单片机数字钟秦富豪141102065汇总.docx

物理与电气工程学院课内实践设计报告基于AT89C51单片机的数字钟仿真与设计姓 名：秦富豪学 号：141102065专 业：14电子信息工程指导教师：李艾华日 期：2016. 06. 233.3、 系统软件介绍3.3.1、 流程图开始初始化启动定时器计时50ms 到有无键按下50ms单元加11s到否调按键处理子程序，调整时间秒单元加1, 50ms单元清零，调显示子程序59min到否一调报时子程序分单元加1,秒单元清零，调显示子程序v<L1 h到否时单元加1,分单元清零，调显示子程序各计时单元清零图3-2流程图3.3.2、 程序LJMP MAINORG 000BHLJMP DINGSHIORG 0003HLJMPJIAOSHIORG0013HLJMP JIAOFEN JIA1 BIT P3.2 JIA BIT P3.3SHIEQU30HFENEQU31HMIAOEQU32HMAIN: MOVSHI,#23MOVFEN,#59MOV MIAO .#50MOV 33H,#OOHMOV 34H,#00HMOV 35H,#OOHMOV 3CH.#00HMOV SP, #50HMOV DPTR, #TABLEMOV TMOD,#11HSETBITOSETBEXOSETBIT1SETBEXISETBETOSETBTROSETBEADISPLAY: MOVA, 33HMOVP2, #7FHMOVA, SHIMOVB, #10DIVABMOVCA, A+DPTRMOV Pl,A LCALL DELAYMOV P2,#0BFH MOV A, B MOVC A,A+DPTR MOV Pl,A LCALL DELAY INC 36H MOV A, 36H MOV 33H. #00 MOV 36H, #0()MOV 33H.#01 MOV P2, #0DFH MOV A, #40H MOV Pl,A LCALL DELAY MOV A, 34H MOV P2, #0EFH MOV A. FEN MOV B, #10 DIV ABMOVC A, A+DPTR MOV PI, A LCALL DELAY MOV P2, #()F7H MOV A, B MOVC A, A+DPTR MOV Pl, A LCALL DELAY MOV A, 39H INC 36H MOV A, 36H MOV 34H, #00H MOV 36H, #00H MOV 34H. #01H MOV P2, #OFBH MOV A, #40H MOV Pl, A LCALL DELAY MOV A,35H MOV P2, #0FDH MOV A, MIAO MOV B, #10 DIV AB MOVC A, A+DPTR MOV Pl, A LCALL DELAY MOV P2, #OFEH MOV A, B MOVC A, A+DPTR MOV Pl, A LCALL DELAY MOV A, 3BH INC 3AH MOV A, 3AHMOV35H. #00HMOV3AH, #00HMOV35H, #01HLJMPDISPLAYDINGSHkPUSHACCPUSHPSWMOVTHO, #f)B 1HMOVTLO, #0DFHINC3CHMOVA, 3CHCJNEA,#5O,J1MOV3CH, #00HINCMIAOMOVA, MIAOCJNEA,#60,JIMOVMIAO, #00INCFENMOVA, FENCJNEAJ60J1MOVFEN, #00HINCSHIMOVA, SHICJNEA,#24 JIMOVSHI, #00HJ I:CLR ETOPOP ACCPOP PSWSETB ETORETIJIAOSHLMOV TH1, #OB1HMOV TL1, #0DFHCl:INC SHIMOV A, SHI CJNE A,#24,WWWMOV SHL#OOJNB JIA,ClWWW:RETIJIAOFEN:MOV THO, #OB1HMOV TLO, #0DFHMOV A.FENCJNEA,#60, AAAMOV FEN, #00JNB JIA1,C2AAA:RETIDELAY: MOV RI, #10Nl:MOV R2,#160DJNZ R2.$DJNZRLN1RETTABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND第四章系统仿真与实现4. 1、Proteus软件介绍Proteus软件是Labcenter Electronics公司的一款电路设计与仿真软件，它包括 ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路 原理图的布图与仿真。Proleus的软件仿真基于VSM技术，它与其他软件最大的不同也是 最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及单 片机外I韦I电路，比如键盘、LED、LCD等等。通过Proteus软件的使用我们能够轻易地获得 一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。4.2、 基于Proteus软件的数字钟硬件仿真设计1 .建立新项目，启动软件之后，点击菜单FileNew Design.2 .调入元件，在新设计窗口中，点击对象选择器上方的按钮P,选择出对应的元器件。3 .连线，在开始连线的元件引脚处点击左键，移动光标到另一个元件引脚的端点，单 击即可。4 .添加程序，双击AT89c51单片机，出现对话框，选择.hex文件，单击0K完成添加。5 .仿真执行，点击开始按钮，进行仿真。HIAEC51 «TQO>vTE>OR1 TEXT*XTAL1XTAL2ponfAOO PdWMM P02TAP2 PDatMO PO.WAP* POJMM PDjGTAUG P 口皿07PZn*A2PZ VAS PZJSMd PZ3Ali PZ.WA12 P2SfA13 PZfi*U P2.7M1fP3DTHXD P3.VTX0 P32f5TD paarirfTF3.«HDP3STT1P3WViCpwIF图4-1仿真设计图4.3、 基于Proteus软件的数字钟硬件仿真运行当单击开始时，数码管上出现数值23-59-50.