单片机课程设计-数字秒表系统设计

单片机课程设计单片机课程设计 设计课题 设计课题 数字秒表系统设计 学学 号 号 08312224 姓姓 名 名 伍兴勇 专专 业 业 自动化 指导教师 指导教师 徐猛华 黄永忠 1 目录目录 一 课程设计目的一 课程设计目的 2 2 二 设计任务与要求二 设计任务与要求 2 2 三 硬件框图结构三 硬件框图结构 2 2 四 元件图及说明四 元件图及说明 3 3 五 电路原理图与说明五 电路原理图与说明 8 8 六 设计流程图及源程序六 设计流程图及源程序 10 10 七 课程设计心得七 课程设计心得 20 20 八 参考文献八 参考文献 20 20 2 一 课程设计目的一 课程设计目的 单片机原理与应用 是一门实践性和实用性都很强的课程 学习的目的 在于应用 通过实践与理论相结合 巩固课程与书本上的理论知识框架 提高 综合能力和动手能力 提高系统设计水平和启发创新思想 使的自己有独立设 计完成一个典型的微机应用系统 掌握系统设计的一般步骤和方法 掌握一个 大系统中各个子系统之间的相互作用和相互制约关系 掌握用流程图来分析问 题 使程序的编写与调试简单 有序的进行 最终达到提升自己的动手能力和 分析解决问题的能力 学会用正确的方法去发现问题 分析问题 解决问题 二 设计任务与要求二 设计任务与要求 1 设计任务 1 两路秒表时间计时功能 2 具有时间查询功能 3 全部采用 LED 显示 2 设计说明 1 可以自增系统功能 2 允许用 MCS 51 系列或其他类型的单片机 3 系统程序采用汇编或 C 语言编程 4 硬件原理图采用电子 CAD 绘制 3 设计要求 利用实验机上提供的8279 键盘电路 数码显示电路 设计一个电子钟 用小键盘控制电子钟的启停及瞬时值的存储与显示子程的调用 电子钟做成如下格式 XX XX XX 由左向右分别为 分 秒 毫秒 1 A 键 启动键 电子钟计时 2 B 键 存储键 存储当前值 3 C 键 清零键 显示 00 00 00 4 D 键 停止键 电子钟停止计 5 E 键 显示 键 可显示多路存储时间的功能 3 3 硬件框图结构硬件框图结构 硬件框图流程如下图所示 3 四 元件图及说明四 元件图及说明 1 8279 芯片简介 4 芯片功能说明 8279 按功能可分为 键盘功能块 显示功能块 控制功能块与 CPU 接口功 能块 1 DB0 DB7 双向数据总线 在 CPU 与 8279 间做数据与命令传送 2 CLK 8279 的系统时钟 100KHz 为最佳选择 3 RESET 复位输入线 输入 HI 时可复位 8279 4 CS 芯片选择信号线 当这个输入引脚为低电平时 可将命令写入 8279 或读取 8279 的数据 5 A0 缓冲器地址选择线 A0 0 时 读写一般数据 A0 1 时 读取状态 标志位或写入命令 6 RD 读取控制线 RD 0 时 8279 输送数据到外部总线 7 WR 写入控制线 WR 0 时 8279 从外部总线接收数据 8 IRQ 中断请求 平常 IRQ 为 LO 在键盘模式下 每次读取 FIFO SENSOR RAM 的数据时 IRQ 变为 HI 读取后转为 LO 在传感器模式下 只要传感器一有变化 就会使 IRQ 变为 HI 读取后转为 LO 9 SL0 SL3 扫描按键开关或传感器矩阵及显示器 可以是编码模式 16 对 1 或解码模式 4 对 1 10 RL0 RL7 键盘 传感器的返回线 无按键被按时 返回线为 HI 有 按键被按时 该按键的返回线为 LO 在激发输入模式时 为 8 位的数据输入 11 SHIFT 在键盘扫描模式时 引脚的输入状态会与其它按键的状态一 同储存 在 BIT6 内部有上拉电阻 未按时为 HI 按时为 LO 12 CNTL STB 在键盘扫描模式时 引脚的输入状态会与 SHIFT 以及其它 按键的状态同一储存 内部有上拉电阻 未按时为 HI 按时为 LO 在激发输入 模式时 作为返回线 8 位数据的使能引脚 13 OUTA0 OUTA3 动态扫描显示的输出口 高 4 位 14 OUTB0 OUTB3 动态扫描显示的输出口 低 4 位 15 BD 消隐输出线 16 VCC 5V 电源输入线 17 VSS 地线输入线 2 74LS138 芯片简介 5 芯片功能说明 74LS138 为 3 线地址输入端和 8 线输出端译码器 共有 74HC138 和 74LS138 两种芯片结构型式 其工作原理如下 当一个选通端 E3 为高电平时 另两个选通端和为低电平时 可将地1E2E 址端 A0 A1 A2 的二进制编码在一个对应的八位输出端以低电平编译出来 利用 和可级联扩展成 24 线译码器 若外接一个反相器还可级联扩3E1E2E 展成 32 