《片机课程设计》word版.docx

前言时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟一、 设计方案1、数字时钟方案本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。2、数码管显示方案方案一：静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。但本设计只显示时分两位，可以用静态显示。二、硬件部分1、STC89C51单片机介绍STC89C51单片机是由深圳宏晶公司代理销售的一款MCU，是由美国设计生产的一种低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8kbytes的可反复写的FlashROM和128bytes的RAM，2个16位定时计数器5。 STC89C51单片机内部主要包括累加器ACC(有时也简称为A)、程序状态字PSW、地址指示器DPTR、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、寄存器、并行I/O接口P0P3、定时器/计数器、串行I/O接口以及定时控制逻辑电路等。这些部件通过内部总线联接起来，构成一个完整的微型计算机。其管脚图如图所示。C51单片机管脚结构图VCC：电源。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程 序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作 输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻 拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存 储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器 的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器 时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时， /EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。2、上电按钮复位电路 本设计采用上电按钮复位电路：首先经过上电复位，当按下按键时，RST直接与VCC相连，为高电平形成复位，同时电解电容被电路放电；按键松开时，VCC对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然是复位，充电完成后，电容相当于开路，RST为低电平，单片机芯片正常工作。其中电阻R2决定了电容充电的时间，R2越大则充电时间长，复位信号从VCC回落到0V的时间也长。3、晶振电路本设计晶振电路采用12M的晶振。晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。单片机的晶振并不是只能用12M，只要不超过20M就行，在准许的范围内，晶振越大，单片机运行越快，还有用12M的就是好算时间，因为一个机器周期为1/12时钟周期，所以这样用12M的话，一个时钟周期为12us，那么定时器计一次数就是1us了，电容范围在20-40pF之间，这里连接的是30pF的电容。机器周期=10*晶振周期=12*系统时钟周期4、显示电路 就时钟而言，通常可采用液晶显示或数码管显示。由于一般的段式液晶屏，需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性相对较差；对于具有驱动电路和微处理器接口的液晶显示模块（字符或点阵），一般多采用并行接口，对微处理器的接口要求较高，占用资源多。本时钟采用数码管显示方式。数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、价格便宜等优点，而且市场上也有专门的时钟显示组合数码管。对于实时时钟而言，显示显然是另一个重要的环节。通常LED显示有两种方式：动态显示和静态显示。静态显示的优点是程序简单、显示亮度有保证、单片机CPU的开销小，节约CPU的工作时间。但占有I/O口线多，每一个LED都要占有一个I/O口，硬件开销大，电路复杂。需要几个LED就必须占有几个并行口，比较适用于LED数量较少的场合。当然当LED数量较多的时候，可以使用单片机的串行口通过移位寄存器的方式加以解决，但程序编写比较麻烦。三、 流程图主程序开始设定定时器常数，开中断显示时间到1秒？T0中断现场保护重装定时器初值满16次否？满24小时否？满60秒否？满60分否？恢复现场时值加1时缓冲单元清零秒值加1分缓冲单元清零秒缓冲单元清零分值加1结束扫描键盘否调用显示程序 有键按下？是调用显示程序否有键按下？是求取键号返回键盘扫描程序流程图四、程序 ORG 0000H SJMP MAIN ORG 000BH LJMP ITOP ORG 0030HMAIN: MOV 50H,#0FFH ;按键信息初始化为未按键状态 MOV 30H,#1 ;月单元 MOV 31H,#1 ;日单元 MOV 32H,#0 ;时单元 MOV 33H,#0 ;分单元 MOV 34H,#0 ;秒单元 MOV 2FH,#16 ;2FH为十六分之一秒计数单元 CLR 20H.1 ;校正状态标志清零，为正常走时状态 SETB 20H.0 ;时间/日期标志置1 MOV TMOD,#01H ;置T0工作于方式1 MOV TH0,#0BH ;采用12M晶振，定时十六分之一秒 MOV TL0,#0DCH ;装载定时器初值 MOV IE,#82H ; 允许中断 SETB TR0 ;启动定时器 SJMP $ITOP: PUSH PSW ;现场保护 PUSH ACC MOV TH0,#0BH MOV TL0,#0DCH DJNZ 2FH,KEY ;计数开始 MOV 2FH,#16 ;十六分之一秒计数单元 MOV A,34H ADD A,#01H ;在09之间，加01H DA A ;进行十进制调整 MOV 34H,A ;送到秒计数单元 CJNE A,#60H,KEY ;未到六十秒转移到KEY，到了则顺序往下执行 