單片機課程設計時鐘設計

1、<p>　　微型計算機技術專業方向設計</p><p><b>　　任務書</b></p><p>　　題目名稱：多功能數字鐘</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　課程名稱：微型計算機技術</p><p>　　設計題目：多功能數字

2、鐘</p><p><b>　　系統硬件要求：</b></p><p>　　配置單片機的外部程序ROM空間，容量為16K（使用27128芯片）。</p><p>　　使用51單片機內部時鐘信號為系統提供計時信號。</p><p>　　配置LED數碼管或液晶顯示器顯示時間，設置操作按鍵。</p><p&

3、gt;<b>　　系統功能要求：</b></p><p>　　在LED數碼顯示器或液晶顯示器上顯示：時：分：秒。</p><p>　　按鍵功能自定義，實現按鍵調整時間功能。</p><p>　　具有鬧鐘功能（選做）。</p><p>　　具有秒表功能（選做）。</p><p><b>　

4、　其他要求：</b></p><p>　　每位同學獨立完成本設計。</p><p>　　2、依據題目要求，提出系統設計方案。</p><p>　　3、設計系統電路原理圖。</p><p>　　調試系統硬件電路、功能程序。</p><p>　　編制課程設計報告書并裝訂成冊，報告書內容（按順序）</p&g

5、t;<p><b>　?。?）報告書封面</b></p><p>　?。?）課程設計任務書</p><p>　?。?）系統設計方案的提出、分析</p><p>　?。?）系統中典型電路的分析</p><p>　?。?）系統軟件結構框圖</p><p>　?。?）系統電路原理圖<

6、/p><p><b>　?。?）源程序</b></p><p>　?。?）課設字數不少于2000字</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、設計的主要功能及意義 </p><p>　　二、系統基本方案選擇和論證</p>

7、<p><b>　　單片機芯片的選擇</b></p><p>　　2、顯示模塊選擇方案和論證</p><p>　　3、外擴I/O口模塊芯片選擇和論證 </p><p>　　三、系統的硬件設計與實現</p><p><b>　　1、電路設計框圖</b></p><p&

8、gt;　　2、主要單元電路的設計</p><p>　　2.1 晶體振蕩電路</p><p><b>　　2.2復位電路</b></p><p>　　2.3外擴8155接口電路</p><p>　　2.4顯示模塊原理圖</p><p><b>　　2.5按鍵</b></p

9、><p><b>　　四、系統的軟件設計</b></p><p>　　1、T0定時中斷流程圖如下：</p><p><b>　　2、整體流程圖如下</b></p><p>　　3、外部中斷相應流程圖</p><p><b>　　4、顯示流程圖</b><

10、/p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p><b>　　六、附錄 </b></p><p><b>　　1、源程序</b></p><p><b>　　2、原理圖</b></p><p><b>　　單片機

11、課程設計報告</b></p><p>　　設計的主要功能及意義</p><p>　　電子時鐘功能，能利用MCS—51單片機定時、中斷功能完成時間的定時工作。整個系統具有參數設定、時間顯示功能。意義是利用所學知識進行設計時鐘達到學以致用的目的。</p><p>　　系統基本方案選擇和論證</p><p>　　設計時鐘硬件電路圖時需要

12、進行芯片選擇，主控制系統選用80C51，顯示用六位LED數碼管顯示，輸入用按鍵，需接上拉電阻，外擴ROM要求大小為16k所以選用27128芯片，外擴時需要用到鎖存器所以可以選用74LS373芯片，由于外擴東西太多，單片機的I/O口不夠所以選用8155芯片來擴展I/O口，在I/O口和LED相連時需要用8002H來進行放大電流使LED燈亮。</p><p><b>　　單片機芯片的選擇</b>&

13、lt;/p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用89C51芯片作為硬件核心，其內部采用Flash ROM，具有4KB ROM 存儲空間,能于3V的超低壓工作，但運用于電路設計中時由于不具備ISP在線編程技術,燒入程序時需要專門的C編程器（當前可用的實驗燒寫開發板只支持具有ISP在線編程功能的AT89S＊＊系列的芯片），當在對電路進行調試時，更顯麻

14、煩，并且增加了造價，</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　80C51有兩個16位定時計數器，兩個外中斷，兩個定時計數中斷，及一個串行中斷，并有4個8位并行輸入口。80C51內部有時鐘電路，但需要石英晶體和微調電容外接，本系統中采用12MHz的晶振頻率。由于80C51的系統性能滿足系統數據采集及時間精度的要求，而且產品產量豐富來源廣，應用也

15、很成熟，故采用來作為控制核心。所以選擇采用80c51作為主控制系統。</p><p>　　8051單片機內有4KROM、256字節RAM，程序存放在4KROM。8051單片機最小系統組成有： 1）時鐘電路：工作時鐘；； 3）RAM：數據存儲 4）ROM：程序存儲 5）I/O接口：與外界交互 。 </p><p>　　1）時鐘電路：工作時鐘</p><p><b