线译码器 若将选通端中的一个作为数据输入端时 74LS138 还可作数 据分配器 3 四位八段 LED 数码管显示器 数码管外部结构 数码管内部电路 6 LED 数码管功能说明 四位八段 LED 数码管显示器由四个8段发光二极管组成 分别为 a b c d e f g dp 其中 a b c d e f g 这7段长条形的发光管 排列成 日 字形 另一个圆点形的发光管 dp 在数码管显示器的右下角作为显 示小数点用 将四位 LED 数码管的8段一一对应的连接在一起 即字母标识相同 段的连在一起 具体的了解可看上图的 LED 数码管内部电路 由此7段长条形的 发光管能显示各种数字及部份英文字母 LED 数码管显示器有两种不一样的形 式 一种是四位8段发光二极管的12 9 8 6这四个脚与阳极连在一起 则称 之为共阳极 LED 数码管显示器 另一种是四位8段发光二极管的12 9 8 6这 四个脚与阴极连在一起 则称之为共阴极 LED 数码管显示器 4 7404 芯片简介 芯片功能说明 7404 芯片是一个六反相器芯片 有很多种类和结构 但功能都基本相同 它由六个非门器组成的具有六组反相输出的结构 可驱动多位数码管 其中 1A 6A 为数据输入端 1Y 6Y 为数据输出端 当输入端为高电平时 其输出 端为低电平 当输入端为低电平时 其输出端为高电平 5 8051 芯片简介 7 1 VCC 芯片电源 接 5V 2 VSS 接地端 3 XTAL1 XTAL2 晶体振荡电路反相输入端和输出端 4 ALE PROG 地址锁存允许 片内 EPROM 编程脉冲 5 ALE 用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 6 PROG 片内有 EPROM 的芯片 在 EPROM 编程期间 此引脚输入编程脉冲 7 PSEN 外 ROM 读选通信号 8 RST 复位信号输入端 9 VPD 在 Vcc 掉电情况下 接备用电源 10 EA 内外 ROM 选择端 11 Vpp 片内有 EPROM 的芯片 在 EPROM 编程期间 施加编程电源 Vpp 12 4 个 8 位并行 I O 端口 P0 P1 P2 P3 口 共 32 个引脚 P3 口还具 有第二功能 用于特殊信号输入输出和控制信号 属控制总线 6 74LS273 芯片简介 8 芯片功能说明 带有清除端的8D 触发器 只有在清除端保持高电平时 才具有锁存功能 锁存控制端为11脚 CLK 采用上升沿锁存 CPU 的 ALE 信号必须经过反相器反 相之后才能与74LS273的控制端 CLK 端相连 1D 8D 为数据输入端 1Q 8Q 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 7 2764 芯片简介 9 芯片功能说明 A0 一 A12 13 根地址输入线 用于寻址片内的 8K 个存储单元 D0 D7 8 根双向数据线 正常工作时为数据输出线 编程时为数据输入 线 OE 输出允许信号 低电平有效 当该信号为0 时 芯片中的数据可由 D0 D7 端输出 CE 选片信号 低电平有效 当该信号为0 时表示选中此芯片 PGM 编程脉冲输入端 对 EPROM 编程时 在该端加上编程脉冲 读操作 时该信号为 1 VPP 编程电压输入端 编程时应在该端加上编程高电压 不同的芯片对 VPP 的值要求的不一样 可以是 12 5V 15V 21V 25V 等 五五 电电路路原原理理图图与与说说明明 1 原理图 10 模块图 11 12 2 硬件电路图说明 硬件电路图主要采用的元器件有 1 片 8279 键盘显示接口芯片 1 个 74LS138 译码器 3 个 7404 六反相器 2 个四位八段 LED 数码管和若干电阻 按钮 由这些器件便可组成我们所需要的数字秒表系统电路 其中由按键给出的 电平通过 8279 扫描处理之后 同时一方面通过 SL0 SL2 送给 74LS138 译码器进 行译码来驱动对应的数码管端口 另一方面由动态扫描端口 OUTA0 OUTA3 和 OUTB0 OUTB3 把信息送给 7404 六反相器来驱动对应的放光管 其他部分端口为 外接 CPU 的 I O 端口 从而实现了按键控制秒表的硬件电路 六 设计流程图及源程序六 设计流程图及源程序 1 设计流程图 13 SAVE T 主程序框图 DISPLYNSAVE 主程序框图 14 GETWORD 子程序框图 START 主程序框图 15 INIT8279 子程序框图 INT T1 中断子程序框图 16 DISPLAY 子程序框图 DISLED 子程序框图 2 源程序 Z8279 EQU 08701H 8279 状态 命令口地址 D8279 EQU 08700H 