单片机课程设计-电子时钟.doc

17单片机课程设计 单片机课程设计专 业：电气工程及其自动化 设计题目： 电子时钟 班级：电自0841学生姓名： 学号： 35 指导教师： 分院院长： 教研室主任： 一、课程设计任务书 单片机课程设计要求及完成任务：（一）单片机课程设计题目：电子时钟控制系统设计温度控制系统设计交通灯控制系统设计 （二）课程设计要求：1、以上设计题目，每个参加设计的学生任选其一完成；2、单片机课程设计项目的硬件电路、程序，学生自行设计完成；3、本课程设计要求，完成硬件电路设计，系统调试成功；4、设计结束撰写课程设计论文一份，并完成课程设计答辩；5、课程设计论文内容包括，课程设计题目；设计计划与方案论证；设计内容（含程序）；课程设计心得。二、设计提交材料：1电气施工图纸一张（1号图纸）。 2课程设计论文一份。 3课程设计任务书一份。三、设计依据参考资料：1李广弟,朱月秀,王秀山编著.单片机基础. 北京:北京航空航天大学出版社,20012 何立民编著.mcs-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,19993 蔡美琴等编著.mcs-51 单片机系统及应用.北京:高等教育出版社.1992四、设计进度（2011年6月26日至7月9日） 时间设计内容第1-2天查阅资料，方案比较、设计与论证，理论分析与计算第3-5天硬件焊接、单元电路调试第6-8天系统调试 第9-10天书写报告、答辩第1-2天查阅资料，方案比较、设计与论证，理论分析与计算五、答疑时间及地点新实验楼电气机房，新实验楼321全天答疑 第一章 程设计内容与要求分析11.1课程设计内容11.2 设计内容11.3 设计要求1第二章硬件设计及电路图22.1at89s51单片机的特性22.2 at89s51单片机的封装32.3存储空间32.4程序存储空间32.5数据存储空间32.6时钟电路42.7 stc10f04xe单片机主要性能特征：42.8硬件电路图5第三章 软件设计73.1 系统调试73.2系统分析83.3系统设计83.4时钟设定程序8第四章 单片机课程设计总结15参考文献：16第一章 程设计内容与要求分析1.1课程设计内容（1）课程设计项目电子时钟（led显示）1.2 设计内容（1）以mcs-51系列单片机为核心器件组成电子时钟控制系统；（2）利用提供单元模块构成硬件系统。1.3 设计要求（1）以stc89c51单片机为控制核心，用单片机内部定时器为时钟源，设计电子时钟，使用4位数码管显示时、分，用小数点的闪烁显示秒。（2）显示格式为：“xx。xx（3）用4个功能键操作来进行对时。可自行定义各键的功能，也 可按下述方式定义k1k4键的功能如下。k1功能键，每按下一次对应的led闪烁。k2移位键，每按下一次向后移一位。k3加1键。k4减1键。该题可扩展定时，闹钟等功能。第二章 硬件设计及电路图2.1at89s51单片机的特性atmel公司的at89s51芯片具有以下特性(1) 指令集合芯片引脚与intel公司的8051兼容(2) 4kb片内在系统可编程flash程序存储器(3) 时钟频率为033mhz(4) 128字节片内随机读写存储器（ram）(5) 32个可编程输入/输出引脚(6) 2个16位定时/计数器(7) 6个中断源，2级优先级(8) 全双工串行通信接口(9) 监视定时器(10) 2个数据指针2.2 at89s51单片机的封装at89s51单片机具有多种封装形式，包括pdip40、pdip42、plcc44、和tqfp44，最适合学校实验时使用的是pdip40封装形式，pdip40封装形式的单片机芯片可以很方便地使用面包板来组成应用电路。2.3存储空间at89s51单片机的程序存储空间和数据空间是分离的，每种存储空间的寻址范围都是64kb，上述存储空间在物理上可以被映射到4个区域：片内程序存储器和片外程序存储器，片内数据存储器和片外数据存储器，当存储空间映射为外部存储器时，包括程序空间和数据空间，at89s51单片机p0口得8个引脚，从p0.0到0.7，被用作地址总线的高8位。由于外部程序存储器和外部数据存储器的访问都是通过p0口和p2口实现。2.4程序存储空间程序存储空间可以被映射为内部程序存储器或者外部程序存储器，at89s51单片机内部具有的4kb程序存储器被映射到程序存储空间得0000h0fffh区间。这部分程序存储空间也可以被映射为外部程序存储空器，他具体被映射为那一种程序存储空器取决于引脚31所接的电平。2.5数据存储空间程序存储空间也可以被映射为内部数据存储器和外部数据存储器。进入不同的数据存储器时通过不同的指令来实现的，这点也程序存储器不一样。at89s51的内部数据存储器有256字节，他们被分成两部分：高128字节和低128字节。低128字节的内部数据存储器时真正的ram区，可以被用来写入或独处数据这一部分存储容量不是很大，但有很大的作用。它可以进一步被分为3部分。2.6时钟电路at89s51芯片的时钟频率可以在033mhz范围。单片机内部有一个可以构成振荡器的放大电路，在这个放大电路的对外引脚xtal2和xtal1接上晶体和电容就可以构成单片机的时钟电路。单片机的时钟频率从取决于警惕cry的频率，如果采用面包板来组装单片机应用电路，晶体cry的推荐值为12mhz一下，电容c2与c3的取值范围为30pf50pf,时钟电路采用晶体的目的是提高时钟频率从的稳定性。