单片机原理与应用设计报告.doc

单片机原理与应用设计报告电子时钟一、 设计题目基于单片机的电子时钟二、 设计目标1. 掌握74LS273 8D锁存器的工作原理,并能与7SEG-BCD七段码显示器连接,做成可调节的电子表，简单的了解单片机对显示器的控制过程；能在此基础上做成可调节的万年历。 2. 了解定时器中断服务子程序和外中断服务子程序各个程序段所实现的功能。 3. 懂得怎样修改各个标志位，能准确的理解程序运行时的两种状态： （1）计数状态：由主程序进入定时器中断子程序，产生当前时间，然后显示。 （2）修改状态：用户按键时间有两种可能，按下XW，即使XW=0； 在主程序中执行踏步命令时，这时，直接由主程序进入外中断1服务子程序XW;在执行 T1中断服务时，这时，由于INT1优先级比T1中断优先级高，可以暂停T1子程序，进入XW子程序。 4. 掌握手动调节时的步骤，并能找准实现功能的语句在程序中的准确位置；在实践中找到下列问题的答案：（1）当程序处在计数状态时，从低位到高位是否有进位？当程序处在修改状态时呢？（2）程序是怎样实现从十进制到BCD码的转换的，为什么要实现这样的转换。（3）怎样判断程序选用的是哪个寄存器组，如果要改变寄存器组，应该修改哪些操作。（4）如果更改了中断次数，数据的显示会受到这样的影响。（5）什么时候出发外中断，当外中断不被触发时，程序将执行什么样的操作。三、 设计思路与方法1、设计思路采用24小时标准计时制，显示时、分妙；6位LED数码管从左到右分别显示时、分、秒（各占用2位），开始计时时为000000，到235959后变成000000。计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5妙进行蜂鸣报时。有校时功能，可以分别对时及时进行单独校时，使其校正到标准时间；键盘上选定3个键分别作为小时、分、秒的调校键。每按一次键，对应的显示值便加1。分、秒、加到59后变为00；小时加到23后再按键即变为00再调校时均摊不向上一单位进位（例如分加到59后变为00；但小时不发生改变）。2、设计方法系统由AT89C51、LED 数码管、按键、发光二极管等部分构成，能实现时间的调整、定时时间的设定，输出等功能。系统的功能由键盘上XW、JIA 完成。定时器T1中断服务子程序功能：每到1S，对内存单元70H到73H加1；把用二进制形式表示的当前时间转换为BCD码形式，存放在内存53H到50H单元中；显示当前时间。外中断INT1中断服务子程序功能是按照用户选择的位修改当前时间。接收用户按键后，移动标志位，根据标志位对秒或分或小时进行修改。然后把用二进制形式表示的当前时间转换为BCD码形式，存放在内存53H到50H单元中；显示当前时间。四、 程序使用说明 该程序默认的时间初值是23时49分51秒。启动仿真软件，此时显示的时间为23时49分51秒，在定时器T1中断服务子程序的作用下，每0.5s自动修改时间。这时用户可以按XW及JIA两个按钮更改当前时间。按下XW键，可以选择要修改的位，按下JIA键，对选中的位进行加1操作，修改完成之后，再按下XW键对其它位进行修改。具体如下： 第一次按下XW时，可以修改秒。 第二次按下XW时，可以修改分。 第三次按下XW时，可以修改时。 无论每次修改与否，必须使XW键为1，再按一次JIA键，退出子程序。例如：若用户修改分钟的值，按键过程如下：第一次按下XW键（使XW键为0），进入子程序；使XW键为1，再按一次JIA键，退出子程序；第二次按下XW键（使XW键为0），按一次JIA键，这样修改的就是分钟的值五、 电路图、程序流程图及说明（一）电路图及说明该电子表的总体电路图如图一所示，其中包括单片机AT89C51、七段码显示器7SEGBCDGRN、锁存器74LS273、晶振CRYSTAL、瓷片电容CAP、电解电容CAPELEC、电阻RES、电源、地线及按钮。如图1所示。图1 电子时钟总电路图1、显示器的显示原理： 数码管需要驱动电路来驱动数码管的各个段码才能显示我们需要的数字。根据数码管的驱动方式不同，可以分为静态驱动和动态驱动两种方式。静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。是指每个数码管的第一个段码都是由同一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二十进制译码器译码进行驱动。动态显示驱动：动态驱动是数码管是单片机中应用最为广泛的一种驱动方式。动态驱动是将所有数码管的八个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，各选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出这形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，哪个数码管会显示字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示的过程中，每位数码管的点亮时间为12ms。动态显示的效果和静态显示是一样的，但能节省大量的I/O端口，而且功耗更低。2、74LS273的工作原理（1）74LS273是8位数据/地址锁存器，,1脚是复位CLR,低电平有效,11脚是时钟(脉冲)输入端, D0D7为数据输入端，Q0Q7为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。（2）单片机把数据从P1口送出至D端，即74LS273的8位输入端相连，所以74LS273的输入端D0D7对应P1.7P1.0。（3）数据线的输入输出关系如下：a、当1脚是低电平时,无论有无脉冲,数据输入端(D端)是高电平或低电平,输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位; b、当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上.（4）74LS273是8位数据/地址锁存器，它是一种清除功能的8D触发器：a.1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位;b.当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。