单片机原理及应用课程设计-基于单片机的教学用电子打铃器电路设计

科信学院 课程设计说明书课程设计说明书 （2010 /2011 学年第二学期） 课程名称 ：单片机原理及应用课程设计 题 目：基于单片机的教学用电子打铃器电路设计 专业班级 ： 电子信息工程 0801 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 设计周数 ： 两周 设计成绩 ： 2011 年 6 月 23 日 1 目目 录录 1 1、课程设计目的、课程设计目的.2 2 2 2、总体设计、总体设计.2 2 2.12.1 模块模块设计设计.2 2 2.22.2 程序流程图程序流程图.2 2 3 3、硬件单元设计硬件单元设计.4 4 3.13.1 电路设计总原理图电路设计总原理图 .4 4 3.23.2 各模块电路设计各模块电路设计 .4 4 3.2.13.2.1 键盘扫描模块键盘扫描模块.4 4 3.2.23.2.2 时钟和复位模块时钟和复位模块.4 4 3.2.33.2.3 显示模块显示模块.5 5 3.2.43.2.4 响铃模块响铃模块.6 6 4 4、软件设计、软件设计.7 7 4 4. .1 1 键盘扫描程序键盘扫描程序.8 8 4.24.2 数码管显示程序数码管显示程序.1 10 0 4 4. .3 3 主程序主程序.1 11 1 4 4.4.4 响铃程序响铃程序.12 5 5、课程设计总结、课程设计总结.1 15 5 6 6、参考文献、参考文献.1 16 6 2 1 1课程设计目的课程设计目的 通过设计学习单片机最小系统的基本设计方法，掌握单片机应用系统的开发调试过程。 （1）学习常用单片机开发工具功能、特点和使用方法。 （2）学会单片机控制系统程序的编制和调试方法。 （3）设计单片机打铃器硬件电路，绘制出电路原理图。 （4）编制并调试出键盘扫描程序和显示驱动程序。 （5）掌握单片机定时器的基本用法，编制出定时中断程序。 （6）要求设计具有电子时钟功能，并能显示时间值、课程节数。 2 2总体设计总体设计 2.12.1 模块设计模块设计 教学用电子打铃器主要由80C51单片机、键盘扫描模块、时钟和复位模块、打铃器模 块、八段数码管显示模块等组成。运用汇编语言来控制单片机80C51来实现、动态数码显 示等功能。且本设计中的80C51单片机是整个工作过程的核心，是整个设计灵魂，它控制 了脉冲时序的产生，显示信号的发送控制显示LED的选择。 所用到的芯片元器件：80C51 单片机， 3 个按键，1 个蜂鸣器，4 个八段 LED 数码管 80C51是一种带4K字节存储器（的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。 2.22.2程序流程图程序流程图 图2.2(1) 主程序流 图2.2(1) 主程序程序流程图 开始 初始化参数设置 调用显示子程序 调用打铃对比程序 调用键盘子程序 3 图2.2(2) 定时中断程序流程图 4 3.3.硬件单元设计硬件单元设计 3.13.1 电路设计总原理图电路设计总原理图 图图3.13.1 总体原理图 3 3. .2 2 各各模模块块电电路路设设计计 3 3. .2 2. .1 1 键键盘盘扫扫描描模模块块 利用四个按键进行校时，按键 K是调整时间选择，按键 K进行小时加 1，按键 K进行分钟加 ,按键K4则调整时间结束返回主程序， K1接P1.1，K2接P1.2,K3接 P1.3，K4接P1.4。 5 3.2.23.2.2 时钟和复位模块时钟和复位模块 图3.2.2 时钟和复位模块 3.2.33.2.3 显示模块及芯片说明显示模块及芯片说明 根据设计要求系统需要 4 个共阳，数码管显示电路使用0的动态显示功 能。4 个八段（、） ，数码管分别显示： “时” 、 “分” ，用二极管的“点”作为时、分的间隔。该系统采用共阳极数码管，对于共阳极数码 管，其公共端必须接高电平。当打铃的时候四个数码管中前三个不显示数据，最后一个显 6 示课程节数。 图3.2.3 显示模块 3.2.43.2.4 响铃模块响铃模块 打铃电路（接 P3.7）：当前时间与程序设定时间相同时，P3.7 端输出高电平的方波， 即打铃。每次响铃时间是 60S。 7 图 3.2.4 响铃模块 4 4软件设计软件设计 中断服务程序通过定时器T0（工作方式为1），实现一日的24小时，首先得初始化，正 常工作，主函数调用数码管显示程序显示当前时间，然后调用打铃对比函数，若当前时间 与系统设定打铃时间相同是，响应打铃程序。当需要对时间校正时，可以通过按键扫描处 理程序进行校时。 /程序初始化程序初始化/ ALBALB EQUEQU 20H20H/打铃设置标志打铃设置标志 BUFBUF EQUEQU 30H30H/30-33h/30-33h连续四个字节存放显示器数据连续四个字节存放显示器数据 HOURHOUR EQUEQU 34H34H /存放小时变量存放小时变量 MINMIN EQUEQU 35H35H/ 存放分钟变量存放分钟变量 SECSEC EQUEQU 36H36H/存放秒钟变量存放秒钟变量 DEDADEDA EQUEQU 37H37H / 存放存放5ms5ms计数值计数值 HHHH EQUEQU 38H38H / 打铃设置小时变量打铃设置小时变量 MMMM EQUEQU 39H39H/打铃设置分钟变量打铃设置分钟变量 ; ;按键输入引脚按键输入引脚 K1K1 EQUEQU P1.1P1.1 K2K2 EQUEQU P1.2P1.2 K3K3 EQUEQU P1.3P1.3 K4K4 EQUEQU P1.4P1.4 ; ;蜂鸣器和指示灯引脚定义蜂鸣器和指示灯引脚定义 SPKSPK EQUEQU P1.5P1.5 8 WLEDWLED EQUEQU P1.0P1.0 /工作指示灯引脚定义工作指示灯引脚定义 ORGORG 00H00H lJMPlJMP MAINMAIN ORGORG 0BH0BH lJMPlJMP T0_SRVT0_SRV /主程序入口主程序入口/ MAIN:MAIN: CLRCLR ALBALB /清除闹铃标志清除闹铃标志 MOVMOV A,#80HA,#80H /加载显示器初始值数据加载显示器初始值数据 MOVMOV P0,AP0,A ACALLACALL BZBZ ;ACALL;ACALL BZBZ ACALLACALL LED_BLLED_BL ACALLACALL DELAY1DELAY1 ; ;定时器定时器T0T0的初始化的初始化 ACALLACALL INITINIT LOOP:LOOP: ACALLACALL CONVCONV ACALLACALL DISPDISP LOOP2:LOOP2: ACALLACALL CONVCONV ACALLACALL LD1LD1/查询打铃时间查询打铃时间 MOVMOV A,MINA,MIN CJNECJNE A,#10,AGNA,#10,AGN JMPJMP LOOP2LOOP2 AGN:AGN: 9 CJNECJNE A,#55,LOOP3A,#55,LOOP3 JMPJMP LOOP2LOOP2 LOOP3:LOOP3: JBJB K1,M1K1,M1 JNBJNB K1,$K1,$ ACALLACALL SETTIMESETTIME M1:M1: JMPJMP LOOPLOOP jmpjmp looploop ACALLACALL DISPDISP LD1:LD1: MOVMOV A,HOURA,HOUR CLRCLR C C SUBBSUBB A,#8A,#8 MOVMOV DPTR,#TALEDPTR,#TALE MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR CJNECJNE A,HOUR,LLA,HOUR,LL MOVMOV A,MINA,MIN CJNECJNE A,#10,LA,#10,L ACALLACALL BZBZ MOVMOV A,HOURA,HOUR 10 CLRCLR C C SUBBSUBB A,#8A,#8 MOVMOV DPTR,#TABLE2DPTR,#TABLE2 MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR MOVMOV P0,AP0,A ACALLACALL DELAYDELAY L:L: CJNECJNE A,#55,LLA,#55,LL ACALLACALL BZBZ MOVMOV A,HOURA,HOUR CLRCLR C C SUBBSUBB A,#8A,#8 MOVMOV DPTR,#TABLE2DPTR,#TABLE2 MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR MOVMOV P0,AP0,A ACALLACALL DELAYDELAY LL:LL: RETRET TALE:TALE: DBDB 08H,09H,0AH,0BH08H,09H,0AH,0BH TABLE2:TABLE2: DBDB 0F9H,0A4H,0B0H,99H0F9H,0A4H,0B0H,99H /实现走动功能的的子程序实现走动功能的的子程序/ DELAY1:DELAY1: MOVMOV TMOD,#00000001BTMOD,#00000001B /延时延时60ms60ms的子程序的子程序 设置设置T0T0工作在模式工作在模式1 1 MOVMOV IE,#10000010BIE,#10000010B /启用定时器启用定时器T0T0中断产生中断产生 / MOVMOV TCON,#00010000BTCON,#00010000B /打开打开T0T0并将其设置为定时器并将其设置为定时器 MOVMOV