16、>　　圖一</b></p><p>　　2）復位電路，如圖二所示</p><p><b>　　圖二</b></p><p><b>　　圖三8051</b></p><p>　　2、顯示模塊選擇方案和論證</p><p><b>　　方案一：<

17、;/b></p><p>　　采用LED液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見,但是價格昂貴,需要的接口線多,所以在此設計中不采用LED液晶顯示屏.</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用點陣式數碼管顯示，點陣式數碼管是由八行八列的發光二極管組成，對于顯示文字比較適合

18、,如采用在顯示數字顯得太浪費,且價格也相對較高,所以也不用此種作為顯示.</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　采用LED數碼管進行顯示方式有兩種，分為靜態顯示和動態顯示，靜態顯示程序簡單，顯示亮度有保證、單片機的開銷小，節約CPU的工作時間。但占用的I/O口線多，每一個LED都要占有I/O口。而動態顯示硬件連接簡單，但動態顯示方式需要占有

19、CPU較多的時間，在單片機沒有太多實時測控任務的情況下可以采用，本系統需要六位數碼管來分別顯示時、分、秒，因數碼個數較多所以采用動態顯示。</p><p><b>　　加圖</b></p><p>　　3、外擴I/O口模塊芯片選擇和論證</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>

20、　　8255是Intel公司生產的通用可編程并行I/O接口芯片，主要為Iterl8080/8085而設計，也可用于MCS-51。MCS-51和8255A相連可為外設提供三個8位I/O端口，允許采用同步、異步和中斷方式傳輸I/O數據。</p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　8155也是Intel公司生產的通用可編程并行I/O接口芯片，MCS-5

21、1和8155A相連不僅可為外設提供兩個8位I/O端口和一個6位端口，也可以為CPU提供一個256B的RAM和一個14位定時計數器。因此采用8155。</p><p><b>　　圖示</b></p><p>　　系統的硬件設計與實現</p><p><b>　　電路設計框圖</b></p><p>

22、　　2、主要單元電路的設計</p><p>　　2.1 晶體振蕩電路</p><p>　　晶體振蕩器電路給數字鐘提供一個頻率穩定準確的12M的方波信號，可保證數字鐘的走時準確及穩定。不管是指針式的電子鐘還是數字顯示的電子鐘都使用了晶體蕩器電路。本設計中的震蕩電路如圖3.1所示</p><p><b>　　2.2復位電路</b></p>

23、;<p>　　MCS-51單片機的復位是由外部的復位電路來實現的。復位引腳RST通過一個斯密特觸發器與復位電路相連，斯密特觸發器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2，斯密特觸發器的輸出電平由復位電路采樣一次，然后才能得到內部復位操作所需要的信號。</p><p>　　上電復位：上電復位電路是—種簡單的復位電路，只要在RST復位引腳接一個電容到VCC，接一個電阻到地就可以了。上電復位是指在給系統上電

24、時，復位電路通過電容加到RST復位引腳一個短暫的高電平信號，這個復位信號隨著VCC對電容的充電過程而回落，所以RST引腳復位的高電平維持時間取決于電容的充電時間。為了保證系統安全可靠的復位，RST引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的。只要Vcc的上升時間不超

25、過1ms，就可以實現自動上電復位。電路如圖所示。</p><p>　　2.3外擴8155接口電路</p><p>　　8155有兩種工作方式：一是I/O口工作方式，一是外部RAM工作方式；當工作在I/O方式時的電路如下圖所示，此時的8155地址為0100H。</p><p>　　2.4顯示模塊原理圖</p><p>　　若讓LED顯示數字，則

26、8155的PA口和PC口必須定義為輸出方式。此時的方式控制字為05H，時間的運行依靠定時中斷子程序對時鐘單元數值進位調整來實現的。計數器T0打開后，進入計時，滿50毫秒后，重裝定時。中斷一次，循環20次，滿一秒后秒進位，滿60秒后即為1分鐘，分鐘單元進位，60分到了后，時單元進位，12小時滿后，清零重新開始。這樣然后根據進率，得到時、分、秒存儲單元的值，并經譯碼后，通過掃描程序送LED中顯示出來，實現時鐘計時功能。累加是用指令INC來實

27、現的。進入中斷服務程序以后，執行PUSH PSW和PUSH A將程序狀態寄存器PSW的內容和累加器A中的數據保存起來，這便是所謂的保護現場，以保護現場和恢復現場時存取關鍵數據的存儲區叫做堆棧。在軟件的控制之下，堆?？稍谄瑑萊AM中的任一區間設定，而堆棧的數據存取與一般的RAM存取又有區別，對它的操作，要遵循后進先出的原則。</p><p><b>　　圖示</b></p>&l

28、t;p><b>　　2.5按鍵</b></p><p>　　本設計共用兩個鍵盤，分別接到INT0和INT1上，用外部中斷來調數字。一個用來調分，一個用來調時，都用累加調數法，即沒按一次鍵盤對應項數字加一知道調到正確時間為止。在按鍵盤時加入了去抖動延時20ms。</p><p><b>　　圖示</b></p><p>

