大工15春《單片機原理及應(yīng)用》大作業(yè)題目及答案

網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院《單片機原理及應(yīng)用》大作業(yè)題目：基于51單片機的電子時鐘設(shè)計學(xué)習(xí)中心：江蘇南通海門層次：高起專專業(yè)：機械制造與自動化年級：14年春季學(xué)號：學(xué)生姓名：2023年9月份《單片機原理及應(yīng)用》大作業(yè)具體要求：1作業(yè)內(nèi)容從以下五個題目中任選其一作答。2正文格式作業(yè)正文內(nèi)容統(tǒng)一采用宋體，字號為小四，字?jǐn)?shù)在2000字以上。3.作業(yè)提交學(xué)生需要以附件形式上交離線作業(yè)〔附件的大小限制在10M以內(nèi)〕，選擇已完成的作業(yè)，點“上交〞即可。如下列圖所示。4.截止時間2023年9月1日。在此之前，學(xué)生可隨時提交離線作業(yè)，如需修改，可直接上傳新文件，平臺會自動覆蓋原有文件。5.考前須知請同學(xué)獨立完成作業(yè)，不準(zhǔn)抄襲其他人或者請人代做，如有雷同作業(yè)，成績以零分計！題目一：單片機電子時鐘設(shè)計準(zhǔn)那么：設(shè)計一個基于51單片機或STM單片機的電子時鐘，并且能夠?qū)崿F(xiàn)時分秒的顯示和調(diào)節(jié)撰寫要求：〔1〕首先介紹課題背景，并進(jìn)行需求分析及可行性分析，包括軟硬件功能分配、核心器件的選型等；〔2〕對系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計，包括硬件功能模塊劃分、電路原理圖設(shè)計等；〔3〕對系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計，選用匯編語言或C語言編寫程序，給出軟件開發(fā)流程；〔4〕總結(jié)：需要說明的問題以及設(shè)計的心得體會。目錄第一章基于51系列單片機的電子時鐘設(shè)計與制作的概述-5-1．設(shè)計任務(wù)與要求-5-2．方案設(shè)計選擇-6-3．系統(tǒng)主要方框圖-7-第二章硬件單元電路設(shè)計與參數(shù)計算-7-1．電源電路-7-2．單片機最小系統(tǒng)電路-7-3．按鍵電路-8-4．時鐘電路-9-5．LCD1602顯示電路-10-6．軟件設(shè)計流程圖-11-7．總原理圖-11-第三章仿真測試-12-第四章程序-13-第五章心得體會-19-第一章基于51系列單片機的電子時鐘設(shè)計與制作的概述前言目前，單片機正朝著高性能和多品種方向開展趨勢將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面開展。下面是單片機的主要開展趨勢。單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大局部功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。經(jīng)多方查閱資料、反復(fù)論證設(shè)計出了這款簡單實用的單片機電子時鐘。1．設(shè)計任務(wù)與要求〔1〕首先介紹課題背景，并進(jìn)行需求分析及可行性分析，包括軟硬件功能分配、核心器件的選型等；〔2〕對系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計，包括硬件功能模塊劃分、電路原理圖設(shè)計等；〔3〕對系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計，選用匯編語言或C語言編寫程序，給出軟件開發(fā)流程；〔4〕總結(jié)：需要說明的問題以及設(shè)計的心得體會。2．方案設(shè)計選擇根據(jù)上述設(shè)計要求，結(jié)合現(xiàn)有元件，利用集成芯片完成具有以上功能的電路。1〕由于需要準(zhǔn)確顯示時鐘日歷〔年月日時分秒〕，這里對于顯示的選擇比擬： 〔1〕數(shù)碼管顯示，優(yōu)點價格廉價，但是不能顯示復(fù)雜的英文，顯示出來很大，布線不易，不美觀?！?