单片机制作的电子表设计报告.doc

2012-2013第二学期课 程 设 计题目 电子表的设计与制作 姓 名 杨佳锐 学 号201103120211 系（院）电子电气工程学院 班 级 P11电气二班 指导教师_贲艳波_ 职 称_讲师_二O一三年 七 月 四 日摘 要 随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。本课程设计是基单片机原理与接口技术的简单应用。运用所学的单片机原理和接口技术知识完成数字电子表的设计。电子表已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使电子表具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的电子表集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于电子表电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行电子表的设计是必要的，用汇编设计电子表显示程序，要求根据输入程序显示电子表画面。研究电子表及扩大其应用，有着非常现实的意义。关键词数码管，定时/计器数， 汇编，调试，运行。 目录一、方案的论证比较（4）1.1方案论证比较(5)二、 硬件电路设计 （6）2.1计时方案（）2.2单片机最小系统（）2.3显示电路（）2.4键盘设计（）2.5材料清单（）2.6电路板原理图（7）三、软件设计（8）3.1程序框图（8）3.2资源分配表（11）3.3程序（12）四、调试（17）五、结语（18）一.方案的论证比1.1方案论证比较1. 计时方案 方案一：利用可编程控制定时器进行定时，逐步完成时、分、秒的计数。该方案西门子PLC，成本较高，且程序梯形图较为繁琐。方案二：利用MCS-51内部的定时器/计数器进行中断时，配合软件延时实现是、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，操作方便。因此本系统采用此方案。2.显示方案方案一：采用串口扩展，LED静态显示。如图1该方案用较小的电流即可获得较高的亮度，且占用CPU时间少，编程简单，显示便于监测和控制，但占用口线多，硬件电路复杂，成本高。P0口P2口8051P1口LED1LED24X4键盘图1-18051LED显示4X4键盘图1-2方案二：采用直接接口，LED动态显示。如同1采用动态显示方式比较节省I/O口，硬件也较静态显示方式简单。但亮度不如静态显示方式，而且再显示位数较多时，CPU依次扫描，占用CPU较多的时间。本系统采用此方案。3.键盘方案方案一:矩阵式键盘节约口线，适用于键盘较多的场所，但程序比较复杂方案二：独立式键盘程序编写比较简单，灵活，在按键较多的情况下占用口线较多，本课题中只有三个按键，所以本方案更适用于该设计。 二.硬件电路的设计2.1计时方案利用AT89S52单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，且能使我在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。2.2单片机最小系统AT89S52 是一种低功耗，高性能的CMOS 8位微型计算机。它带有8K Flash 可编程和擦除的只读存储器（EPROM），该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容，片内Flash 集成在一个芯片上，可用与解决复杂的问题，且成本较低。简易电子钟的功能不复杂，采用其现有的I/O便可完成，所以我采用AT89S51作为基本芯片构成单片机最小系统，并使用12mk的晶振构成时钟震荡电路，结构如图1-1如示。图1-1 单片机最小系统2.3显示方案AT89S52的P0口和P2口外接由六个LED共阴极数码管(LED5LED0)构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口，P2口作六个LED数码管的位控输出线，用74ls244，7407芯片和8*300的排阻与6个1k电阻够成驱动电路，结构如下图1-2图1-22.4键盘设计采用独立式键盘，三个按键分别于p1.0，p1.1，p1.2相连，三个按键接三个上拉电阻，另一端接地，按键低电平有效。如图1-3图1-32.5材料清单序号材料数量1单片机AT89S5212总线驱动器74LS244136线驱动器7407148段数码管（共阴极）651k电阻763008排阻17200电阻4822F电解电容1950pF瓷片电容21012MHz晶振111复位按钮42.6电路板原理图14 AT89S52电路方框图原理图 图1-5三、软件设计3.1程序框图 Y（1） 计时程序模块CLOCK：如图所示。YYYYNNNN保护现场时间校正重装定时器0初值循环次数减1满20次秒单元加160s到秒单元清0分单元加160分到分单元清0小时单元加1返回24小时到恢复现场小时单元清0（b）计时程序流程图(2)、主程序：如图所示。