TL0,#LOW(65536-5000)TL0,#LOW(65536-5000) /直接带公式法设置直接带公式法设置T0T0的初值，此方法为简便的初值，此方法为简便 11 方法方法 MOVMOV TH0,#HIGH(65536-5000)TH0,#HIGH(65536-5000) SETBSETB TR0TR0 /若若TF0TF0为为1 1时代表时代表T0T0定时器计数已满，有溢出程定时器计数已满，有溢出程 序往下进行序往下进行 /若若TF0TF0为为0 0时将一直循环这条程序语句；时将一直循环这条程序语句； RETRET ; ;中断服务程序中断服务程序 T0_SRV:T0_SRV:/定时器定时器T0T0计时中断程序每隔计时中断程序每隔5ms5ms中断一次中断一次 PUSHPUSH ACCACC MOVMOV TL0,#LOW(65536-5000)TL0,#LOW(65536-5000) /直接带公式法设置直接带公式法设置T0T0的初值，此方法为简便方法的初值，此方法为简便方法 MOVMOV TH0,#HIGH(65536-5000)TH0,#HIGH(65536-5000) /MOV/MOV TL0,#(8192-5000)MODTL0,#(8192-5000)MOD 3232/重加载初始值重加载初始值 /MOV/MOV TH0,#(8192-50000)/32TH0,#(8192-50000)/32 INCINC DEDADEDA ; ;秒输出秒输出 MOVMOV A,DEDAA,DEDA CJNECJNE A,#200,TT1A,#200,TT1 MOVMOV DEDA,#0DEDA,#0 CPLCPL WLEDWLED /LED/LED灯亮灭变换灯亮灭变换 INCINC SECSEC MOVMOV A,SECA,SEC CJNECJNE A,#60,TT1A,#60,TT1 /是否是否1 1分钟到了分钟到了 ; ;分输出分输出 INCINC MINMIN /分计数加一分计数加一 MOVMOV SEC,#0SEC,#0 /秒计数清零秒计数清零 12 MOVMOV A,MINA,MIN CJNECJNE A,#60,TT1A,#60,TT1 /看是否一小时到了看是否一小时到了 ; ;时输出时输出 INCINC HOURHOUR MOVMOV MIN,#0MIN,#0 MOVMOV A,HOURA,HOUR CJNECJNE A,#24,TT1A,#24,TT1 MOVMOV SEC,#0SEC,#0 MOVMOV MIN,#0MIN,#0 MOVMOV HOUR,#0HOUR,#0 TT1:TT1: POPPOP ACCACC RETIRETI /实现显示功能的子程序实现显示功能的子程序/ CONV:CONV: ; ;转换小时数据转换小时数据/通过通过DIVDIV指令进行十进制计时处理，并将中断程序处理后的数据分别存指令进行十进制计时处理，并将中断程序处理后的数据分别存 放入数码管显示内存中放入数码管显示内存中 /其中其中BUF,BUF+1BUF,BUF+1存放小时；存放小时；BUF+2,BUF+3BUF+2,BUF+3存放分钟存放分钟 、 MOVMOV A,HOURA,HOUR MOVMOV B,#10B,#10 DIVDIV ABAB/将将HOURHOUR内的值转换为十位和个位分别表示的十进制数字，便于用两位内的值转换为十位和个位分别表示的十进制数字，便于用两位 数码管显示出来小时值数码管显示出来小时值 MOVMOV DPTR,#TABLEDPTR,#TABLE /DPTR/DPTR指针指向表的首地址指针指向表的首地址 MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR MOVMOV BUF,ABUF,A MOVMOV A,BA,B MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR 13 MOVMOV BUF+1,ABUF+1,A MOVMOV A,MINA,MIN /开始转换分钟开始转换分钟 MOVMOV B,#10B,#10 DIVDIV ABAB MOVMOV DPTR,#TABLEDPTR,#TABLE MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR MOVMOV BUF+2,ABUF+2,A MOVMOV A,BA,B MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR MOVMOV BUF+3,ABUF+3,A RETRET /共阳极数码管字符转换笔段码表共阳极数码管字符转换笔段码表/ TABLE:TABLE: DBDB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H0C0H,0F9H,0A4H,0B0H DBDB 99H,92H,82H,0F8H99H,92H,82H,0F8H