2.7 stc10f04xe单片机主要性能特征：（1）高速:1个时钟/机器周期,增强型8051内核,速度比普通8051快812倍（2）宽电压:5.54.1v/3.7v,3.6v2.4v/2.1v(stc11/10l系列)低功耗设计: 空闲模式(可由任意一个中断唤醒)（3）低功耗设计: 掉电模式(可由任意一个外部中断唤醒,可支持下降沿/低电平 和远程唤醒,stc11xx系列还可通过内部掉电唤醒专用定时器唤醒)（4）时钟:外部晶体或内部rc振荡器可选,在isp下载编程用户程序时设置1/2/4/8/12/16/32/48/60/62k字节片内flash程序存储器,擦写次数10万次以上（5）1280/512/256字节片内ram数据存储器（6）采用宏晶最新第六代加密技术（7）芯片内eeprom功能,擦写次数10万次以上超强抗干扰,超强抗静电,整机可轻松过2万伏静电测试（8）isp / iap,在系统可编程/在应用可编程,无需编程器/仿真器速度快,1个时钟/机器周期,可用低频晶振,大幅降低emi2个16位定时器,兼容普通8051的定时器t0/t11个独立波特率发生器(故无需t2做波特率发生器),缺省是t1做波特率发生器（9）输入/输出口多,最多有40个i/o,复位脚如当i/o口使用,可省去外部复位电路（10）可编程时钟输出功能,t0在p3.4输出时钟,t1在p3.5输出时钟,brt在p1.0输出时钟（11）超低功耗:硬件看门狗(wdt) 掉电模式:外部中断唤醒功耗0.1a,支持下降沿/低电平和远程唤醒 stc11xx系列增加了掉电唤醒专用定时器, 启动掉电唤醒定时器典型功耗2a（12）全双工异步串行口(uart), 兼容普通8051, 可当2个串口使用(串口可在p3与p1之间任意切换) 适用于电池供电系统,如水表,气表,便携设备等. (13)先进的指令集结构,兼容普通8051指令集,有硬件乘法/除法指令 空闲模式:典型功耗1.3ma (14)通用i/o口(36/40个),复位后为: 准双向口/弱上拉(普通8051传统i/o口) 正常工作模式:2ma - 7ma 可设置成四种模式:准双向口/弱上拉,推挽/强上拉,仅为输入/高阻,开漏在系统可编程,无需编程器,无需仿真器,可远程升级 每个i/o口驱动能力均可达到20ma,44/40管脚的ic建议整个芯片不要超过120ma,内部集成高可靠复位电路,复位脚设置为i/o口使用时,复位脚可浮空。2.8硬件电路图显示：采用共阳极led的动态显示方式，用扩展74ls164的并行输出做段选，74ls164的clk接p1.3，数据输入端接p1.2，通过软件编程，用p1.2、p1.3模拟移位寄存器工作方式。p1.4p1.7作位选。如图2-1所示。键盘：图2-2为键盘接口，采用线性键盘，p2.0，p2.1，p2.2，p2.3分别对应k1k4。第三章 软件设计3.1 系统调试我们通过软硬结合的方法调试系统，将已经运行成功的程序写到单片机中，通过对各个按键的按下进行调试与功能切换。过在电脑上使用wave编译器，进行程序的编程和编译，发现很多语法和逻辑的错误。通过这个编译器可以很好的发现并解决问题，程序调试完毕，编译没问题后，按住囊下载程序，并用并口下载线使电脑和单片机连接起来，将程序下载到单片机上，并进行测试，并分析程序，直到完成要求为止。我们通过软硬结合的方法调试系统，将已经运行成功的程序写到单片机中，通过对各个按键的按下进行调试与功能切换。过在电脑上使用wave编译器，进行程序的编程和编译，发现很多语法和逻辑的错误。通过这个编译器可以很好的发现并解决问题，程序调试完毕，编译没问题后，按住囊下载程序，并用并口下载线使电脑和单片机连接起来，将程序下载到单片机上，并进行测试，并分析程序，直到完成要求为止。我们通过软硬结合的方法调试系统，将已经运行成功的程序写到单片机中，通过对各个按键的按下进行调试与功能切换。过在电脑上使用wave编译器，进行程序的编程和编译，发现很多语法和逻辑的错误。通过这个编译器可以很好的发现并解决问题，程序调试完毕，编译没问题后，按住囊下载程序，并用并口下载线使电脑和单片机连接起来，将程序下载到单片机上，并进行测试，并分析程序，直到完成要求为止。3.2系统分析多功能数字钟就是基于单片机的特性来实现其功能的。本系统采用的单片机是at89s51号。开发板是ay系列单片机学习开发控制板，其上集成了2个数码管，8个led发光二极管，8个按键开关，主要实现可调整时间的24小时时钟，秒表和计时器。实验板上只有两个数码管且涉及到3个功能，所以必须加入按键操作以区分秒，分和小时的显示。秒表设计中实现百分秒计时，在两个数码管中显示百分秒数，超出1000毫秒，在二极管中显示进位，由于八个二极管所以一共以计时2的8次方秒。3.3系统设计本系统需实现三个功能，所以需要通过按键进行切换。秒表是一种精确计算时间的仪器，需要较高的精度，并要削去人为的抖动，防止因此产生的延时误差。所以开始设置初时置为00，等待按键按下，有键按下，就开始计时，同时数码管显示百分秒的跑动。等到再次有键按下时，停止计时，由于本实验只能做到255秒的计时（秒计时只能用8个led发光二极管的亮灭来显示），所以到达最大计时时间后，八个led发光二极管同时亮，数码管显示00，并发出警告，说明计时到达最大允许值。