毕业设计（论文）-基于单片机的数字时钟设计.doc

目 录摘 要1第1章 引言2第2章 单片机32.1 MCS-51单片机简介32.2 MCS-51系列单片机32.3 MCS-51单片机中断系统的结构32.4单片机应用4第3章 课程设计原理63.1设计要求63.2 AT89C51的单片机简介63.3系统设计原理图7第4章 程序流程图及源程序84.1流程图84.2源程序8第5章 结束语17参考文献1818摘 要近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善本次做的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件（2个3位共阳数码管，8个限流电阻，一个发光二极管和一个蜂鸣器）和应用程序（proteus软件和KEIL编译软件），构成相应的应用系统。关键词：单片机；AT89C51；proteus软件；KEIL编译软件 第1章 引言20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。第2章 单片机2.1 MCS-51单片机简介MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。2.2 MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机分为两大系列，即51子系列与52子系列。51子系列：基本型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8031、8051、8751、8951。52子系列：增强型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8032、8052、8752、8952。这两大系列单片机的主要硬件特性如下表：上表中可以看到，8031、8031、8032、80C32片内是没有ROM的，对应着上表看，我们可以发现，51系列的单片机的RAM大小为128B，52系列的RAM大小为256B，51系列的计数器为两个16位的，52系列的计数器为三个16位计数器。51系列的中断源为5个，52系列的中断源为6个。2.3 MCS-51单片机中断系统的结构5个中断源的符号、名称及产生的条件如下：INT0：外部中断0，由P32端口线引入，低电平或下跳沿引起。INT1：外部中断1，由P33端口线引入，低电平或下跳沿引起。T0：定时器计数器0中断，由T0计满回零引起。T1：定时器计数器l中断，由T1计满回零引起。TIRI：串行IO中断，串行端口完成一帧字符发送接收后引起。MCS-51单片机中断系统的结构：图2-1 中断系统结构2.4单片机应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：(1)单片机在智能仪表中的应用单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。(2)单片机在机电一体化中的应用机电一体化是械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。(3)单片机在实时控制中的应用单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。 (4)单片机在分布式多机系统中的应用在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。 (5)单片机在人类生活中的应用自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。第3章 课程设计原理3.1设计要求单片机控制的数字钟的硬件结构与软件设计,给出了汇编语言源程序。此数字钟是一个将“时”、“分”、“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。显示器件选用LED七段数码管。在译码显示电路输出的驱动下，显示出清晰、直观的数字符号。针对数字钟会产生走时误差的现象，在电路中就设计有有校准时间功能的电路。使用动态数码显示的方法，运用独立式按键识别过程，按“时”，“分”，“秒”数据送出显示处理方法。（1）具有时、分、秒计数显示功能，以24小时循环（2）LED数码管显示时、分、秒的个位和十位（3）可以在任意时刻校准时间（4）能够完成时间的显示、定时闹钟、复位等功能3.2 AT89C51的单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案图3-1 引脚图3.3系统设计原理图图3-2 仿真图通过S1、S2、S3和S4四个按键，对时间进行修改和闹钟的设置，S0控制闹钟的启动和停止。按下S1键显示闹钟，松开后显示时间；按下S4键进入时间修改模式，再按S4键时间的时加1，按S2分加1，调整结束后按下S1恢复正常显示；按下S3键进入闹钟修改模式，再按S3键闹钟的时加1，按S2分加1，调整结束后按下S1恢复正常显示。