〕LCD1602,價格適中，可以顯示復(fù)雜的英文，功耗不大，外觀較小，計較符合〔3〕LCD12864,彩屏，如果用這些，可以顯示中文，還用一些圖片，但是價格較高，秉著合理利用的原那么，不大材小用，決定放棄。2〕由于需要準(zhǔn)確顯示時鐘日歷〔年月日時分秒〕，這里對應(yīng)時鐘的選擇作出比擬： 〔1〕可以利用單片機自己自帶的定時器精確定時,在通過軟件控制,這樣就減少了硬件的本錢,但是這樣需要晶振絕對的穩(wěn)定,而且掉電數(shù)據(jù)不保存,還沒有年月星期的自動調(diào)整功能,對程序的要求很高,不易控制. (2)DS1302它可以對年、月、日、周、日、時、分、秒進(jìn)行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能。不必在程序上做太多的處理,與單片機的接口簡單,掉電有備用電池用來供電保存數(shù)據(jù)。所以非常適合要求3〕單片機的選型 〔1〕DSP〔digitalsignalprocessor〕是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。但是對于我們來說，一個是它需要你熟悉它，會運用，這個我們還沒有到達(dá)。就算我們會用，在一個問題是價格貴，買不起，封裝不是DIP的，不易實驗，所以又是大材小用，很沒有必要選擇這么高級的。 〔2〕AT89S82是一款非常流行的單片機了，很適合我們的任務(wù)所需，但是他的下載電路并不是那么的簡單，再說這個是國外生產(chǎn)的，何必用呢？ 〔3〕STC89C52RC是非常值得推薦的，STC是在深圳的一家8051單片機設(shè)計生產(chǎn)公司。STC系列的單片機現(xiàn)在在中國的51單片機市場上占有較大比例。宏晶科技現(xiàn)已成長為全球最大的8051單片機設(shè)計公司，完完全全的中國制造，它是AT89S52的增強版本，技術(shù)成熟，運用穩(wěn)定，下載電路非常方便，很適合我們選擇用5V電源STC89C52RC3．系統(tǒng)主要方框圖5V電源STC89C52RC按鍵按鍵液晶顯示時鐘芯片液晶顯示時鐘芯片硬件單元電路設(shè)計與參數(shù)計算1.電源電路圖中J1為電源插座，S5為帶鎖開關(guān)，要特別主意這來個的封裝，很容易錯。利用外部電源直接提供5V直流電源接入電源接口，再通過帶鎖開關(guān)控制導(dǎo)通情況。圖中LED起到指示作用，當(dāng)通電時亮，電阻為限流作用一般接220~1K，不接后果很嚴(yán)重，LED只亮一下。2．單片機最小系統(tǒng)電路關(guān)于最小系統(tǒng)和STC89C52RC單片機的介紹網(wǎng)上有很多,非常容易搜到,這里就不累贅!這里討論幾個問題:1〕要使STC89C52RC復(fù)位需要兩個機器周期的高電平,我們用的是12M晶振，那么一個機器周期為1/12M=1uS，當(dāng)S4按下時，C3迅速導(dǎo)通通電，此時9腳為高電平，松開后電容要電，起到延時的作用，t=C3*(R8+R2)=0.11S>2uS,足夠為復(fù)位提供搞電平2〕三點式電容震蕩是單片機所用到的，這里只是外面接兩個電容而已，電容要求小于47P,,一般晶振不大于48M3〕相對余AT的單片機STC下載簡單多了，這里只是引出了四條線，分別為VCC,GND,TXD,RXD,只需四根線就可以完成下載，而卻可以通過引出的端口對板上供電。3．按鍵電路按鍵電路主要是別忘了加上拉電阻，要不就不穩(wěn)定了，這里用了四個按鍵作為功能鍵，一個按鍵作為復(fù)位鍵對應(yīng)分別為：S0功能選擇，S1減，S2加，S3確認(rèn)，S4復(fù)位。4．時鐘電路DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達(dá)～。采用雙電源供電〔主電源和備用電源〕，可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖1所示及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。