8279 数据口地址 LEDMOD EQU 00H 左边输入 八位字符显示 外部译码键扫描方式 双键互锁 LEDFEQ EQU 2FH 扫描速率 LEDCLS EQU 0C1H 清除显示 RAM LEDWR0 EQU 80H 设定的将要写入的显示 RAM 地址 READKB EQU 40H 读 FIFO RAM 地址 0 的命令字 ORG 0000H AJMP START ORG 001BH INT T1 入口地址 AJMP INT T1 ORG 0040H START MOV SP 60H LCALL INIT8279 初始化 8279 17 MOV R0 30H MOV R7 00H MOV R3 0H 分 MOV R2 0H 秒 MOV R1 0H 10 毫秒 MOV R6 0FFH 标志 MOV TMOD 10H MOV TL1 00H 10 毫秒的时间常数 MOV TH1 0DCH LCALL DIS mS SETB ET1 SETB EA 允许中断 WAIT LCALL GETKEY 读键盘 CJNE A 0FFH CONT 判断是否有键输入 MOV A B CJNE A 3CH KEY G 输入键是 C 转 CLEAR T LCALL CLEAR T KEY G CJNE A 3AH KEY D 输入键是 A 转 START T LCALL START T KEY D CJNE A 3DH KEY P 输入键是 D 转 STOP T LCALL STOP T KEY P CJNE A 3BH KEY E 输入键是 B 转 SAVE T LCALL SAVE T KEY E CJNE A 3EH CONT 输入键是 E 转 DISPLYNSAVE LCALL DISPLYNSAVE CONT CJNE R6 0FFH WAIT 若无秒标志则循环 LCALL DISPLAY 显示时间 MOV R6 0 清标志 SJMP WAIT 循环 START T 电子钟计时子程序 SETB TR1 RET STOP T 电子钟停止计时子程序 CLR TR1 RET CLEAR T 时间清零子程序 CLR TR1 关计数器 MOV R3 0H 分钟清零 MOV R2 0H 秒清零 MOV R1 0H 10 毫秒清零 MOV R6 0FFH 置秒标志 LCALL DIS mS 显示毫秒 LJMPSTART 18 SAVE T CLR TR1 储存多路当前值 INC R7 CJNE R7 01H SAVE T2 SAVE T1 MOV A R3 MOV R0 A INC R0 MOV A R2 MOV R0 A INC R0 MOV A R1 MOV R0 A SETB TR1 RET SAVE T2 INC R0 MOV A R3 MOV R0 A INC R0 MOV A R2 MOV R0 A INC R0 MOV A R1 MOV R0 A MOV R7 00H RET DISPLYNSAVE CLR TR1 显示存储时间 INC R7 CJNE R7 01H DISPLYSAVE2 DISPLYSAVE1 MOV R0 30H MOV A R0 MOV R3 A INC R0 MOV A R0 MOV R2 A INC R0 MOV A R0 MOV R1 A LCALL DISPLAY RET DISPLYSAVE2 INC R0 MOV A R0 MOV R3 A INC R0 MOV A R0 MOV R2 A 19 INC R0 MOV A R0 MOV R1 A MOV R7 00H LCALL DISPLAY RET INIT8279 8279 初始化子程序 PUSH DPH 保存现场 PUSH DPL PUSH ACC LCALL DELAY 延时 MOV DPTR Z8279 MOV A LEDMOD 置 8279 工作方式 MOVX DPTR A MOV A LEDFEQ 置键盘扫描速率 MOVX DPTR A MOV A LEDCLS 清除 LED 显示 MOVX DPTR A POP ACC 恢复现场 POP DPL POP DPH RET 读取键盘子程序 输入 无 输出 B 读到的键码 A 按键的标志 GETKEY PUSH DPH 保存现场 PUSH DPL PUSH PSW MOV DPTR Z8279 MOVX A DPTR 读 8279 状态 ANL A 07H 屏蔽 D7 D3 JNZ GETVAL 判断是否有键输入 MOV A 0H 置标志 无键输入 SJMP NKBHIT GETVAL MOV A READKB 读 FIFO RAM 命令 MOVX DPTR A MOV DPTR D8279 MOVX A DPTR 