基于AT89C51單片機的電子鐘設計

基于AT89C51單片機的電子鐘設計PAGEPAGE18摘要：以單片機設計了一個基于AT89C51的作息時間控制器系統(tǒng)。我們采用的是六位數(shù)碼管靜態(tài)顯示方案來實現(xiàn)的。該電子主要由AT89C51、74L164、六位數(shù)碼管等構成的。采用晶振電路作為驅(qū)動電路，有延時程序和循環(huán)程序作為一秒定時，達到時分秒的計時。用keil進行代碼編譯，用proteus的ISIS軟件進行仿真。，單片機體積小設計成本低，且抗干擾能力很強，可以實現(xiàn)分式各分部控制的優(yōu)點，讓單片機很大的發(fā)展前景。本次設計采用的就是現(xiàn)在性能最好的AT89C51單片機設計而成的最小系統(tǒng)。它在我們生活中有很廣泛的應用。關鍵詞：單片機電子鐘靜態(tài)顯示目錄第一章：引言1.1設計要求…………第2頁1.2設計目的…………第2頁1.3設計思路…………第2頁1.4主控制系統(tǒng)………………………第2頁第二章：硬件系統(tǒng)2.1硬件原理圖………………………第3頁2.2晶振電路…………第3頁2.3復位電路…………第4頁2.4驅(qū)動電路…………第4頁2.5顯示電路…………第5頁2.6硬件原理及說明…………………第6頁2.7主要性能及參數(shù)…………………第6頁第三章：軟件系統(tǒng)設計……………………….第7頁3.1主程序…………….第7頁3.2顯示子程序……………………….第8頁3.3定時中斷子程序………………….第10頁3.4軟件仿真………….第12頁第四章：系統(tǒng)調(diào)試…………….第14頁4.1硬件調(diào)試………….第14頁第五章：實驗心得…………….第14頁參考文獻……………...第14頁附錄……………………第15頁基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第1頁?；贏T89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第1頁。第一章引言1.1設計要求：系統(tǒng)上電和復位后能自動顯示時間，能根據(jù)預先設定的時間進行打鈴，響鈴時間為15秒。設計一個六位數(shù)碼管的額顯示電路，能夠顯示“時、分、秒”1.2設計目的：1.2.1通過課程設計能讓我們更加深入的了解單片機的基本原理，各電路的設計及其仿真調(diào)試。1.2.2使用AT89C51芯片的串口功能，利用寄存器74LS164實現(xiàn)時分秒的顯示。1.2.3用keil原件進行編程和調(diào)試，再利用proteus進行仿真制作電路圖。1.3設計思路：1.3.1該設計選用單片機來實現(xiàn)，要進行各個芯片的選擇1.3.2采用AT89C51芯片，其為高性能CMOS8位單片機，該芯片內(nèi)含有4Kbytes的可反復擦寫的只讀存儲器、128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器、32位可編程I/O口線、2個16位定時/計數(shù)器、6個中斷源、可編程串行UART通道及低功耗空閑和掉電模式。因此，我們采用AT89C51。1.3.3采用6位數(shù)碼管顯示，顯示較為清楚直觀，便于觀察與調(diào)試。1.3.4直接采用單片機定時計數(shù)提供秒信號。使用程序?qū)崿F(xiàn)時分秒的計數(shù)，采用此種芯片可以減少芯片的使用，節(jié)約成本，實現(xiàn)的時間誤差較小。1.4綜上方案對此次電子鐘選定為AT89C51芯片采用串行輸出靜態(tài)顯示作為主控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)時分秒的顯示。AT89C51AT89C51主控制器晶振電路模塊復位電路模塊74LS164驅(qū)動電路6位LED顯示電路→→→↓基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第2頁?；贏T89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第2頁。第二章硬件系統(tǒng)的設計2.1硬件原理圖采用AT89C51作為主芯片，用定時計數(shù)器提供時鐘，利用LED作為時間顯示。2.2晶振電路晶振電路運用單片機的18、19腳與晶振和瓷片電容相連接，由2個30pF電容C1、C2和一個6MHz的晶振X1組成。它能產(chǎn)生一個高精度且穩(wěn)定的振蕩信號，即頻率為6MHz的方波信號，此信號為單片機提供一個時鐘信號，以供定時器定時用?；贏T89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第3頁。2.3復位電路基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第3頁。復位電路是運用單片機的9腳，實現(xiàn)的按鍵與上電復位。該電路中的復位電路為上電與按鍵均有效的復位，上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨電容C1的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳上的高電平只能保持兩個機器周期的時間，單片機就可以進行復位操作。單片機在運行期間，我們可以利用按鍵開關來完成復位。當按鍵開關按下瞬間，RST上的電平立即變?yōu)楦唠娖?，即可進行復位2.4驅(qū)動部分74LS164是最常見的移位寄存器，移位寄存器是暫時記憶數(shù)據(jù)的“寄存器”，其特征是具有將數(shù)據(jù)向左或向右移動的功能。移位寄存器有各種形式。