单击K1,分值加一；单击K2,小时值 加一。oo-oo-oaPRRXOABCCCFG DP12340678U1 >XFAL1XTA12PODfACO P0.VA&1 PO2TA02 POarAOQ PO.4/A(H POSTADS P0J&AD6 PD.TfAWP2IVAS F2.WA9 2"。 P2A11 PZ.WAC PZSAG P2ATAU P2.?/At5”2mno pzjzth ”4no F3ST1P3jG( P3.7nn»图4-2仿真运行第五章小结与展望5.1、 小结通过这次课程设计，加强了我们动手、思考利解决问题的能力。在设计过程中，经 常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总 是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。平时看课本时，有时问题老是弄不懂， 做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能, 平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来 源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测 试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。5.2、 全文展望通过这次对数字钟的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字钟 的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后 的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而 且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，设 计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，于 这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。致谢通过这次数字电子钟的课程设计，对我们学的知识有了更进一步的理解，而且更进一 步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。也锻炼了自己独 立思考问题的能力和通过查看相关资料来解决问题的习惯。虽然这只是一次简单的课内设 计，但通过这次课程设计我们了解了课程设计的一般步骤，和设计中应注意的问题。设计 本身并不是有很重要的意义，而是同学们对待问题时的态度和处理事情的能力。各个芯片 能够完成什么样的功能，使用芯片时应该注意那些要点。同一个电路可以用那些芯片实现, 各个芯片实现同一个功能的区别。另外，我还渐渐熟悉了 proteus这个仿真软件的各个功 能，让我体会到了期中的乐趣，还在电脑制作文档的过程中，使我对办公软件有了更进一 步的了解和掌握。总之这次设计使我懂得了许多，为我以后的生活和工作带来了许多帮助，我在此 向帮助我的老师和同学表示深深的谢意。参考文献1李全利单片机原理及接口技术.北京：高等教育出版社2014摘要3第一章绪论41.1、 单片机的发展41.2、 单片机的应用41.3、 数字钟应用发展介绍4第二章基于AT89C51单片机的硬件系统原理52.1、 基于AT89c51数字钟设计的原理52.2、 数字钟主要元件介绍5AT89C51 单片机52.2.1、 数码管72.3、 数字钟主要电路介绍7时钟电路72.3.1、 复位电路8第三章基于KEIL的数字钟设计93.1、 Keil uVision4集成开发环境介绍93.2、 基于keil的软件数字钟设计93.3、 数字钟软件介绍103.3.1、 流程图1()3.3.2、 程序11第四章数字钟仿真与实现154.1、 Proteus 软件介绍154.2、 基于Proteus软件的数字钟硬件仿真设计154.3、 基于Proteus软件的数字钟硬件仿真运行16第五章小结与展望175.1、 小结175.2、 全文展望17致 谢18参考文献19现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那 些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以 数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了 而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。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。数字钟的精 度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒， 以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡 脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的 调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广 大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。本次设计数字式电子时钟的是以AT89C51单片机为控制核心，包括了硬件以及软件的 设计。并通过软件仿真法实现了以24小时为一个周期并能同时显示小时、分钟和秒以及 具有整点报时的功能。关键词：单片机AT89c51,数码管，时间显示。