1.各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng)時，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2<Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE開始控制字訪問移位存放器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?．LCD1602顯示電路LCD1602可以顯示16*2=32個字符，也可以用來顯示一些漢字圖片〔利用取模軟件提取〕，原理圖中的可調(diào)電阻是用來調(diào)節(jié)字符顯示的亮度的，調(diào)節(jié)是要有耐心，應(yīng)為用到的是精密可調(diào)電阻，這個需要轉(zhuǎn)很多圈，不容易顯示出來，注意不能跳到太亮，要不很容易燒掉液晶，下面為接口說明，一般不顯示很可能是程序的問題和可調(diào)電阻沒有調(diào)節(jié)好，至于介紹網(wǎng)上很容易找到。6．軟件設(shè)計流程圖開機開機開機畫面顯示開機畫面顯示N是否有按鍵按下N是否有按鍵按下YY檢測那個按鍵按下檢測那個按鍵按下減鍵功能選擇鍵復(fù)位鍵確認(rèn)鍵加減減鍵功能選擇鍵復(fù)位鍵確認(rèn)鍵加減7．總原理圖第三章仿真測試〔1〕首先在protues中仿真調(diào)好，在程序中要特別注意與硬件中引腳對應(yīng)上〔2〕按鍵的測試比擬簡單，只要你對應(yīng)的按鍵能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能就可以，不可以，那么肯定是硬件或者連接線的問題了?！?〕元件清單原件名稱數(shù)量原件名稱數(shù)量STC89C52RC1103可調(diào)電阻1DS13021102排阻〔9腳〕1DS13021KΩ電阻1LCD1602110KΩ電阻230P電容212M晶振1Ω電阻1小按鍵110uF電容2470Ω電阻1104電容3100uF電容2470uF電容21KΩ電阻12第四章程序.ORG0000H;程序開始入口LJMPSTARTORG0003H;外中斷0中斷程序入口RETIORG000BH;定時器T0中斷程序入口LJMPINTT0;跳至INTTO執(zhí)行ORG0013H;外中斷1中斷程序入口RETIORG001BH;定時器T1中斷程序入口LJMPINTT1ORG0023H;串行中斷程序入口地址RETI;主程序;START:MOVR0,#70H;70給R0,清70-7FH顯示內(nèi)存MOVR7,#0FHCLEARDISP:MOV@R0,#00H;0給R0中的數(shù)為地址的內(nèi)存中存放(70H)INCR0DJNZR7,CLEARDISPMOV78H,#2;默認(rèn)時間為12:00,鬧鐘5:00MOV79H,#1MOV74H,#2;防止上電時數(shù)碼管顯示00小時MOV75H,#1MOV66H,#1;中斷退出時66H為1時,分、時計時單元數(shù)據(jù)移入顯存標(biāo)志MOV68H,#1;上電默認(rèn)鬧鐘開狀態(tài)MOV7DH,#6;鬧鐘時十位MOV7CH,#3MOV69H,#0MOV7AH,#0AH;放入"熄滅符"數(shù)據(jù)MOVTMOD,#11H;設(shè)T0、T1為16位定時器MOVTL0,#0B0H;50MS定時初值〔T0計時用〕MOVTH0,#3CHSETBEA;總中斷開放SETBET0;允許T0中斷SETBTR0;T0定時器開始計時MOVR4,#14H;1秒定時用初值〔50MS×20〕START1:LCALLDISPLAY;顯示子程序LCALLBEEP;鬧鐘查詢JNBP1.7,SET;時間鬧鐘調(diào)整系統(tǒng);NFLAG:MOVA,68H;設(shè)置鬧鐘開關(guān)狀態(tài)CJNEA,#1,BEE68MOV68H,#0JMPE6BEE68:MOV68H,#1E6:MOV66H,#8;中斷退出66H不為1時分、時