵處理是shezhi按鍵按下，選擇時(shí)單元，jia按鍵按下，時(shí)單元加1；選擇分單元，jia按鍵按下，分單元加；選擇秒單元，jia按鍵按下，秒單元加1。開場(chǎng)設(shè)置按鍵按下設(shè)置按鍵按下秒單元時(shí)單元分單元秒單元時(shí)單元分單元加1鍵按下加1鍵按下時(shí)間顯示時(shí)間顯示完畢完畢圖8.按鍵處理流程圖定時(shí)器中斷時(shí)是先檢測(cè)1秒是否到，1秒如果到，秒單元就加1；如果沒到，就檢測(cè)1分鐘是否到，1分鐘如果到，分單元就加1；如果沒到，就檢測(cè)1小時(shí)是否到，1小時(shí)如果到，時(shí)單元就加1，如果沒到，就顯示時(shí)間。NN24小時(shí)到？分單元清零，時(shí)單元加1NNNYY時(shí)單元清零時(shí)間顯示中斷返回開場(chǎng)一秒時(shí)間到？60秒時(shí)間到？60分鐘到？秒單元加1秒單元清零，分單元加1YY圖9.定時(shí)器中斷流程圖時(shí)間顯示是先秒個(gè)位計(jì)算顯示，然后是秒十位計(jì)算顯示，再是分個(gè)位計(jì)算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示，最后是時(shí)十位顯示。4.3、定時(shí)程序設(shè)計(jì)單片機(jī)的定時(shí)功能也是通過(guò)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)的計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自單片機(jī)的部，即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，也就是每經(jīng)過(guò)1個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，計(jì)數(shù)器加1。如果MCS-51采用的12MHz晶體，則計(jì)數(shù)頻率為1MHz，即每過(guò)1us的時(shí)間計(jì)數(shù)器加1。這樣可以根據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)算出定時(shí)時(shí)間，也可以根據(jù)定時(shí)時(shí)間的要求計(jì)算出計(jì)數(shù)器的初值。MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器具有4種工作方式，其控制字均在相應(yīng)的特殊功能存放器中，通過(guò)對(duì)特殊功能存放器的編程，可以方便的選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器兩種工作模式和4種工作方式。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在方式0時(shí)，為13位的計(jì)數(shù)器，由TL*(*=0、1)的低5位和TH*的高8位所構(gòu)成。TL*低5位溢出則向TH*進(jìn)位，TH*計(jì)數(shù)溢出則置位TCON中的溢出標(biāo)志位TF*.當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于方式1，為16位的計(jì)數(shù)器。本設(shè)計(jì)師單片機(jī)多功能定時(shí)器，所以MCS-51部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器被選定為定時(shí)器工作模式，計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖使計(jì)數(shù)器增1。4.4、實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)的根本方法時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位是秒，但使用定時(shí)器的方式1，最大的定時(shí)時(shí)間也只能到達(dá)131ms。我們可把定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間定為50ms。這樣，計(jì)數(shù)溢出20次即可得到時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位：秒。而計(jì)數(shù)20次可以用軟件實(shí)現(xiàn)。秒計(jì)時(shí)是采用中斷方式進(jìn)展溢出次數(shù)的累積，計(jì)滿20次，即得到秒計(jì)時(shí)。從秒到分，從分到時(shí)是通過(guò)軟件累加并進(jìn)展比擬的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。要求每滿1秒，則“秒〞單元中的容加1；“秒〞單元滿60，則“分〞單元中的容加1；“分〞單元滿60，則“時(shí)〞單元中的容加1；“時(shí)〞單元滿24，則將時(shí)、分、秒的容全部清零。4.5、實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)步驟〔1〕選擇工作方式，計(jì)算初值；〔2〕采用中斷方式進(jìn)展溢出次數(shù)累計(jì)；〔3〕從秒——分——時(shí)的計(jì)時(shí)是通過(guò)累加和數(shù)值比擬實(shí)現(xiàn)的；〔4〕時(shí)鐘顯示緩沖區(qū)：時(shí)鐘時(shí)間在方位數(shù)碼管上進(jìn)展顯示，為此在部RAM中要設(shè)置顯示緩沖區(qū)，共6個(gè)地址單元。顯示緩沖區(qū)從左到右依次存放時(shí)、分、秒數(shù)值；〔5〕主程序：主要進(jìn)展定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化編程，然后反復(fù)調(diào)用顯示子程序的方法等待中斷的到來(lái)?！?〕中斷效勞程序：進(jìn)展計(jì)時(shí)操作〔7〕加1子程序：用于完成對(duì)時(shí)、分、秒的加操作，中斷效勞程序在秒、分、時(shí)加1時(shí)共有三種條調(diào)用加1子程序，包括三項(xiàng)容：合字、加1并進(jìn)展十進(jìn)制調(diào)整、分字。實(shí)習(xí)體會(huì)單片機(jī)作為我們主要的專業(yè)課程之一，我覺得單片機(jī)課程設(shè)計(jì)很有必要，而且很有意義。但當(dāng)拿到題目時(shí)，確實(shí)不知道怎么著手，有些迷茫，上網(wǎng)查資料，問同學(xué)，在我們小組的共同努力下，歷時(shí)一個(gè)星期，解決一個(gè)又一個(gè)的困難，終于完成任務(wù)。在這次課程設(shè)計(jì)中，學(xué)習(xí)的過(guò)程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)計(jì)的一大收獲。