大工14春《单片机原理及应用》大作业答案资料要点.docx

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1、 网络教育学院?单片机原理及应用?大作业 题 目： 单片机电子时钟设计学习中心：福建福鼎学院奥鹏学习中心 层 次： 专升本 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2021年 春 季 学 号： 学生姓名： 一、课题背景1、数字电子钟的开展20世纪末，电子技术获得了飞速的开展，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开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珍贵，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

2、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开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开展。下面是单片机的主要开展趋势。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局部功能，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

3、。2、数字电子钟的原理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开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、定时播送、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根底的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。3、数字电子钟的应用情况以及特点数字钟已成为人们日常生

4、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开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。 4、51单片机简介 单片机技术在计算机中作为独立的分支，有着性价比高、集成度高、体积少、可靠性高、控制功能强大、低功耗、低电压、便于生产、便于携带等特点，越来越广泛的被应用于实际生活中。单片机全称，单片机微型计算机，从应用领域来看，单片机主要用来控制系统运行，所以又称微控制器或嵌入式控制器，单片机是将计算机的根本部件微型化并集成

5、在一块芯片上的微型计算机。 AT89S51有PDIP、PLCC、TQFP三种封装方式，其中最常见的就是采用40Pin封装的双列直接PDIP封装。芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口见右图左边那列引脚逆时针数起，依次为1、2、3、4。40，其中芯片的1脚顶上有个凹点见右图。在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8位可编程I/O引脚32根。 4-1、主电源引脚2根VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线 4-2、外接晶振引脚2根XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路

6、的输出端 4-3、控制引脚4根RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平那么从内部程序存储器读指令。 芯片引脚功能 芯片实物图 4-4、可编程输入/输出引脚32根 AT89S51单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位8根引脚，共32根。每一根引脚都可以编程，比方用来控制电机、交通灯、霓虹灯等，开发产品时就是利用这些可编程引脚来实

7、现我们想要的功能，尽情发挥你的想象力吧，实现你想要的： 强大无比。 PO口Pin39Pin32：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7 P1口Pin1Pin8：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口Pin21Pin28：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口Pin10Pin17：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7二、设计方案利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为100，每中断一次中断计数初值减1，当减到0时，那么表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是

8、否1h到了。为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。针对要实现的功能，采用AT89S51单片机进行设计，AT89S51 单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB在线可编程ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS- 51指令系统及80C

9、51引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，假设各模块不匹配会出现意想不到的错误。首先，在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法，以及内部存放器、存储单元的用法，否那么，编程无从下手，电路也无法设计。这是前期准备工作。第二局部是硬件局部：依据想要的功能分块设计设计，比方输入需要开关电路，输出需要显示驱动电路和数码管电路等。第三

10、局部是软件局部：先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试，最终完成程序设计。第四局部是软件画图局部：设计好电路后进行画图，包括电路图和仿真图的绘制。第五局部是软件仿真局部：软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真，仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。第六局部是硬件实现局部：连接电路并导入程序检查电路，假设与设计的完全一样一般能实现想要的功能。最后进行功能扩展，在已经正确的设计根底上，添加额外的功能！三、电路设计与软件开发A.电路设计1. 整体设计此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟，硬件局部主要分以下电路模块：显示电路用8个共阴数码管分别显示，

11、星期年份，小时、分钟月份和秒日，通过动态扫描进行显示，从而防止了译码器的使用，同时节约了I/0端口，使电路更加简单。单片机采用AT89S51系列，这种单片机应用简单，适合电子钟设计。电路的总体设计框架如下：单片机输入局部晶振和复位输出局部2. 分块设计模块电路主要分为：输入局部、输出局部、复位和晶振电路。2.1 输入局部输入信号主要是各种模式选择和调整信号，由按键开关提供。以下为输入局部样例：在本实验中主要用用P3口输入按键信号，还用到了特殊的P0口。对于P0口，由于其存在高阻状态，为了实现开关功能，给其添加上拉电阻，具体如下列图所示：2.2 输出局部本电路的输出信号为7段数码管的位选和段选信

12、号，闹铃脉冲信号，提示灯信号。本实验的数码管是共阴的，为了防止段选信号不能驱动数码管，故在P1口连接上拉电阻后，再送段选信号，以提高驱动，位选信号直接从P2口接入，如下列图：闹铃由P2.6端输出，模块如下：2.3 晶振与复位电路本实验单片机时钟用内部时钟，模块如下：复位电路为手动复位构成，模块如下：各模块拼接组合，电路总体设计图如下：B.软件开发B.1 程序总体设计本实验用汇编程序完成.程序总的流程图如下：主程序开始显示星期，时，分，秒是否有调 转？T0中断秒，分，时等进位闪烁提示显示日期并调整响铃提示时间调整闹铃设置定时设置铃声测试秒表模式回主程序定时到按0键按0键闹铃到按1键按2键按3键按