計時單元數(shù)據(jù)移入顯存標(biāo)志MOV72H,7BHMOV73H,7CHMOV74H,7DHMOV75H,7EHLCALLDDLLCALLDDLMOV72H,68HMOV73H,69HMOV74H,7AHMOV75H,7AHLCALLDDLLCALLDDLMOV66H,#1LJMPSTART1SETTIME:LCALLDDLJBP1.7,NFLAG;鍵按下時間小于1秒，設(shè)置鬧鐘開關(guān)狀態(tài)并查看鬧鐘時間,不關(guān)走時,確保準(zhǔn)確,大于1秒調(diào)時MOVTL1,#0B0H;T1閃爍定時初值MOVTH1,#3CHMOVR2,#06H;進(jìn)入調(diào)時狀態(tài)，賦閃爍定時初值MOV66H,#8;調(diào)鬧鐘時保持走時,關(guān)閉時鐘顯示數(shù)據(jù)SETBET1;允許T1中斷SETBTR1;開啟定時器T1SET1:LCALLDISPLAY;調(diào)用顯示,防止鍵按下無顯示MOVR5,#00H;清設(shè)置類型閃爍標(biāo)志SETN1:INCR5;鬧鐘分調(diào)整SET5:LCALLDISPLAYJBP1.7,SET5SEETN1:LCALLDDL;有鍵按下大于1秒分時間連續(xù)加(0.5秒加1),小于1秒轉(zhuǎn)調(diào)時狀態(tài)JBP1.7,SET6;鍵釋放查詢,鍵釋放自動轉(zhuǎn)調(diào)時MOVR0,#7CHLCALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#60H,HHN1HHN1:JCSEETN1LCALLCLR0JMPSEETN1SET6:INCR5;鬧鐘時調(diào)整SEET6:LCALLDISPLAYJBP1.7,SEET6SEETNH1:LCALLDDLJBP1.7,SETFMOVR0,#7EHLCALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#24H,HOUU1HOUU1:JCSEETNH1LCALLCLR0JMPSEETNH1SETF:LCALLDISPLAYJBP1.7,SETFLCALLDDLJNBP1.7,SETOUT;短按調(diào)時,長按退出CLRET0CLRTR0MOV70H,#00H;設(shè)定后的時間從00秒開始走時MOV71H,#00HINCR5SET3:LCALLDISPLAYJBP1.7,SET3SETMM:LCALLDDLJBP1.7,SET4MOVR0,#77HLCALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#60H,MMHMMH:JCSETMMLCALLCLR0AJMPSETMMSET4:INCR5SEET4:LCALLDISPLAYJBP1.7,SEET4SETHH:LCALLDDLJBP1.7,SETOUT1MOVR0,#79HLCALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#24H,HOUUHOUU:JCSETHHLCALLCLR0AJMPSETHHSETOUT1:SETBET0SETBTR0;計時開始SETOUT:MOVR5,#00H;清設(shè)置類型閃爍標(biāo)志CLRTR1;關(guān)閉T1CLRET1;關(guān)T1中斷MOV66H,#1SETOUT2:LCALLDISPLAYJNBP1.7,SETOUT2LJMPSTART1;延時1秒鐘;DDL:MOV18H,#36DDL0:MOV17H,#239DDL1:LCALLDISPLAYDJNZ17H,DDL1DJNZ18H,DDL0RET;T0中斷程序;INTT0:PUSHACC;打包PUSHPSWCLRET0CLRTR0MOVA,#0B7HADDA,TL0MOVTL0,AMOVA,#3CHADDCA,TH0MOVTH0,ASETBTR0DJNZR4,OUTT0;20次中斷未到中斷退出ADDSS:MOVR4,#14H;20次中斷到〔1秒〕重賦初值MOVR0,#71H;指向秒計時單元〔70-71H〕ACALLADD1;調(diào)用加1程序〔加1秒操作〕MOVA,R3;秒數(shù)據(jù)放入A〔R3為2位十進(jìn)制數(shù)組合〕CLRC;清進(jìn)位標(biāo)志CJNEA,#60H,ADDMMADDMM:JCOUTT01;小于60秒退出ACALLCLR0;等于或大于60秒清0MOVR0,#77H;指向分計時單元〔76H-77H〕ACALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#60H,ADDHHADDHH:JCOUTT0ACALLCLR0MOVR0,#79H;指向小時計時單元〔78H-79H〕ACALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#24H,HOURHOUR:JCOUTT0ACALLCLR0OUTT0:MOVA,66H;查詢標(biāo)志CJNEA,#1,OUTT01MOV72H,76H;中斷退出時將分、時計時單元數(shù)據(jù)移入對應(yīng)顯示單元MOV73H,77HMOV74H,78HMOV75H,79HOUTT01:POPPSW;出棧POPACCSETBET0;開放T0RETI;中斷返回;加1程序;ADD1:MOVA,@R0;取當(dāng)前計時單元數(shù)據(jù)到ADECR0;指向前一地址SWAPA;A中數(shù)據(jù)高四位與低四位交換ORLA,@R0;前一地址中數(shù)據(jù)放入A中低四位ADDA,#01H;A加1操作DAA;十進(jìn)制調(diào)整MOVR3,A;移入R3存放器ANLA,#0FH;高四位變0MOV@R0,A;放回前一地址單元MOVA,R3;取回R3中暫存數(shù)據(jù)INCR0;指向當(dāng)前地址單元SWAPA;A中數(shù)據(jù)高四位與低四位交換ANLA,#0FH;高四位變0MOV@R0,A;數(shù)據(jù)放入當(dāng)削地址單元中RETCLR0:CLRCCLRA;清累加器MOV@R0,A;清當(dāng)前地址單元DECR0;指向前一地址MOV@R0,A;前一地址單元清0RET;子程序返回;調(diào)時閃爍程序;INTT1:PUSHACCPUSHPSWMOVTL1,#0B0HMOVTH1,#3CHDJNZR2,INTT1OUT;0.3秒未到退出中斷〔50MS中斷6次〕JB02H,FLASH1;02H位為1時顯示單元"熄滅"MOVA,R5CJNEA,#01H,NLJMPNNN1NL:CJNEA,#02H,NL1LJMPNNN1NL1:CJNEA,#03H,NL2LJMPNLLNL2:CJNEA,#04H,INTT1OUTLJMPNLLNLL:MOV72H,76HMOV73H,77HMOV74H,78HMOV75H,79HAJMPINTT1OUTNNN1:MOV72H,7BHMOV73H,7CHMOV74H,7DHMOV75H,7EHINTT1OUT:POPPSW;恢復(fù)現(xiàn)場POPACCRETI;中斷退出FLASH1:MOVA,R5CJNEA,#01H,MLLJMPMNN1ML:CJNEA,#02H,ML1LJMPMNN2ML1:CJNEA,#03H,MNLJMPMLLMN:CJNEA,#04H,INTT1OUTLJMPMHLMLL:MOV72H,7AHMOV73H,7AH;顯示單元〔72-73H〕，將不顯示分?jǐn)?shù)據(jù)MOV74H,78HMOV75H,79HAJMPINTT1OUTMHL:MOV72H,76HMOV73H,77HMOV74H,7AH;顯示單元〔74-75H〕，小時數(shù)據(jù)將不顯示MOV75H,7AHAJMPINTT1OUTMNN1:MOV72H,7AHMOV73H,7AH;顯示單元〔72-73H〕，將不顯示鬧鐘分?jǐn)?shù)據(jù)MOV74H,7DHMOV75H,7EHAJMPINTT1OUTMNN2:MOV72H,7BHMOV73H,7CHMOV74H,7AHMOV75H,7AH;顯示單元〔74-75H〕，鬧鐘小時數(shù)據(jù)將不顯示AJMPINTT1OUT;顯示;DISPLAY:MOV