第一章绪论L 1、单片机的发展单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的 中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/ 计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调整电路、模拟多路转换器、A/D转换器 等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机是靠程序运行的, 并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别 的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因为简单可靠而 性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了 MCS51系列单片机系统。基于这 一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了 16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品 大发展，单片机技术得到了巨大提高。1.2、 单片机的应用R前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。 导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过 程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统， 录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单 片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此, 单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管 理及过程控制等领域。1.3、 数字钟应用发展介绍现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。数字钟 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车站、码头、剧场、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，使数字钟具有走时准确、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。第二章基于AT89c51单片机的硬件系统原理2.1、 基于AT89c51数字钟设计的原理数字钟的基本功能是显示时间，可以通过计数器的级联实现。以4位数码管的数字钟 为例，设定前两位为小时，后两位为分钟，数码管的小数点闪烁可以表示秒。首先产生一 个1Hz的方波信号，在它的触发下驱动小数点闪烁。在这个1Hz的基砒匕可以产生1/60HZ 的信号(对1Hz信号计数，每计数30次就将输出反相，得到1/60HZ信号)，它就是分钟信 号需要的时钟。在这个时钟的触发下分钟位数码管依次加1,直到60时变为0,再重新开始 计数。清零的时候要产生一个进位，加到小时上面。其他时间小时位保持不变。2.2、 数字钟主要元件介绍2.2.1、AT89C51 单片机AT89C51是一种低功耗，高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器 (FPEROM一Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的 8 位 COMS 微控制器， 使用高密度，非易失存储技术制造，并且与8OC51引脚和指令系统完全兼容。芯片上的 FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对存储器重复编程。单片机的主要 特性如下：与MCS-51兼容4K字节可编程闪烁存储器全静态工作：0Hz-24MHz三级程序存储器锁定4KB的片内程序存储器ROM128B内部数据存储器RAM和128B特殊功能寄存器SFR4个8位可编程并行I/O接口两个16位定时/计数器5个中断源的控制控制系统一个全双工串行接口低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路。图27AT89C51引脚图各引脚功能说明如下：Vcc （40脚）:接+5V电源正端。Vss （20脚）：接+5V电源负端。XTAL1 （19脚）：晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）XTAL2 （18脚）：晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外 部振荡信号的输入端）P0 D （3932脚）：P0.0P0.7统称为P0 口。一般I/O 口引脚或数据/低位地址总线 复用引脚；P1 口（18脚）：P1.0P1.7统称为P1 口，可作为准双向I/O 口使用。一般I/O 口引 脚；P2 口 （2128脚）：P2.0P2.7统称为P2 口，一般I/O 口引脚或高位地址总线引脚;P3 口（1017脚）：P3.0P3.7统称为P3 口。除作为准双向I/O 口使用外，还可以将 每一位用于第二功能，而且P3 口的每一条引脚均可以独立定义为第一功能的输入输出或 第二功能。ALE/PROG （30脚）：地址锁存允许信号输入或输出引脚。对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，该引脚用作编程脉冲PROG的输入端。PSEN （29脚）：外部程序存储器选通信号输出端，低电平有效。一- 一吃RST/VPD引脚（9脚）：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚。常见的复位电路有：上电复位电路和上电及按钮复位电路，如图3.3-5所示。EA/Vpp （31脚）：内外存储器选择引脚/片内EOROM编程电压输入。2.2.2、数码管LED数码管以发光二极管作为发光单元，颜色有单红，黄，蓝，绿，白， 七彩效果，它属于一种照明装饰、亮化灯具。分类如下：1、从控制方式上分：分为内控方式（内部有单片机，通电自动变色）和外控方式（需 要外接控制器才能变色）。