DBDB 80H,90H,88H,83H80H,90H,88H,83H DBDB 0C6H,0A1H,86H,8EH0C6H,0A1H,86H,8EH /共阴极共阴极/ / TABLE:TABLE: /DB/DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H3FH,06H,5BH,4FH,66H /DB/DB 6DH,7DH,07H,7FH6DH,7DH,07H,7FH /DB/DB 6FH,77H,7CH,39H6FH,77H,7CH,39H /DB/DB 5EH,79H,71H5EH,79H,71H /扫描显示子程序扫描显示子程序/ /实际四个数码管是在轮流显示的，每一刻都只有一个数码管亮，利用人的视觉暂留来使实际四个数码管是在轮流显示的，每一刻都只有一个数码管亮，利用人的视觉暂留来使 14 人感觉是在同时显示人感觉是在同时显示 DISP:DISP: MOVMOV R0,#BUFR0,#BUF /指向显示器缓冲区起始地址，即存入十位上小时地址指向显示器缓冲区起始地址，即存入十位上小时地址 MOVMOV R2,#4R2,#4 /扫描四次扫描四次 MOVMOV A,#00001000BA,#00001000B /扫描初值，只是使扫描初值，只是使p2.3p2.3口打开口打开 S1:S1: MOVMOV P2,AP2,A MOVMOV A,R0A,R0 MOVMOV P0,AP0,A MOVMOV A,P2A,P2 MOVMOV R5,#2R5,#2 ACALLACALL DELAYDELAY /延时延时, ,以便显示字符稳定以便显示字符稳定 ;EX:XXXX1011;EX:XXXX1011 RRRR A A /A/A向右移动一位向右移动一位 INCINC R0R0 /指向指向BUF+1BUF+1 DJNZDJNZ R2,S1R2,S1 /判断是否执行了四次扫描判断是否执行了四次扫描 RETRET /实现调整时间子程序实现调整时间子程序/ ; ;设置目前时间设置目前时间 SETTIME:SETTIME: CLRCLR TR0TR0 /定时器暂停定时器暂停 MOVMOV SEC,#0SEC,#0 /秒钟变量清零秒钟变量清零 L0:L0: ACALLACALL DISPDISP /调用扫描显示子程序调用扫描显示子程序 JBJB K2,L1K2,L1 /K2/K2等于一时跳转到等于一时跳转到L1L1 JNBJNB K2,$K2,$ /若按下若按下K2K2则等待放开则等待放开 15 ;K2;K2小时调整小时调整 INCINC HOURHOUR MOVMOV A,HOURA,HOUR CJNECJNE A,#24,L11A,#24,L11 /是否到了是否到了2424小时，不到跳转到小时，不到跳转到L11L11 MOVMOV HOUR,#0HOUR,#0 /小时变量清零小时变量清零 L11:L11: ACALLACALL CONVCONV /转换显示数据转换显示数据 ACALLACALL DISPDISP /扫描显示扫描显示 JMPJMP L0L0 L1:L1: JBJB K3,L2K3,L2 JNBJNB K3,$K3,$ ;K3;K3分钟调整分钟调整 INCINC MINMIN MOVMOV A,MINA,MIN CJNECJNE A,#60,L21A,#60,L21 MOVMOV MIN,#0MIN,#0 L21:L21: ACALLACALL CONVCONV ACALLACALL DISPDISP JMPJMP L0L0 L2:JBL2:JB K4,L0K4,L0 /未按下未按下K4K4则继续扫描则继续扫描 JNBJNB K4,$K4,$ ACALLACALL BZBZ /蜂鸣器响一声蜂鸣器响一声 ;K4;K4设置完成设置完成 ACALLACALL LED_BLLED_BL /LED/LED闪动闪动 SETBSETB TR0TR0 /启动定时器启动定时器 RETRET /延时子程序延时子程序/ 16 /DELAY:MOV/DELAY:MOV R5,#20R5,#20 /延时延时0.5s0.5s的延时子程序；所输出的频率是下一个延时子的延时子程序；所输出的频率是下一个延时子 程序的程序的2 2倍；倍； /LAY2:/LAY2: MOVMOV R6,#100R6,#100 /LAY1:/LAY1: MOVMOV R7,#100R7,#100 / DJNZDJNZ R7,$R7,$ / DJNZDJNZ R6,LAY1R6,LAY1 / DJNZDJNZ R5,LAY2R5,LAY2 / RETRET DELAY:DELAY: /延时时间是：延时时间是：2msX(R5)2msX(R5) MOVMOV R6,#10R6,#10 D1:MOVD1:MOV R7,#100R7,#100 DJNZDJNZ R7,$R7,$ DJNZDJNZ R6,D1R6,D1 