读键 ANL A 3FH 屏蔽 SHIFT 和 CTRL 键 MOV DPTR KEYCODE 键码表起始地址 MOVC A A DPTR 查表 MOV B A 置返回键值 MOV A 0FFH 置标志 有键输入 NKBHIT POP PSW 恢复现场 POP DPL 20 POP DPH RET 显示字符子程序 输入 R4 位置 R5 值 DISLED PUSH DPH 保存现场 PUSH DPL PUSH ACC MOV A LEDWR0 置显示起始地址 ADD A R4 加位置偏移量 MOV DPTR Z8279 MOVX DPTR A 设定显示位置 MOV DPTR LEDSEG 置显示常数表起始位置 MOV A R5 MOVC A A DPTR 查表 MOV DPTR D8279 MOVX DPTR A 显示数据 POP ACC 恢复现场 POP DPL POP DPH RET DELAY 延时子程序 PUSH 0 保存现场 PUSH 1 MOV 0 0H DELAY1 MOV 1 0H DJNZ 1 DJNZ 0 DELAY1 POP 1 恢复现场 POP 0 RET DIS mS MOV A R1 ANL A 0FH MOV R5 A MOV R4 0 LCALL DISLED 显示 10 毫秒低位 MOV A R1 SWAP A 高低半字节交换 ANL A 0FH MOV R5 A MOV R4 1 LCALL DISLED 显示 10 毫秒高位 RET INT T1 INT T1 中断服务子程序 PUSH DPH 保护现场 21 PUSH DPL PUSH ACC PUSH PSW CLR TR1 MOV TL1 00H 10 毫秒定时常数 MOV TH1 0DCH SETB TR1 MOV A R1 ADD A 1 10 毫秒数加 1 DA A MOV R1 A LCALL DIS mS 显示 10 毫秒 CJNE R1 0 EXIT 判断 10 毫秒 0 MOV R6 0FFH 置秒标志 CJNE R2 59H SECOND 判断秒 59 MOV R2 99H CJNE R3 59H MINUTE 判断分 59 MOV R3 99H MINUTE MOV A R3 ADD A 1 分加 1 DA A MOV R3 A SECOND MOV A R2 ADD A 1 秒加 1 DA A MOV R2 A EXIT POP PSW 恢复现场 POP ACC POP DPL POP DPH RETI 中断返回 DISPLAY MOV A R3 ANL A 0FH ADD A 10H MOV R5 A MOV R4 4 LCALL DISLED 显示分钟低位 MOV A R3 SWAP A ANL A 0FH MOV R5 A MOV R4 5 LCALL DISLED 显示分钟高位 MOV A R2 22 ANL A 0FH ADD A 10H MOV R5 A MOV R4 2 LCALL DISLED 显示秒低位 MOV A R2 SWAP A ANL A 0FH MOV R5 A MOV R4 3 LCALL DISLED 显示秒高位 MOV A R1 ANL A 0FH MOV R5 A MOV R4 0 LCALL DISLED 显示 10 毫秒低位 MOV A R1 SWAP A 高低半字节交换 ANL A 0FH MOV R5 A MOV R4 1 LCALL DISLED 显示 10 毫秒高位 RET LED 显示常数表 LEDSEG DB 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 0 1 2 3 4 5 6 7 DB 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 8 9 A B C D E F DB 0BFH 86H 0DBH 0CFH 0E6H 0EDH 0FDH 087H 0 1 2 3 4 5 6 7 DB 0FFH 0EFH 0F7H 0FCH 0B9H 0DEH 0F9H 0F1H 8 9 A B C D E F DB 6DH 02H 08H 00H 59H 0FH 76H U I O P 键盘键码表 KEYCODE DB 30H 31H 32H 33H 34H 35H 36H 37H 1 2 Q W A S Z DB 38H 39H 3AH 3BH 3CH 3DH 3EH 3FH 3 4 E R D F X C END 23 七 课程设计心得七 课程设计心得 课程设计是培养学生综合运用所学知识 发现 提出 分析和解决实际问题 锻炼实践能力的重要环节 是对学生实际工作能力的具体训练和考