3.4时钟设定程序; hi equ 0x3c lo equ 0x0b0 co equ 20;50ms alb equ 20h.0 buf equ 30h hour equ 34h min equ 35h sec equ 36h deda equ 37h;20ms sec0 equ 38h hh equ 39h mm equ 3ah k1 equ p2. k2 equ p2.5 k3 equ p2.6 k4 equ p2.7 ry1 equ p1.0 ry2 equ p1.1 wled equ p1.2 org 0000h ljmp begin org 000bh ljmp t0_int org 0030hbegin: clr ry1 clr ry2 clr alb mov hh,#1 mov mm,#11min;lcall led_bl;led lcall init lcall init_timer lcall load_data lcall disploop: lcall time_pro lcall disp lcall key lcall delay ljmp loopkey: jb k1,m1 lcall set_time ljmp key_returnm1: jb k2,m2 lcall look_atime ljmp key_returnm2: jb k3,m3 lcall set_atime ljmp key_returnm3: jb k4,m4m4: ljmp key_returnkey_return: retled_bl:mov r4,#6le1:cpl wledmov r5,#5lcall delaydjnz r4,le1ret*/delay: mov r6,#200d1: mov r7,#100 djnz r7,$ djnz r6,d1;djnz r5,delay retdelay1:mov r4,#50ll: mov r3,#100 djnz r3,$ djnz r4,ll retinit: mov deda,#0;20ms mov sec0,#0 mov sec,#0 mov min,#0 mov hour,#0 retinit_timer: mov tmod,#01h setb ea setb et0 mov tl0,#lo mov th0,#hi setb tr0 retload_data: mov buf+3,#1 mov buf+2,#2 mov buf+1,#3 mov buf,#4 rett0_int: push acc mov tl0,#lo mov th0,#hi inc deda mov a,deda cjne a,#co,tt1 mov deda ,#0 ; lcall conv ; lcall disp inc sec mov a,sec cjne a,#60,tt1 inc min ;lcall conva ; lcall disp mov sec,#0 mov a,min cjne a,#60,tt1 mov sec,#0 mov min,#0tt1: pop acc retitime_pro: mov a,sec mov b,sec0 cjne a,b,ti1 ljmp ti2ti1: lcall conv mov sec0,secti2: jb alb,ti3 retti3: mov a,min mov b,hh cjne a,b,bk mov a,sec mov b,mm cjne a,b,bk lcall time_outbk: retconv: mov a,min mov b,#10 div ab mov buf+3,a mov buf+2,b mov a,sec mov b,#10 div ab mov buf+1,a mov buf,b retconva: mov a,hh mov b,#10 div ab mov buf+3,a mov buf+2,b mov a,mm mov b,#10 div ab mov buf+1,a mov buf,b rettime_out: retset_time: clr tr0 mov sec,#0l0: lcall disp lcall delay/ jb k2,l1 inc min mov a,min cjne a,#60,l11 mov min,#0l11: lcall conv lcall disp lcall delay/ ljmp l0l1: jb k3,l2 inc sec mov a,sec cjne a,#60,l21 mov sec,#0l21: lcall conv lcall disp lcall delay ljmp l0l2: jb k4,l0 jnb k4,$ setb tr0 retset_atime: lcall convan0: lcall disp lcall delay/ jb k2,n1 inc hh mov a,hh cjne a,#60,n11 mov hh,#0n11: lcall conva lcall disp lcall delay/ ljmp n0n1: jb k3,n2 inc mm mov a,mm cjne a,#60,n21 mov mm,#0n21: lcall conva lcall disp lcall delayljmp n0n2: jb k4,n0 jnb k4,$ lcall conv lcall delay retlook_atime: lcall conva; mov b,#0lo1: lcall disp lcall delay djnz b,lo1 lcall conv retdisp: mov r0,#buf mov r2,#4 mov scon,#00hdisp0:mov a,r0 mov dptr,#tbb movc a,a+dptr cjne r2,#2 ,a2 anl a,#7fh/a1: cjne r2,#3,a2 / anl a,#7fh;?a2: mov sbuf,a jnb ti,$ clr ti inc r0 djnz r2,disp0 ret tbb:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h db 80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h,86h,84hend第四章 单片机课程设