按存數(shù)據(jù)的位數(shù)有4位、8位等，按“輸入/輸出數(shù)據(jù)”形式有“串入/串出”、“串入/并出”、“并入/串出”、“并入/并入”等。芯片管腳圖如圖所示：74ls164是一個串入并出的8位移位寄存器，它常用于單片機系統(tǒng)中，圖6是串行輸入/并行（串行）輸出移位寄存器74LS164的管腳排列圖。其功能表見表1所示。74LS164有兩個串行數(shù)據(jù)DA、DB輸入端，使用時一般把它們連在一起；為清零輸入端，低電平有效，當該端加入低電平時，寄存器輸出Q0～Q7全為低電平。在正常情況下，清零輸入端接高電平，當CP信號上升沿到來時，數(shù)據(jù)右移一位；Q0～Q7為并行數(shù)據(jù)輸出端，同時Q7端也是串行數(shù)據(jù)輸出端，對于串行輸入的數(shù)據(jù)，最后進入的從Q0輸出。CP為移位脈沖。最先輸入的從Q7輸出，基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第4頁?；贏T89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第4頁。段控部分位控部分2.5顯示電路部分對于數(shù)字顯示電路，通常采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。本設計的顯示電路采用6位一體數(shù)碼管作為顯示介質(zhì)。基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第5頁。數(shù)碼管顯示可以分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。由于本設計靜態(tài)顯示則占用的口線多，硬件電路復雜。所以采用動態(tài)顯示?；贏T89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第5頁。2.6硬件原理及說明AT89C51是美國Intel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CHMOS8位單片機，片內(nèi)含4kbytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和藹可親128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用Intel公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，片內(nèi)置通用4位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大AT89C51單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。2.7主要性能參數(shù)與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作:0Hz—24MHz三級加密程序存儲器128×8字節(jié)內(nèi)部RAM32個可編程I/O口線2個16位定時/計數(shù)器5個中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第6頁。基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第6頁。第三章軟件系統(tǒng)設計有主程序；靜態(tài)顯示子程序；中斷服務程序；時、分、秒加1子程序；時分秒單元清零子程序。3.1主程序;功能：系統(tǒng)初始化，按鍵掃描子程序循環(huán)調(diào)用;*************************************************************START: MOV SECOND,#00 ;時鐘初值為00.00.00 MOV MINITE,#59 MOV HOUR,#00 MOV DISPBIT,#00H ; MOV T2SCNTA,#00H MOV T2SCNTB,#00H MOV TEMP,#0FEH LCALL DISP ;調(diào)顯示程序 MOV TMOD,#01H ;T0方式1，定時5ms ;MOV TH0,#((65536-20000)/256) ;T0賦初值 ;MOV TL0,#((65536-20000)MOD256) MOVTH0,#0ECH MOVTL0,#78H SETB TR0 ;啟動T0 SETB ET0 ;開放T0中斷 SETB EAMLP: LCALL WT ;調(diào)按鍵掃描子程序 SJMP MLP3.2顯示子程序顯示子程序流程圖：基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第7頁?；贏T89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第7頁?；贏T89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第8頁。顯示子程序：基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第8頁。