(5) 扩展口地址确定原则，只要保证P2.0为“0” 。其他地址位或“0”或“1”即可。如地址用FEFFH(无效位全为“1”)，用0000H(无效位全为“0”)。输出程序段：MOV A, #data ；数据AMOV DPTR, #0FEFFH ；I/O地址DPTRMOVX DPTR, A ；WR为低电平，数据74LS273口输出输入程序段：MOV DPTR, #OFEFFH ；I/O地址DPTRMOVX A, DPTR ；RD为低电平，74LS244接口数据读入内部RAM图2 74LS273管脚图（二）程序流程图及其说明程序由3个模块组成：主程序、定时器T1中断服务子程序、外中断INT1中断服务子程序。外中断1优先级高于T1中断优先级。1、主程序流程及解析图3 主程序流程图主程序功能：初始化，等待中断。2、外中断INT1服务子程序流程及解析图4 外中断服务子程序外中断INT1服务中断子程序是按照用户选择的位修改当前时间。接收用户按键后，移动标志位，根据标志位对秒、分或小时进行修改。把二进制形式表示的当前时间转换为BCD码形式，存放在内存53H到50H单元中；显示当前时间。3、定时器中断T1服务子程序流程及解析图5 定时器中断子程序定时器T1中断服务子程序：每到1S，对内存单元70H到72加1；把二进制形式表示的当前时间转换为BCD码形式，存放在内存53H到50H单元中；显示当前时间。4、数据转换子程序流程及解析图6 数据转换子程序数据转换子程序把用二进制形式表示的当前时间转换为BCD码形式，存放在内存53H到50H单元中。5、数据显示子程序流程及解析图7 数据显示子程序将显示缓冲区内容送到P1口显示，显示当前时间。六、参考文献1张俊谟主编.单片机教程.北京.航天航空大学出版社2006.2李亚伯主编.数字电路与系统.北京.电子工业出版社.1998.3张俊谟. 单片机中级教程原理与应用（第2版）.北京航空航天大学出版社.2007.4 童本敏等编.标准集成电路数据手册.北京.电子工业出版社. 5 马忠梅,籍顺心,张凯等.单片机的C语言应用程序设计M.北京.北京航空航天大学出版社.2001.143164.6 胡伟，季晓衡.单片机C程序设计及应用实例M.北京人民邮电出版社.2003.470478.七、 总结体会这次课程设计根据课题要求，复习了这学期所学的单片机内容，通过查询相关的资料，简要的了解一下。虽然老师上课讲过，但并非听懂了所有有关知识。根据课程设计的要求和自己通过参考有关资料拟的方案，写好程序流程图，在程序流程图的基础上，根据芯片的功能写出相应的程序，达到能够实现所要求的功能的目的。 在写程序时，在每条指令后都写好注释，以便在程序出错的检查过程中可以更容易查找得到。这次的单片机课程设计重点是理论与实际的相结合，不单单只是书上的一条条分离的指令。通过这次设计让我更系统的了解了各个指令以及单片机的扩展内容，为这次的期末考试有了进一步的准备。学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在学期末单片机课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对单片机的更深理解，而且还及时、真正的做到了学以致用。刚开始进行课程设计的时候，我表现出了极大的热情。上网查资料、询问高年级同学的经验，我时刻猜测着我会从中获得什么，这是一个难得的锻炼机会。通过实践，我领悟到了很多以前不知道的东西，可以说是受益匪浅。虽然时间不是很长，但是还是有不少长进，这不仅是局限在程序设计的功能实现上，更多的是对程序设计的技巧的追求上。八 、附录ORG 0SJMP STARORG 0013H ；外部中断1LJMP XWORG 001BH ；定时器T1LJMP TLSTARTORG 30HSTAR: ；设置寄存器区CLR RS0 ；主程序，初始化，等待中断CLR RS1MOV SP, #30H ；设置堆栈MOV TMOD, #10HSETB PX1 ；外中断优先级高CLR IT1 ；外中断申请信号，低电平MOV IE, #8CH ；中断寻址寄存器MOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0H MOV 40H, #10 ；中断次数MOV 20H, #80H ；标志位MOV 72H, #23 ；时MOV 71H, #49 ；分MOV 70H, #51 ；秒SETB P3.3 ；设置为输入状态，P3口为准双向口SETB P3.4SETB TR1 E01:SJMP E01XW:PUSH ACC ；外中断服务子程序MOV A, 20H ；移动标志位并更改内容JB ACC.2, E60RL AMOV 20H, ASJMP E20E60:MOV 20H, #1E20:JNB P3.4, E20 ；检测JIA下降沿，等待变成1E30:JB P3.4, E30 ；等待变成0JB P3.3, E33 ；JIA下降沿时，若P3.3为1，则退出子程序MOV A, 20H ；开始修改JB 20H.2, E32JB 20H.1, E31 ；T1产生当前时间INC 70HMOV A, 70HCJNE A, #60, BTODMOV 70H, #0SJMP BTODE31:INC 71HMOV A, 71HCJNE A, #60, BTODMOV 71H, #0SJMP BTODE32:INC 72HMOV A, 72HCJNE A, #24, BTODMOV 72H, #0BTOD:ACALL BTOD5ACALL DISPSJMP E20E33:POP ACCRETIBTOD5:MOV R0, #70H ；数据转换子程序，把二进制压缩成BCD码MOV R1, #50HBTOD1:MOV A, R0 ；计数单元地址R0MOV B, #10DIV ABMOV R1, B ；显示缓冲区单元地址R1SWAP AORL A, R1MOV R1, AINC R1INC R0CJNE R0, #73H, BTOD1RET ；数据转换子程序结束DISP:MOV R1, #50H ；显示子程序MOV A, R1MOV P1, ACLR P3.2 ；产生锁存信号SETB P3.2NOPINC R1MOV A, R1MOV P1, ACLR P3.1SETB P3.1NOPINC R1MOV A, R1MOV P1, ACLR P3.0SETB P3.0 ；显示子程序结束RETTLSTART: ；定时中断服务子程序S