13、4键按5键按7键7键恢复按4键按8键按0键按0键倒计时启动并显示回主程序秒表暂停秒表清零回主程序按7键3.B.2 程序主要模块B.2.1 延时模块数码管显示动态扫描时，用到延时程序，这里使用延迟1ms的程序，此程序需反复调,除数码管动态扫描外，数码管的闪烁提示，以及音乐模块也用到了延时，只是延时的长短不同罢了，在此不再赘述。B.2.2中断效劳程序本实验中，计数器T0,T1中断都有运用，其中T0中断为时钟定时所用，T1中断用于音乐播放。T0的定时长度为0.01s,工作于方式1，计数1次，时长1us，故计数器计数10000次，进入中断，计数初值为65536-10000=55536=#0D8F0，装

14、满定时器需要0.01s的时间，从而100次中断为一秒，一秒之后，判断是否到60秒，假设不到那么秒加一，然后返回，假设到，那么秒赋值为0，分加一，依次类推。包括日期显示的功能也是如此。另外，由于要实现倒计时功能，因此在中断程序中还要参加减一的存放器，需要时将其进行显示。基于以上考虑，以R3为倒计时中的秒，R4为倒计时的分，当秒加1时R3减一，减到0之后，秒赋值为59，分减一，直到分为0。计数器T1工作于方式1， 当调用响铃程序时，其计数功能开启，为音乐音调不同频率的方波的形成，提供延时。其中断效劳程序就是根据音调改变音乐方波输出口电平的上下，用语句 CPL实现。 中断效劳程序中日历的实现较为复杂

15、，要考虑平年，闰年，特殊的2月，每月的天数的不尽相同。具体的逻辑判断方法为：首先，要考虑年份是不是闰年，闰年的判断方法是：将年份除以100，假设能整除，那么将年份除以400，假设还能整除，那么为闰年，假设不能，那么为平年；假设不能被100整除，那么判断是否能被4整除，假设能，那么为闰年，假设不能那么为平年。只有2月与平、闰年相关，因此在闰年和平年的子程序中，要判断是不是2月，假设是那么在相应的年中进行日期的增加，假设不是那么转入平时的月份。其中1、3、5、7、8、10、12月是每月31天，4、6、9、11月为每月30天。日历进位判断流程图如下：年份能否被100整除NY年份是否能被4整除年份是否

16、能被400整除NN平年闰年YY是不是2月是不是2月Y日=28之后返回为1NNY日=29之后返回为1假设月份为1、3、5、7、8、10、12月那么调用31天的程序假设月份为4、6、9、11那么调用30天的程序本实验用8个数码管，刚好能显示年，月，日，扫描显示与时间的扫描显示类似。年比拟特殊，由两个存放器存储，个位，十位为0时，说明年数能被100整除，假设此时千位，百位组成两位数能被4整除，那么年数被400整除，为闰年。假设十位，个位组成两位数能被4整除，那么年数能被4整除，为闰年。B.2.3主程序主程序主要对按键进行扫描，以及判断定时和闹铃时间是否已到，假设到那么调用相关程序。B.2.4 显示子

17、程序8个数码管轮流进行显示，分别显示1ms，依赖人的视觉 暂留效应，给人以数码管持续高亮的错觉。日期的显示，秒表的显示，倒计时的显示，调闹铃，调定时的显示，闪烁的显示程序与以上的的扫描相似，有的以子程序的方式出现，通过子程序调用语句ACALL调用；有点直接嵌套在相应的程序里面，顺序执行，或者用调转语句AJMP调用。C 程序调试及仿真本程序通过Keil单片机开发平台实现程序的编译，链接，生成HEX文件。通过Keil和硬件仿真平台Proteus的联合，可以将设计效果仿真出来，根据效果，有目的的改变设计，优化程序。利用Proteus仿真实验过程截图：普通时间显示模式仿真图，表示：星期一 9点10分3

18、8秒 四，总结 本文先从整体论述了设计电子钟的大致思路，然后再采用划分模块的方法，将硬件电路划分为开关电路，显示驱动电路，以及数码管电路等，而软件局部，那么依据要实现的功能，划分为：闹钟的声音程序，时间显示程序，日期显示程序，秒表显示程序，时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。最后将各模块集成为一个整体,合成一个多功能的电子钟。通过学习这一次实践,增强了我们的动手能力,提高和稳固了单片机方面的知识,特别是软件方面。从中增强了我们的团队合作精神,并让我们认识到把理论应用到实践中去是多么重要。书是我们时代的生命别林斯基书籍是巨大的力量列宁书是人类进步的阶梯高尔基书籍是人类知识的总统莎士比亚书籍是人类思想的宝库乌申斯基书籍举世之宝梭罗好的书籍是最贵重的珍宝别林斯基书是唯一不死的东西丘特书籍使人们成为宇宙的主人巴甫连柯书中横卧着整个过去的灵魂卡莱尔人的影响短暂而微弱，书的影响那么广泛而深远普希金人离开了书，如同离开空气一样不能生活科洛廖夫书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉 库法耶夫书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者史美尔斯书籍便是这种改造灵魂的工具。人类所需要的，是富有启发性的养料。而阅读，那么正是这种养料雨果