单片机课程设计——定时闹钟的设计1.doc

1 概述11设计目的本设计是一个定时闹钟，它仅使用单片的40引脚单片机完成闹钟的全部功能。设计目的是为了学习和巩固单片机知识，使对已学过的基础知识能有更深入的理解，学会独立思考、独立思考、独立工作，以及提高对所学应用基本理论分析和解决实际问题的能力。12设计任务本文设计的定时闹钟采用AT89S52芯片，用汇编语言进行编程，时、分、秒用6位LED数码管显示。在电路中通过四个按键S1、S2、S3和S4来进行定时和调时，定时时间到通过喇叭发出报警声。13设计系统的主要功能 能显示 时时分分秒秒。能够设置定时时间、 修改定时时间。到定时时间能发出报警2 系统总体方案及硬件设计2.1系统总体方案1）由于要显示数字时间，所以需要6位数码管。2）时间的定时用时钟电路，修改时间和定时用手动按键控制，报警声通过喇叭发出。3)AT89S52单片机加上外围器件（2个3位共阳数码管，8个限流电阻和一个蜂鸣器）和应用程序（ISIS 7 Professional软件和KEIL编译软件），构成相应的应用系统。2.2系统设计方框图晶振及复位按钮 单片机AT89S528个限流电阻蜂鸣器6位共阳数码管显示选位图1系统设计方框图2.3硬件设计2.3.1芯片：AT89S52AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。AT89S52管脚说明：图2 AT89S52管脚图VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P2口: P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管脚 备选功能：端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（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） RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。2.3.2蜂鸣器由P3.7口控制蜂鸣器，使其定时时间到能发出报警声。2.3.3时钟电路单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。本系统中AT89C51单片机采用内部时钟方式。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHz12MHz之间。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在20pF100pF之间取值。AT98S52单片机的时钟电路。如图3所示AT89S52图3限流电阻：8个220电阻控制按键：本系统要进行时间的调整和定时，因此用4个手动按键对其进行控制。2.3.4显示器模块的设计利用2个七段数码管6个选位引脚连接AT89C51单片机 P2.5 P2.0接口，其他8个引脚分别通过限流电阻与AT89S52单片机的P0.0 - P0.7和共阳极数码管连接。数码管：单片机中通常使用7段LED，LED是发光二极管显示器的缩写。LED显示器由于结构简单，价格便宜，体积小，亮度高，电压低，可靠性高，寿命长，响应速度快，颜色鲜艳，配置灵活，与单片机接口方便而得到广泛应用。LED显示器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示部件，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔划发光，控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。如图4所示图43 软件设计3.1划分模块根据设计要求，定时闹钟程序可分为以下几个模块：1）显示时间的设置；2）闹钟时间的设置：4）定时时间的响应。3.2程序流程图显示时间S4按下？S3按下？S1按下？显示闹钟时间调整闹钟调整响铃主程序响铃判断YYYNYNNN初始化开始图5 程序流程图3.3汇编程序 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP 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 CLR P3.7;主程序;MAIN: 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 MAINTIMEPRO: 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:RETTIMEOUT: X1: LCALL BZ ;调用喇叭响应程序 LCALL DISPLAY2 ;延时 CLR 25H.0 ;调用喇叭响应程序结束 JB P1.0, X1 ;P1.01时转移 LCALL DELAY ;延时 CLR 25H.0 LJMP DISPLAY1 BZ: CLR P3.7 MOV R7,#250 ;喇叭响应时间 T2: MOV R6,#124 T3: DJNZ R6,T3 DJNZ R7,T2 SETB P3.7 RETLOOKATIME: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 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 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 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 END4 protell软件仿真通过S1、S2、S3和S4四个按键，对时间进行修改和闹钟的设置。定时时间到能发出报警声，使用KEIL软件编辑程序，生成HEX文件，然后用protel进行仿真，系统运行初始状态如图6：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