另外，要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用單片機(jī)的部構(gòu)造有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改良是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，一個(gè)程序的完美與否不僅僅是實(shí)現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設(shè)計(jì)課程過(guò)程中遇到問題是很正常的，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來(lái)，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題的課程設(shè)計(jì)完畢了，但是從中學(xué)到的知識(shí)會(huì)讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實(shí)踐能力的提高都會(huì)有益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中。設(shè)計(jì)過(guò)程，常有一些不如意，但畢竟這是第一次做，難免會(huì)遇到各種各樣的問題。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠結(jié)實(shí)，不能靈活運(yùn)用。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持、耐心和努力，知道了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，這為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了很好的典范。參考文獻(xiàn)1.?51單片機(jī)原理及應(yīng)用—基于KeilC與Proteus?〔海宴航空航天大學(xué)〕2.?單片機(jī)原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書?〔東北大學(xué)分?！?.?c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)?〔譚浩強(qiáng)清華大學(xué)〕-z.附錄、源程序代碼#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitshezhi=P3^2;sbitjia=P3^3;ucharduan1,duan2,duan3,duan4,duan5,duan6;//定義相關(guān)變量uintmiao=0,fen=0,shi=0;uchar*datawei_at_0*ff20;//Paporton8255//定義8255端口指針uchar*dataduan_at_0*ff21;//Pb porton8255uchar*datactrl_at_0*ff23; //controlporton8255ucharcodetable[]={0*c0,/*0*/0*f9,/*1*/0*a4,/*2*/0*b0,/*3*/0*99,/*4*/0*92,/*5*/0*82,/*6*/0*f8,/*7*/0*80,/*8*/0*90,/*9*/};//定義數(shù)碼管顯示數(shù)值/*定時(shí)器初始化子程序*/voidInit_Timer0(void){TMOD=0*01; //使用模式1，16位定時(shí)器TH0=0*00; //給定初值，這里使用定時(shí)器最大值從0開場(chǎng)計(jì)數(shù)一直到65535溢出TL0=0*00;EA=1;//總中斷翻開ET0=1;//定時(shí)器中斷翻開TR0=1;//定時(shí)器開關(guān)翻開}/*延時(shí)子程序*/voiddelayms(unsignedcharms){uchari;while(--ms!=0)for(i=0;i<50;i++);}/*顯示子程序*/void*ianshi(){wei=0*df;//翻開位選，選第一位數(shù)碼管duan=duan1;//翻開段選，顯示數(shù)碼關(guān)管第一位//11011111delayms(3);wei=0*ef;//11101111duan=duan2;delayms(3); wei=0*f7;//11110111 duan=duan3;delayms(3);wei=0*fb;//11111011 duan=duan4;delayms(3);wei=0*fd;//11111101duan=duan5;delayms(3);wei=0*fe;//11111110duan=duan6;delayms(3);}/*初始化子程序*/voidsys(){ shezhi=1;//引腳置高電平作為輸入jia=1;Init_Timer0(); ctrl=0*c0;delayms(3);}/*主程序*/voidmain(){uintflag=0,j=0,*uanze1=0;//定義閃爍標(biāo)志變量flag，閃爍時(shí)間變量j //時(shí)分秒選擇變量*uanze1 sys();while(1)//主循環(huán){ if(*uanze1==0) { TR0=1;//如果時(shí)間設(shè)置時(shí)分秒選擇變量為0，說(shuō)明處于運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)定時(shí)器開啟 flag=1;//爍標(biāo)志位強(qiáng)制置1，不閃爍 } if(!shezhi)//P3.2設(shè)置按鈕 { *ianshi();//延時(shí)去抖，用顯示子程序延時(shí)，防止按動(dòng)按鈕時(shí)閃爍 if(!shezhi)//再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒有按下則退出 { while(!shezhi)*ianshi();//如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放, //沒有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 { TR0=0; *uanze1++; if(*uanze1==4) *uanze1=0; } } } if(!jia)//P3.3加1按鈕 { *ianshi(); if(!jia) { while(!jia)*ianshi(); { if(*uanze1==1) shi++; if(shi==24) shi=0; if(*uanze1==2) fen++; if(fen==60) fen=0; if(*uanze1==3) miao++; if(miao==60) miao=0; } } } if(flag==1)//閃爍標(biāo)志位為1，所有數(shù)碼管都亮，與下面的flag=0構(gòu)成閃爍程序 { if(shi<10)//滅零判斷，如果小時(shí)數(shù)小于10則第一位數(shù)碼管熄滅 duan1=0*ff; else duan1=table[shi/10];//分解顯示信息 duan2=table[shi%10]; duan3=table[fen/10]; duan4=table[fen%10]; duan5=table[miao/10]; duan6=table[miao%10]; } if(flag==0)//