第4章 程序流程图及源程序4.1流程图初始化 主程序YS0闭合NN响铃判断Y显示时间时间调整响铃YS4按下NY闹钟调整S3按下NNS1按下Y显示闹钟图4-1流程图4.2源程序ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP TIME;*初始化*START: MOV SP, #50H MOV 20H,#00H ;定义秒 MOV 21H,#00H ;定义分 MOV 22H,#00H ;定义时 MOV 23H,#01H ;定义闹钟分钟 MOV 24H,#01H ;定义闹钟小时 MOV 25H,#00H MOV 26H,#01H MOV 30H,#00H ;BCD SECOND MOV 31H,#00H MOV 32H,#00H ;BCD MINUTE MOV 33H,#00H MOV 34H,#00H ;BCD HOUR MOV 35H,#00H MOV 36H,#01H MOV 37H,#00H MOV 38H,#01H MOV 39H,#00H MOV 50H,#00H ;按键次数 MOV TMOD,#01H ;16位计数器 MOV TH0, #03CH ;赋初值 MOV TL0, #0B0H MOV IE, #87H ;中断允许 SETB TR0 ;启动T0 MOV R2,#14H MOV P2,#0FFH;*主程序*MAIN: JB P1.4,GB LCALL TIMEPRO ;调用闹钟判断GB: LCALL DISPLAY1;调用时间显示 JB P1.3,M1 ;P1.3=1时转移 S4没有按下 LCALL SETTIME ;调用SETTIME调时子程序 LJMP MAINM1: JB P1.2,M2 ;P1 g.2=1时转移S3 LCALL SETATIME ;调用SETATIME子程序 LJMP MAINM2: JB P1.0,M4 ;P1.01时转移 S1 LCALL LOOKATIME ;调用LOOKATIME显示闹钟子程序M4: LJMP MAIN;*延时子程序*DELAY: MOV R4,#030HDL00: MOV R5,#0FFHDL11: MOV R6,#9HDL12: DJNZ R6,DL12 DJNZ R5,DL11 DJNZ R4,DL00 RET;*时间调整*SETTIME: ;设置时间L0: LCALL DISPLAY1MM1: JB P1.3,L1 ;P1.3=1时转移 MOV C,P1.3 JC MM1 LCALL DELAY1 ;延时 JC MM1MSTOP1: MOV C,P1.3 ;P1.3为0时转移 JNC MSTOP1 LCALL DELAY1 ;延时 MOV A,50H INC 50H CJNE A,#00H,HJ1 LJMP L0HJ1: MOV C,P1.3 JNC MSTOP1 INC 22H ;小时自加一 MOV A,22H CJNE A,#18H,GO12 ;小时计数循环 MOV 22H,#00H ;复位 MOV 34H,#00H MOV 35H,#00H LJMP L0L1: JB P1.1,L2 ;P1.1=1时转移 MOV C,P1.1 JC L1 LCALL DELAY1 ;延时 JC L1MSTOP2: MOV C,P1.1 ;P1.10时转移 JNC MSTOP2 LCALL DELAY1 ;延时 MOV C,P1.1 JNC MSTOP2 INC 21H ;分钟加一 MOV A,21H CJNE A,#3CH,GO11 ;分钟计数循环 MOV 21H,#00H ; 复位 MOV 32H,#00H MOV 33H,#00H LJMP L0 GO11: MOV B,#0AH DIV AB MOV 32H,B ; 将A的低4位存入32单元 MOV 33H,A ; 将A的高4位存入33单元 LJMP L0GO12: MOV B,#0AH DIV AB MOV 34H,B ;将A的低4位存入34单元 MOV 35H,A ; 将A的高4位存入35单元 LJMP L0L2: JB P1.0,L0 ; P1.01时转移 MOV C,P1.0 JC L2 LCALL DELAY1 ;延时 MOV C,P1.0 JC L2STOP1: MOV C,P1.0 ; P1.00时转移 JNC STOP1 LCALL DELAY1 ;延时 MOV C,P1.0 JNC STOP1 MOV 50H,#00H LJMP MAIN;*设置闹钟*SETATIME:LCALL DISPLAY2 ; 调用DISPLAY2显示闹钟N0: LCALL DISPLAY2MM2: JB P1.2,N1 ;P1.2=1时转移 MOV C,P1.2 JC MM2 LCALL DELAY1 ; 延时 JC MM2MSTOP3: MOV C,P1.2 ; P1.20时转移 JNC MSTOP3 LCALL DELAY1 ; 延时 MOV A,50H INC 50H CJNE A,#00H,HJ2 LJMP N0HJ2: MOV C,P1.2 JNC MSTOP3 INC 24H ;小时加一 MOV A,24H CJNE A,#24,GO22 ;小时计数循环 MOV 24H,#00H ;复位 MOV 38H,#00H MOV 39H,#00H LJMP N0N1: JB P1.1,N2 ;P1.11时转移 MOV C,P1.1 JC N1 LCALL DELAY1 ;延时 JC N1MSTOP4: MOV C,P1.1 ;P1.10时转移 JNC MSTOP4 LCALL DELAY1 ;延时 MOV C,P1.1 JNC MSTOP4 INC 23H ;分钟加一 MOV A,23H CJNE A,#60,GO21 ;分钟计数循环 MOV 23H,#00H ;复位 MOV 36H,#00H MOV 37H,#00H LJMP N0GO21: MOV B,#0AH DIV AB MOV 36H,B ;将A的低4位存入36单元 MOV 