;入口參數(shù)：時、分、秒值分別放在HOUR、MINITE和SECOND單元中；;出口信息：(47H)=BCD碼時高位；(46H)=BCD碼時低位；; (44H)=BCD碼分高位；(43H)=BCD碼分低位；; (41H)=BCD碼秒高位；(40H)=BCD碼秒低位；; (45H)=(42H)=0AH(“-”的位控碼);************************************************************** DISP: MOV A,#DISPBUF ADD A,#8 DEC A MOV R1,A MOV A,HOUR ;取“時”值 MOV B,#10 ;“時”轉換為BCD碼 DIV AB MOV @R1,A ;BCD碼“時”高位存入47H單元 DEC R1 MOV A,B ;BCD碼“時”低位存入46H單元 MOV @R1,A DEC R1 MOV A,#10 MOV @R1,A ;45H單元存入0AH DEC R1 MOV A,MINITE ;取“分”值 MOV B,#10 DIV AB ;“分”轉換為BCD碼 MOV @R1,A ;BCD碼“分”高位存入44H單元 DEC R1 MOV A,B MOV @R1,A ;BCD碼“分”低位存入43H單元 DEC R1 MOV A,#10 MOV @R1,A ;42H單元存入0AH DEC R1 MOV A,SECOND ;取“秒”值基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第9頁。 MOV B,#10 基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第9頁。 DIV AB ;“秒”轉換為BCD碼 MOV @R1,A ;BCD碼“秒”高位存入41H單元 DEC R1 MOV A,B MOV @R1,A ;BCD碼“秒”低位存入40H單元 DEC R1 RET3.3定時中斷子程序定時器TO用于時間計時，定時溢出中斷周期設為100ms,中斷進入后，判斷是否到1秒鐘，到了，則調(diào)用加法子程序?qū)γ脒M行加1處理，處理完后返回斷點地址，同時判斷秒是否到了60秒，到了則對秒單元清零，同時對分進行加1操作，同樣對分進行判斷，到60分則對分單元清零，同時對時加1，同樣也對時進行判斷，到24小時，則對時單元清零，最后中斷返回。中斷服務程序：;功能：定時器定時10ms。1s=2×50×10ms。;每2ms進入一次中斷，刷新對應的兩位顯示器;基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第10頁。;按規(guī)定調(diào)整200ms、1000ms、秒、分、時單元的值基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第10頁。;**************************************************************INT_T0: ;MOV TH0,#((65536-20000)/256) ;重賦初值;MOV TL0,#((65536-20000)MOD256)MOVTH0,#0ECHMOVTL0,#78HMOV A,#DISPBUF ;取顯示緩沖單元ADD A,DISPBITMOV R0,AMOV A,@R0 ;取對應顯示位MOV DPTR,#TABLEMOVC A,@A+DPTR ;查表取段碼值CPLA MOV P2,A ;P1口輸出對應位段碼值MOV A,DISPBIT ;顯示位地址MOV DPTR,#TABMOVC A,@A+DPTR ;查表取位控碼MOV P3,A ;P3口輸出位控碼 LCALL DELY5MS ;延時2.5MS，穩(wěn)定(必須加入，系統(tǒng)才能穩(wěn)定顯示) MOV P3,#0FFH ;位控碼全滅(必須加入，否則掃描時位控碼不關閉，會輸出錯誤代碼)INC DISPBIT ;位控碼增1MOV A,DISPBIT CJNE A,#08H,KNA ;位控碼到8了嗎？ MOV DISPBIT,#00H ;位控碼到8，則清0KNA: INC T2SCNTA ;200ms單元加1MOV A,T2SCNTA CJNE A,#100,DONE ;500ms到了嗎？ MOV T2SCNTA,#00H ;200ms到，200ms單元清0 INC T2SCNTB ;1000ms單元加1MOV A,T2SCNTB CJNE A,#02H,DONE ;1000ms到了嗎？ MOV T2SCNTB,#00H ;1000ms到，1000ms單元清0基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第11頁。 INC SECOND ;秒單元加1基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第11頁。 MOV A,SECONDSETBP1.0 CJNE A,#60,NEXT ;60秒到了嗎 MOV SECOND,#00H ;60s到，60s單元清0 INC MINITE ;分單元加1 MOV A,MINITE CJNE A,#60,NEXT ;60分到了嗎？ MOV MINITE,#00H ;60分到，分單元清0INC HOUR ;時單元增1CLRP1.0MOV A,HOUR CJNE A,#24,NEXT ;24小時到了嗎？ MOV HOUR,#00H ;24小時到，時單元清0NEXT: LCALLDISP ;調(diào)顯示轉換程序DONE: RETITABLE:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H ;0～9，“-”共陰極代碼，代碼從高位到低位為dpgfedcbaTABLE:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH ;0~9,“-”共陽極代碼,代碼從高位到低位為dpgfedcbaTABLE1:DB0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H,0FEH,0F6H,02H;0～9，“-”共陰極代碼,代碼從高位到低位為abcdefgdpTAB:DB0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH ;動態(tài)掃描代碼END3.4軟件仿真：基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第12頁。