MOV 34H,#00H ;秒单元清零 MOV A,33H ;分单元加1，并做十进制调整 ADD A,#01H DA A MOV 33H,A ;送到分计数单元 CJNE A,#60H,KEY ;未到六十分转移到KEY MOV 33H,#00H ;分单元清零 MOV A,32H ;时单元加1，并做十进制调整 ADD A,#01H DA A MOV 32H,A ;送到时单元 CJNE A,#24H,KEY ;未到二十四小时转移，到了则顺序往下执行 MOV 32H,#00H ;时单元清零 MOV A,31H ;日单元加1，并做十进制调整 ADD A,#01H DA A MOV 31H,A ;送到日单元 CJNE A,#31H,KEY ;未到三十一天转移 MOV 31H,#01H ;日单元变为一 MOV A,30H ;月单元加1，并做十进制调整 ADD A,#01H DA A MOV 30H,A ;送到月单元 CJNE A,#12H,KEY ;未到十二个月转移 MOV 30H,#01H ;月单元变为一KEY: JNB 20H.1,ZOUSHI ;判断是否校正状态，不是，则转非校正状态 LJMP JIAOSHI ;是，则转为校正状态ZOUSHI: MOV A,P1 CJNE A,50H,KEY1 ;判断是否与上次按键相同，不相同则转移到KEY LJMP NONE1 ;相同则不断判键KEY1: MOV 50H,A ;保存上次按键信息 JNB ACC.4,SWITCH1 ;是否按下切换键 JNB ACC.5,SET1 ;是否为校正键 LJMP NONE1 ;没按与无效键均不作判断SWITCH1:CPL 20H.0 ;时间与日期的转换NONE1: JNB 20H.0,DATE1 ;判断日期与时间的标志 MOV 3BH,32H ;将时间送到显示缓冲区 MOV 3AH,33H LJMP DISPDATE1: MOV 3BH,30H ;将日期送到显示缓冲区 MOV 3AH,31H LJMP DISPSET1: SETB 20H.1 ;切换到校正标志 MOV 21H,#0 ;校正指针并请零 CLR 20H.0 ;选择日期标志 MOV 3BH,30H ;将日期送到显示缓冲区 MOV 3AH,31H LJMP DISPJIAOSHI:MOV A,P1 CJNE A,50H,KEY2 ;判断是否与上次按键相同 LJMP NONE2 ;若相同则不能判断按键KEY2: MOV 50H,A ;保存上次按键信息 JNB ACC.5,SET2 ;是否为校正键 JNB ACC.6,ADD2 ;是否为加键 JNB ACC.7,SURE ;是否为确定键 LJMP NONE2 ;空操作SET2: INC 21H ;校正指针并自动加1 ANL 21H,#03H SJMP NONE2ADD2: MOV A,#30H ;指向需要校正的指针 ADD A,21H MOV R0,A MOV A,R0 ;需要校正的指针并自动加1 ADD A,#1 DA A MOV R0,A CJNE R0,#30H,DATE ;判断月是否校正完成，校正完成跳转日 CJNE R0,#13H,NONE2 MOV R0,#1 SJMP NONE2DATE: CJNE R0,#31H,HOUR ;判断日是否校正完成，完成则跳转到时 CJNE R0,#32H,NONE2 MOV R0,#1 SJMP NONE2HOUR: CJNE R0,#32H,MIN ;判断时是否校正完成，完成则跳转到分 CJNE R0,#24H,NONE2 MOV R0,#0 SJMP NONE2MIN: CJNE R0,#60H,NONE2 ;校正分 MOV R0,#0 SJMP NONE2SURE: CLR 20H.1 ;校时完成跳转到走时标志 SJMP TIME2NONE2: JNB 21H.1,DATE2 ;判断送到显示缓冲区的是时间还是日期TIME2: SETB 20H.0 ;时间/日期标志置1，为显示时间状态 MOV 3BH,32H ;时间送到显示缓冲区 MOV 3AH,33H LJMP DISPDATE2: CLR 20H.0 ;时间/日期标志位清零，为显示日期状态 MOV 3BH,30H ;日期送到显示缓冲区 MOV 3AH,31H DISP: MOV A,3BH ;显示缓冲区中的内容分解为四位BCD码依次放入43H40H单元 ANL A,#0F0H SWAP A MOV 43H,A MOV A,3BH ANL A,#0FH MOV 42H,A MOV A,3AH ANL A,#0F0H SWAP A MOV 41H,A MOV A,3AH ANL A,#0FH MOV 40H,A JNB 20H.1,DISP1 ;不是校正状态，正常显示，否则校正状态下，闪烁显示 JNB 2FH.3,DISP1 ;若2FH.3为0正常显示，若2FH.3为1，校正内容对应的BCD码单元送熄灭码 JNB 21H.0,N1 ;从校正指针判断送熄灭码的单元，为0高两位传送，为1低两位传送 MOV 40H,#0AH MOV 41H,#0AH SJMP DISP1N1: MOV 42H,#0AH MOV 43H,#0AH LJMP DISP1DISP1: MOV DPTR,#TAB ;指向表单 MOV A,43H ;查最高位 MOVC A,A+DPTR CJNE A,#09H,NEXT1 ;判断最高位是否为0 MOV A,#0FFH ;为0 则给熄灭码NEXT1: MOV SBUF,A ;传送到数码管上，串行静态显示 JNB TI,$ CLR TI MOV A,42H ;查第二位 MOVC A,A+DPTR MOV C,2FH.3 ;判断并改变小数点，并判断半秒亮半秒灭 ANL C,20H.0 MOV ACC.0,C MOV SBUF,A ;传送到数码管上 JNB TI,$ ;等待传输完毕 CLR TI ;允许继续传输 MOV A,41H ;查第三位 MOVC A,A+DPTR ;查显示数据对应段码 JB 20H.0,NEXT2 ;判断时间/日期标志 CJNE A,#09H,NEXT2 ; 日期灭0，时间状太不灭0 MOV A,#0FFHNEXT2: MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV A,40H ;查第四位 MOVC A,A+DPT