开始时钟，中断，显示初始化调用显示子程序计时更新循环 3-4时间设置流程图（3）、显示程序模块DISPLAY：如图所示。NY保护现场返回允许显示计时时间动态扫描显示调用拆字程序3-5显示流程图（4）键盘扫有键盘中断就执行键盘子程序，无则执行主程序。一旦有中断必须有6次才能执行主程序。否则循环扫描键盘。返回键盘中断有键按下?有键按下?调用加法或减法主程序循环扫描扫描键盘循环扫描NNYY（二）资源分配表地址功能名称初始化值40H-45H显示缓冲去，时、分、秒00H46H-48H计数缓冲区，时、分、秒、HOUR,MIN,SEC,MSEC00H50H-75H堆栈区F00五、程序*主程序MAIN* ; 程序入口 ORG 0000H LJMP MAIN;跳转到主程序 ORG 0003H LJMP KEY ;键盘入口 ORG 000BH LJMP CON ;时钟中断 ORG 0020H ; 主程序MAIN:MOV SP,#50H;栈底 MOV IE,#83H ;开中断 MOV TMOD,#01H ;设置定时方式 MOV TH0,#3CH ;设定时初值 MOV TL0,#0B0H MOV 40H,#00H ;显示缓存区清零 MOV 41H,#00H MOV 42H,#00H MOV 43H,#00H MOV 44H,#00H MOV 45H,#00HSECOND EQU 46H ;秒单位 MIN EQU 47H ;分单位 HOUR EQU 48H ; 时单位 MOV SECOND,#00H;秒初始值 MOV MIN,#00H ;分初始值 MOV HOUR,#00H ;时初始值 MOV R3,#02H ;一秒钟定时 SETB TR0; 启动程序START:ACALL DISP ; 调用显示子程序 LJMP START ;循环DISP: MOV R0,#40H ; 显示缓冲区的首地址 MOV R4,#01H ;位选 MOV A,R0;取缓冲区第一个数据送aDISP1: MOV DPTR,#TAB;查表首地址送dptr MOVC A,A+DPTR ;查表得到的显示字符码送a MOV P0,A ;将字符码送p0口 MOV A,R4 ;位选送p2口 MOV P2,A RL A ;位选循环左移 MOV R4,A ;左移结果送r4 INC R0 ;指向缓冲区下一位 MOV A,R0 ;取显示缓冲区的下一位数据 CJNE R4,#40H,DISP1 ;判断六位是否显示完，若没有返回循环 RET; 返回主程序TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ; 定时器中断子程序CON:CLR EA ;关中断 PUSH ACC ;保护现场SETB EA ;开中断MOV TH0,#3CH ;重置定时器初值MOV TL0,#0B0H DJNZ R3,RN ;判断是否到一秒MOV R3,#02H ;重置初值INC SECOND ;秒单位加一MOV A,SECOND ;秒单位送aMOV R1,#41H ;指向显示缓冲区41hLCALL BINBCD ;调用拆字子程序MOV A,SECONDCJNE A,#60H,RN;判断是否到60秒，不到返回MOV A,#00HMOV SECOND,A;到60秒秒单位清零MOV R1,#41H ; 指向缓冲区41hLCALL BINBCD ; 调用拆字子程序MOV A,MIN ; 分单位送aINC A ; 分单位加一MOV MIN,A ;MOV R1,#43H ;指向缓冲区43hLCALL BINBCD ;调用拆字子程序MOV A,MIN CJNE A,#60H,RN;判断是否到60分，若不到则返回MOV A,#00H;MOV MIN,A ;到60分，分单位清零MOV R1,#43H ;指向缓冲区43hLCALL BINBCD;调用拆字子程序 MOV A,HOUR INC A;时单位加一MOV HOUR,A ; 加一结果送时单位MOV R1,#45H ; 指向缓冲区45hLCALL BINBCD ;调用拆字子程序MOV A,HOUR CJNE A,#24H,RN ; 是否到24小时，不到返回MOV A,#00H MOV HOUR,A ;到24时，时单位清零MOV R1,#45H ;指向缓冲区45hLCALL BINBCD ;调用拆字子程序 RN:CLR EA ;关中断POP ACC;恢复现场SETB EA;开中断RETI;返回主程序;拆字子程序BINBCD:MOV B,#10 ; DIV AB;除以10得到十位和个位 MOVX R1,A ;十位送相应的缓冲区 DEC R1;指向缓冲区的个位 MOV A,B;个位数据送a MOV R1,A ;个位数据送相应的缓冲区 RET;返回主程序 ; 键盘KEY: CLR EA ;关中断 PUSH ACC ;保护现场 SETB EA ;开中断 CLR TR0;停止计时SHAN:MOV R5,#00H;调整位初始化 CLR P2.0 ;熄灭调整位LCALL DELAY;延时一段时间MOV R1,#40H;指向显示缓冲区40hJBC ACC.1,KEY1 ;是否加一键按下，若是跳转到加一子程序JBC ACC.2,KEY2_1 ;是否减一键按下，若是跳转到减一子程序JBC IE0,MS;是否调整键按下，若是跳转到系一位AJMP SHAN ;否侧继续扫描MS:INC R5 CLR P2.1 LCALL DELAY MOV R1,#41H JBC ACC.1,KEY1 JBC ACC.2,KEY2 JBC IE0,FG AJMP MSFG:INC R5 CLR P2.3 LCALL DELAY MOV R1,#42H JBC ACC.1,KEY1 JBC ACC.2,KEY2 JBC IE0,FSFS:INC R5 CLR P2.4 LCALL DELAY MOV R1,#43H JBC ACC.1,KEY1 JBC ACC.2,KEY2 JBC IE0,SG AJMP FS KEY2_1:AJMP KEY2 SG:INC R5 CLR P2.5 LCALL DELAY MOV R1,#44H JBC ACC.1,KEY1 JBC ACC.2,KEY2 JBC IE0,SS AJMP SGSS:INC R5 CLR P2.6 LCALL DELAY MOV R1,#45H JBC ACC.1,KEY1 JBC ACC.2,KEY2 JBC IE0,CHU LJMP SSCHU:SETB TR0 ;开始计时CLR EA ;关中断POP ACC ;恢复现场SETB EA ;开中断 RETI ;返回主程序 ;加1子程序 KEY1:MOV A,40H ;缓冲区首地址送a ADD A,R5 ;取得调整位地址 MOV R0,A ;相加结果送r0 INC R0 ; 调整位数据加一 MOV A,R0 ;结果送a LCALL BINBCD;调用拆字子程序 LCALL DISP;显示 RET ;返回 ;减1子程序 KEY2:MOV A,40h ;缓冲区首地址送a ADD A,R5;取得调整位地址 MOV R0,A ;相加结果送r0 DEC R0 ;调整位数据减一 MOV A,R0;调整位数据送a LCALL BINBCD ;调用拆字子程序 LCALL DISP ;显示 RET ;返回;键盘查询子程序 KS:MOV A,#0FFH ;向p1口写1MOV P1,A MOV A,P1 ;p1口数据送aCPL A ;将a中数据取反RET;返回DELAY:MOV R7,#0AH ; 0.5秒的延时LP1:JB TF0,LP2 AJMP LP1 LP2:MOV TH0,#3CHMOV TL0,0B0H DJNZ R7,LP1RET;返回END;结束六、调试1. 硬件调试(1) 脱机检查。用万用表逐步按照电路原理图检查印制电路板中所有器件的各引脚，尤其是电源的连接是否正确；检查数据总线、地址总线和控制总线是否有短路等故障，顺序是否正确；检查各开关按键是否能正常开关，是否连接正确；各限流电阻是否短路等。(2) 联机调试。暂时拔掉AT89S51芯片，将仿真器的40芯仿真插头插入AT89S51的芯片插座进行调试，检验键盘/显示接口电路是否满足设计要求。可以通过一些简单的测试软件来查看接口工作是否正常。2. 软件调试软件调试的任务是利用开发工具进行在线仿真调试，发现和纠正程序错误，同时也能发现硬件故障。程序的调试应一个模块一个模块地进行，首先单独调试各功能子程序，检验程序是否能够实现预期的功能，接口电路的控制是否正常等；最后逐步将各子程序连接起来总调。联调需要注意的是，各程序模块间能否正确传递参数，特别要注意各子程序的现场保护与恢复。调试的基本步骤如下：（1）用仿真器修改显示缓冲区内容，屏蔽拆字程序，调试动态扫描显示功能。例如将DISP0DISP5单元置为“012345”，应能在LED上从左到右显示“012345”。若显示不正确，可在DISP子程序相应位置设置断点，调试检查。然后用仿真器修改计时缓冲区内容，调用拆字程序，调试显示模块DISPLAY。(2) 运行主程序调试计时模块，不按下任何键，检查是否能从由00：00：00开始正确计时。若不能正确计时，则应在定时器中断服务子程序中设置断点，检查HOUR、MIN、SEC、MSEC单元是否随断点运行而变化。然后屏蔽缓冲区初始化部分，用仿真器修改计时缓冲区内容为23：58：48，运行主程序(不按下任何键)，检验能否正确进位。(3) 调试键盘扫描模块KEYSCAN，先用延时10 ms子程序代替显示子程序延时消抖，在求取键号后设置断点，中断后观察A累加器中的键号是否正确；然后恢复用显示子程序延时消抖，检验与DISPLAY模块能否正确连接。(4) 调试时间设置模块MODIFY。首先屏蔽COMB子程序，单独调试键盘设置模块KEYIN，观察显示缓冲区DISP0DISP5单元的内容是否随键入的键号改变，以及键号能否在LED上显示。然后屏蔽KEYIN子程序，单独调试合字模块COMB，分别将R1设置为时间设置缓冲区和闹钟值寄存区的首地址，修改显示缓冲区内容