DJNZDJNZ R5,DELAYR5,DELAY RETRET /工作指示灯工作指示灯/ LED_BL:LED_BL: /工作指示灯闪烁工作指示灯闪烁 MOVMOV R4,#6R4,#6 LE1:CPLLE1:CPL WLEDWLED MOVMOV R5,#25R5,#25 /延时延时50ms50ms ACALLACALL DELAYDELAY DJNZDJNZ R4,LE1R4,LE1 RETRET /计数单元清计数单元清0 0子程序子程序/ INIT:INIT: MOVMOV DEDA,#0DEDA,#0 17 MOVMOV SEC,#0SEC,#0 MOVMOV MIN,#9MIN,#9 MOVMOV HOUR,#8HOUR,#8 RETRET /蜂鸣器蜂鸣器/ BZ:MOVBZ:MOV R6,#250R6,#250 /使蜂鸣器响一声使蜂鸣器响一声 B1:ACALLB1:ACALL DEXDEX CPLCPL SPKSPK DJNZDJNZ R6,B1R6,B1 MOVMOV R5,#50R5,#50 ; ; CLRCLR P2.2P2.2 ;CLR;CLR P2.3P2.3 ACALLACALL DELAYDELAY RETRET /蜂鸣器短暂延时子程序蜂鸣器短暂延时子程序/ DEX:MOVDEX:MOV R7,#180R7,#180 DE1:NOPDE1:NOP DJNZDJNZ R7,DE1R7,DE1 RETRET /加载打铃时间子程序加载打铃时间子程序/ CONVA:CONVA: MOVMOV A,HHA,HH MOVMOV B,#10B,#10 DIVDIV ABAB/将将HOURHOUR内的值转换为十位和个位分别表示的十进制数字，便于用两位内的值转换为十位和个位分别表示的十进制数字，便于用两位 数码管显示出来小时值数码管显示出来小时值 MOVMOV DPTR,#TABLEDPTR,#TABLE /DPTR/DPTR指针指向表的首地址指针指向表的首地址 MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR MOVMOV BUF,ABUF,A MOVMOV A,BA,B MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR 18 MOVMOV BUF+1,ABUF+1,A MOVMOV A,MMA,MM /开始转换分钟开始转换分钟 MOVMOV B,#10B,#10 DIVDIV ABAB MOVMOV DPTR,#TABLEDPTR,#TABLE MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR MOVMOV BUF+2,ABUF+2,A MOVMOV A,BA,B MOVCMOVC A,A+DPTRA,A+DPTR MOVMOV BUF+3,ABUF+3,A RETRET /设置打铃时间子程序设置打铃时间子程序/ SET_ATIME:SET_ATIME: ACALLACALL CONVACONVA NO:NO: ACALLACALL DISPDISP ;K2;K2调整小时调整小时 JBJB K2,N1K2,N1 JNBJNB K2,$K2,$ INCINC HHHH MOVMOV A,HHA,HH CJNECJNE A,#24,N11A,#24,N11 MOVMOV HH,#0HH,#0 N11:N11: ACALLACALL CONVACONVA ACALLACALL DISPDISP JMPJMP NONO ;K3;K3调整分钟时间调整分钟时间 N1:JBN1:JB K3,N2K3,N2 JNBJNB K3,$K3,$ 19 INCINC MMMM MOVMOV A,MMA,MM CJNECJNE A,#60,N21A,#60,N21 MOVMOV MM,#0MM,#0 N21:ACALLN21:ACALL CONVACONVA /加载打铃时间数据加载打铃时间数据 ACALLACALL DISPDISP JMPJMP NONO ;K4;K4设置完成设置完成 N2:JBN2:JB K1,NOK1,NO JNBJNB K1,$K1,$ ; ;设置完成设置完成 ACALLACALL LED_BLLED_BL ACALLACALL CONVCONV /加载现在时间数据加载现在时间数据 CPLCPL ALBALB /此处为判断是否启用闹铃此处为判断是否启用闹铃 JNBJNB ALB,M31ALB,M31 ACALLACALL BZBZ ACALLACALL BZBZ ACALLACALL BZBZ/连鸣三声为启用闹铃连鸣三声为启用闹铃 JMPJMP LOOPLOOP M31:M31: ACALLACALL BZBZ /闹铃停止，发出一声闹铃停止，发出一声 JMPJMP LOOPLOOP RETRET /执行闹铃时间处理子程序