本次實訓通過Kei和protues仿真軟件仿佛進行調(diào)試與連調(diào)，確定各個程序模塊正確無誤基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第12頁?；贏T89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第13頁?；贏T89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第13頁。第四章系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試用protues軟件畫出電路，用keil軟件把代碼進行編譯。如果有錯，對程序進行修改和調(diào)試。當沒有錯時生成HEX文件，在protues中添加源程序，在進行調(diào)試。調(diào)試成功后執(zhí)行程序看仿真效果。第五章實驗心得通過這次實驗更加深入的了解到了單片機的基本工作原理，對于接口電路和調(diào)試的方法有了進一步的提高，對單片機的程序有了更加深刻的認識。在今后的工作一定會有很大的幫助。在這次實驗中，通過與同學的協(xié)作完成了這次課程設計，大家都說出了自己的想法，增加了同學間的團結協(xié)作。這次課程設計實行的塊結構，這個思想將會應用的以后的工作中。本次試驗我學到了很多自己的動手能力得到了很大的提高在以后的課程中應該更加的努力好好完成試驗。參考文獻：《單片機原理及應用》謝輝化學工業(yè)出版社《電子技術基礎試驗》陳大欽高等教育出版社《電路基礎》許熙文高等教育出版《單片機應用技術》北京理工大學出版社主編倪志連《單片機原理與應用系統(tǒng)設計》電子工業(yè)出版社主編張琦《51系列單片機高級實例開發(fā)指南》李軍北京航空航天大學出版《單片機原理及應用》姜志海電子工業(yè)出版社《C程序設計》 潭浩強北京航空航天出版社基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第14頁。《51系列單片機C語言程序設計與應用》于京中國電力出版社基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第14頁。附錄：完整程序:SECOND EQU 30H ;秒單元 MINITE EQU 31H ;分單元 HOUR EQU 32H ;時單元 HOURK BIT P0.2 ;時按鍵 MINITEKBIT P0.1 ;分按鍵 SECONDKBIT P0.0 ;秒按鍵 DISPBUFEQU 40H ;顯示緩沖區(qū) DISPBITEQU 48H ;顯示位控碼 T2SCNTAEQU 49H ;200ms存放單元 T2SCNTBEQU 4AH ;1000ms存放單元 TEMP EQU 4BH ORG00H LJMPSTART ORG0BH LJMPINT_T0;**************************************************************;主程序：基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第15頁。;功能：系統(tǒng)初始化，按鍵掃描子程序循環(huán)調(diào)用基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第15頁。;*************************************************************START: MOV SECOND,#00 ;時鐘初值為00.00.00 MOV MINITE,#00 MOV HOUR,#00 MOV DISPBIT,#00H ; MOV T2SCNTA,#00H MOV T2SCNTB,#00H MOV TEMP,#0FEH LCALL DISP ;調(diào)顯示程序 MOV TMOD,#01H ;T0方式1，定時5ms ;MOV TH0,#((65536-20000)/256) ;T0賦初值 ;MOV TL0,#((65536-20000)MOD256) MOVTH0,#0ECH MOVTL0,#78H SETB TR0 ;啟動T0 SETB ET0 ;開放T0中斷 SETB EAMLP: LCALL WT ;調(diào)按鍵掃描子程序 SJMP MLP;**************************************************************;按鍵掃描子程序：;功能：判斷秒、分、時按鍵是否按下。;“秒”鍵按下，每按一次加1秒；;“分”鍵按下，每按一次加1分；;“時”鍵按下，每按一次加1個小時；;**************************************************************WT: JB SECONDK,NK1 ;秒按鍵按下否？ ;LCALL DELY10MS ;延時10ms，消抖 JB SECONDK,NK1 ;抖動，轉NK1 INC SECOND ;秒單元加1 MOV A,SECOND CJNE A,#60,NS60 ;60秒到否？ MOV SECOND,#00H ;60s到，秒單元清0NS60: LCALL DISP ;調(diào)顯示程序 JNB SECONDK,$ ;判斷秒按鍵釋放否？NK1: JB MINITEK,NK2 ;分按鍵按下否？ ;LCALL DELY10MS ;延時10ms，消抖 JB MINITEK,NK2 ;抖動，轉NK2 INC MINITE ;分單元加1 MOV A,MINITE CJNE A,#60,NM60 ;60分到否？ MOV MINITE,#00H ;60分到，分單元清0NM60: LCALL DISP ;調(diào)顯示程序基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第16頁。 JNB MINITEK,$ ;判斷分按鍵釋放否？ 基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第16頁。NK2: JB HOURK,NK3 ;時按鍵按下否？ ;LCALL DELY10MS ;延時10ms，消抖 JB HOURK,NK3 ;抖動，轉NK3 INC HOUR ;時單元加1CLRP1.0 MOV A,HOUR CJNE A,#24,NH24 ;24小時到否？ MOV HOUR,#00H ;24小時到，時單元清0NH24: LCALL DISP ;調(diào)顯示程序 JNB HOURK,$ ;判斷時按鍵釋放否？NK3: RET ;**************************************************************;10MS延時子程序。（晶振12MHz）;**************************************************************DELY10MS:MOV R6,#20D1: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET;**************************************************************;*******************************************************;2.5MS延時子程序。（晶振12MHz）;**************************************************************DELY5MS:MOV R6,#6D5: MOV R7,#50 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D5 RET;**************************************************************;顯示轉換子程序;入口參數(shù)：時、分、秒值分別放在HOUR、MINITE和SECOND單元中；;出口信息：(47H)=BCD碼時高位；(46H)=BCD碼時低位；; (44H)=BCD碼分高位；(43H)=BCD碼分低位；; (41H)=BCD碼秒高位；(40H)=BCD碼秒低位；; (45H)=(42H)=0AH(“-”的位控碼);************************************************************** DISP: MOV A,#DISPBUF ADD A,#8 DEC A MOV R1,A MOV A,HOUR ;取“時”值 MOV B,#10 ;“時”轉換為BCD碼 DIV AB基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第17頁。 MOV @R1,A ;BCD碼“時”高位存入47H單元基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第17頁。 DEC R1 MOV A,B ;BCD碼“時”低位存入46H單元 MOV @R1,A DEC R1 MOV A,#10 MOV @R1,A ;45H單元存入0AH DEC R1 MOV A,MINITE ;取“分”值 MOV B,#10 DIV AB ;“分”轉換為BCD碼 MOV @R1,A ;BCD碼“分”高位存入44H單元 DEC R1 MOV A,B MOV @R1,A ;BCD碼“分”低位存入43H單元 DEC R1 MOV A,#10 MOV @R1,A ;42H單元存入0AH DEC R1 MOV A,SECOND ;取“秒”值 MOV B,#10 DIV AB ;“秒”轉換為BCD碼 MOV @R1,A ;BCD碼“秒”高位存入41H單元 DEC R1 MOV A,B MOV @R1,A ;BCD碼“秒”低位存入40H單元 DEC R1 RET;**************************************************************;定時中斷子程序。;功能：定時器定時10ms。1s=2×50×10ms。;每2ms進入一次中斷，刷新對應的兩位顯示器;;按規(guī)定調(diào)整200ms、1000ms、秒、分、時單元的值;**************************************************************INT_T0: ;MOV TH0,#((65536-20000)/256) ;重賦初值 ;MOV TL0,#((65536-20000)MOD256) MOVTH0,#0ECH MOVTL0,#78H MOV A,#DISPBUF ;取顯示緩沖單元 ADD A,DISPBIT MOV R0,A MOV A,@R0 ;取對應顯示位 MOV DPTR,#TABLE基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第18頁。 MOVC A,@A+DPTR ;查表取段碼值基于AT89C51單片機的電子鐘設計全文共20頁，當前為第18頁。CPLA MOV P2,A ;P1口輸出對應位段碼值 MOV A,DISPBIT ;顯示位地址 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR ;查表取位控碼 MO