37H,A ;将A的高4位存入37单元 LJMP N0GO22: MOV B,#0AH DIV AB MOV 38H,B ;将A的低4位存入38单元 MOV 39H,A ;将A的高4位存入39单元 LJMP N0N2: JB P1.0 ,N0 ;P1.01时转移 MOV C,P1.0 JC N2 LCALL DELAY1 ;延时 MOV C,P1.0 JC N2STOP2: MOV C,P1.0 JNC STOP2 LCALL DELAY1 MOV C,P1.0 JNC STOP2 MOV 50H,#00H LJMP MAIN;*闹钟判断*TIMEPRO: MOV A,21H MOV B,23H CJNE A,B,BK ;判断定时闹钟的分钟 MOV A,22H MOV B,24H CJNE A,B,BK ;判断定时闹钟的小时 SETB 25H.0 MOV C,25H.0 LCALL TIMEOUT ;调用TIMEOUT BK:RET;*喇叭报警*TIMEOUT: X1: LCALL BZ ;调用喇叭响应程序 CLR 25H.0 ;调用喇叭响应程序结束 LCALL DELAY ;延时 CLR 25H.0 LJMP DISPLAY1 BZ:MOV C,25H.1 MOV P1.6,C CLR P1.7 MOV R7,#0FFH ;喇叭响应时间 T2: MOV R6,#0FFH T3: DJNZ R6,T3 DJNZ R7,T2 SETB P1.7 RET;*显示闹钟时间*LOOKATIME:LCALL DISPLAY2 MM: JNB P1.0,LOOKATIME LCALL DELAY1 LJMP MAINDELAY1: MOV R4,#14H ;时间延时DL001: MOV R5,#0FFHDL111: DJNZ R5,DL111 DJNZ R4,DL001 RET;*定时*TIME: PUSH ACC ;保护现场 PUSH PSW MOVTH0,#03CH ;初值 MOVTL0,#0B0H DJNZ R2,RET0 MOVR2,#14H MOV A,20H CPL 25H.1 CLR C INC A ;秒自加一 CJNE A,#3CH,GO1 ;秒计数循环 MOV 20H,#0 ;复位 MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV A,21H INC A ;分钟自加一 CJNE A,#3CH,GO2 ;分钟计数循环 MOV 21H,#0H ;复位 MOV 32H,#0 MOV 33H,#0 MOV A,22H INC A ;小时自加一 CJNE A,#18H,GO3 ;小时计数循环 MOV 22H,#00H ;复位 MOV 34H,#0 MOV 35H,#0 AJMP RET0GO1:MOV 20H,A MOV B,#0AH DIV AB MOV 31H,A ;将A的低4位存入31单元 MOV 30H,B ;将A的高4位存入30单元 AJMP RET0GO2: MOV 21H,A MOV B,#0AH DIV AB MOV 33H,A ;将A的低4位存入33单元 MOV 32H,B ;将A的高4位存入32单元 AJMPRET0GO3:MOV 22H,A MOV B,#0AH DIV AB MOV 35H,A ;将A的低4位存入35单元 MOV 34H,B ;将A的高4位存入34单元 AJMPRET0RET0: POP PSW ;恢复现场 POP ACC RETI;*显示子程序*DISPLAY1:MOV R0,#30H MOV R3,#0FEH MOV A,R3PLAY1: MOV P2,A MOV A,R0 ;取要显示的数据 MOV DPTR,#DSEG1 ;指向字形段码首地址 MOVC A,A+DPTR CJNE R0,#34H,PA ORL A,#80H PA:CJNE R0,#32H,PB ORL A,#80H PB:CPL A ;查表取字形段码 MOV P0,A ;指向P0口 LCALL DL1 MOV P2,#0FFH MOV A,R3 ;判断是否显示到最低位 RL A ;左移一位 JNB ACC.6,LD1 INC R0 ;缓冲器地址加一 MOV R3,A LJMP PLAY1LD1: RETDISPLAY2: PUSH ACC ;保护现场 PUSH PSW MOV R0,#36H MOV R3,#0FBH MOV A,R3PLAY2: MOV P2,A MOV A,R0 ;取要显示的数据 MOV DPTR,#DSEG1 ;指向字形段码首地址 MOVC A,A+DPTR CJNE R0,#38H,PP ORL A,#80H PP:CPL A ;查表取字形段码 MOV P0,A ;指向P0口 LCALL DL1 ;调用DL1 MOV P2,#0FFH MOV A,R3 ;判断是否显示到最低位 RL A ;左移一位 JNB ACC.6,LD2 INC R0 ;缓冲器地址加一 MOV R3,A LJMP PLAY2 ;调用PLAY2LD2: POP PSW POP ACC ;恢复现场 RET ;*DELAY*DL1: MOV R7,#20HDL: MOV R6,#20HDL6: DJNZ R6,$ DJNZ R7,DL RETDSEG1: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H ;七段码表 DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH END第5