2、从变化方式上分：分为固定色彩的和七彩、全彩的；固定色彩的是用来勾轮廓的, 全彩的可以勾轮廓，也可以组成管屏显示文字、视频等；3、从尺寸上分：有D50的、D30的，这是直径；长度基本上1米的（可以定制）。4、从内部可控性上分：有1米6段的，有1米8段的和1米12段、1米16段、1 米32段的。也就是1米的管子内有几段可以独立受控；1米段数越多，做视频的效果越 好。如果密度低，或者做些追逐效果，做1米6段也就可以了。5、从led数量上，有1米96颗灯的，有1米144颗灯的；灯越多效果越好。一般做 全彩的都是用I米144颗灯的。6、从供电上分，分为高压供电（直接220V供电）和低压供电（12v供电，220V电源需 要加开关电源转换）；一般选择低压供电的，比较可靠稳定，高压供电的容易烧毁。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要 的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。2.3、 数字钟主要电路介绍2.3.1、 时钟电路CYSCYS门rT 口C2XTAL2振荡器XTAL1内部时钟方式-部钟号 外时佶悬空XTAL2XTAL1外部时钟方式单片机时钟方式图2-2单片机时钟电路80C51单片机内部有一个振荡器，其XTAL1端和XTAL2端必须外接石英晶体和微调 电容，其中电容Cl、C2对振荡频率起到稳定的作用；振荡器的频率选择范围为 1.2MHz-12MHzo单片机也可以使用外部时钟，此时，80c51的XTAL2端用来输入外部时钟信号，而XTAL1端则接位复位电路1、手动按钮复位手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。一般采用的办法是 在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直 接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达 数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。2、上电复位只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS 型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减 至1?F0上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高 电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持 续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须 维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms,而振荡器的起振时间取决于振 荡频率，如晶振频率为10MHz,起振时间为1ms；晶振频率为1MHz,起振时间则为10ms。 在图2的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是, 由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口 引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“I”态。如果系统在上电时得不到有效的复 位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位 置开始执行程序。RESET80518051RESET上电自动复位手动复位电路图2-3 复位电路原理图第三章基于KEIL的系统软件设计3.1、 Keil uVision4集成开发环境介绍Keil公司成立于1986年，主要开发、制造和销售嵌入式8051、251、ARM、 XC16x/C16x/STl()等微控制器软件开发工具，提供ANSI C编译器、宏汇编程序、实时管理、 调试和模拟器、综合评估板等。Keil软件是基于MCS8051内核的微处理器软件开发平台/ 21,可以完成工程建立和管 理、C语言和汇编语言源代码的编译、连接、调试、hex目标代码的生成等开发流程，是目 前单片机系统软件开发的常用工具之一.3.2、 基于keil的软件数字钟软件设计1 .打开Keil软件，Project-New Project一新建文件夹一命名dz91134-4单击【打开】 按钮f保存。2 .出现 Atmel,双击 AtmeL AT89c51。3 .Filef New-*写程序f Save->文件名：dz91134-4.asmf 保存。4 .右击左边对话框中的Source Group 1 -单击Add Files to ' Source Group * 1 - Add。5 .右击左边对话框中的Target 1-*Oplions for Target 'Target 1' -outpul->creat Liex, 最后单击【Translate Current行le】按钮，检查程序是否正确。已薛壬9?2 pV!sion4file Edit Jfiew Project Flash Qebug Peppherals Tools SVCS iyindow Help/因a.asm,3 Target 1目0 Source Group 1 因 a.asmITSHM EQU 30HILY EQU 4 OHDIN BIT P2 . 0CLKBIT P2 . 1ORG 0000HLJMF START ORG 0003H LJMP QQQG ORG 000BH LJMP STORG 0030HSTART:MOV TMODOIHMOV THO.f4EMMOV TL0r#20H SETB TROSETB ITOMOV lE.tlOOOOOUBMOV 20Hr#50MOV 52H/120|MOV 51Hrtl3 MOV SOH,#20SJMP $DISPO: MOV RO,”2b茴 Pr.| OFu. |(UTe. |:布 LZJ 二3"： 1图3-1 keil环境下程序编写