29、;<b>　　系統的軟件設計</b></p><p><b>　　整體流程圖如下</b></p><p>　　T0定時中斷流程圖如下：</p><p>　　3、外部中斷相應流程圖</p><p><b>　　4、顯示流程圖</b></p><p><

30、;b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　1、《單片機原理及其接口技術》胡漢才編著</p><p>　　2、《單片機原理及C51編程》 宋彩利等編 西安交通大學出版社</p><p>　　3、《單片機原理及應用技術》 黃惟公等編 西安電子科技大學出版社</p>&l

31、t;p>　　4、《51單片機C語言教程》 郭天祥編著</p><p><b>　　六、附錄：</b></p><p><b>　　1、源程序</b></p><p><b>　　主程序：</b></p><p>　　ORG OOOOH</p&g

32、t;<p>　　LJMP MAIN</p><p>　　ORG 0100H</p><p>　　MAIN: SECDATA30H</p><p>　　MINDATA31H</p><p>　　HOUDATA32H</p><p>　　TABDATA70H</p>

33、<p>　　MOV33H，#0FEH</p><p><b>　　CLR30H</b></p><p>　　CLR 31H</p><p><b>　　CLR32H</b></p><p>　　MOVA，#05H</p><p>　　MOV

34、DPTR，#0100H</p><p>　　MOVX@DPTR，A</p><p>　　MOVTMOD，#01H</p><p>　　MOVTH0，#3CH</p><p>　　MOVTL0，#0B0H</p><p><b>　　SETBEA</b></p><p

35、><b>　　SETBET0</b></p><p><b>　　SETBEX0</b></p><p><b>　　SETBEX1</b></p><p>　　LOOP1：MOVR0，#14H</p><p><b>　　SETBTR0<

36、;/b></p><p>　　ACALLSHOW</p><p><b>　　SJMP $</b></p><p><b>　　T0中斷服務程序</b></p><p>　　ORG000BH</p><p><b>　　LJMPDSH</b&

37、gt;</p><p>　　ORG0200H</p><p>　　DSH： DJNZR0，NEXT</p><p><b>　　INC30H</b></p><p>　　MOVR1，30H</p><p>　　ACALLSHOW</p><p>　　

38、MOVA，30H</p><p>　　CJNEA，#60，LOOP1</p><p><b>　　CLR30H</b></p><p><b>　　INC31H</b></p><p>　　MOVR1，31H</p><p>　　ACALLSHOW&

39、lt;/p><p>　　MOVA，31H</p><p>　　CJNEA，#60，LOOP1</p><p><b>　　CLR31H</b></p><p><b>　　INC32H</b></p><p>　　MOVR1，32H</p>&

40、lt;p>　　ACALLSHOW</p><p>　　MOVA，32H</p><p>　　CJNEA，#12，LOOP1</p><p><b>　　CLR32H</b></p><p>　　NEXT： MOVTH0，#3CH</p><p>　　MOVTL0，

41、#0B0H</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　INT0中斷服務程序</p><p>　　ORG0003H</p><p><b>　　LJMPFEN</b></p><p>　　ORG0300H</p><p&g

42、t;　　FEN：INC31H</p><p>　　ACALLSHOW</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　INT1中斷服務程序</p><p>　　ORG0013H</p><p><b>　　LJMPSHI</b></p&g

43、t;<p>　　ORG0400H</p><p>　　SHI：INC32H</p><p>　　ACALLSHOW</p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　顯示子函數</b></p><p>　　ORG0500H&

44、lt;/p><p>　　SHOW：MOV R3，33H</p><p>　　MOVA，R3</p><p>　　MOV DPTR，#0103H</p><p>　　MOVX@DPTR，A</p><p>　　MOVA，R1</p><p>　　MOVB，#0AH&l

45、t;/p><p><b>　　DIVAB</b></p><p>　　MOVR4，A</p><p>　　MOV A，B</p><p>　　MOVDPTR，#TAB</p><p>　　MOVCA，@A+DPTR</p><p>　　MOV

46、DPTR，#0101H</p><p>　　MOVX@DPTR，A</p><p>　　ACALL DELAY</p><p><b>　　MOVA，R3</b></p><p><b>　　RLA</b></p><p>　　MOV33H，A</p

47、><p>　　MOVDPTA，#0103H</p><p>　　MOVX@DPTR，A</p><p><b>　　MOVA，R4</b></p><p>　　MOVDPTR，#TAB</p><p>　　MOVCA，@A+DPTR</p><p>　　MO

48、VDPTR，#0101H</p><p>　　MOVX@DPTR，A</p><p>　　ACALLDELAY</p><p>　　MOVA，33H</p><p><b>　　RLA</b></p><p><b>　　MOVR5，A</b><

49、/p><p>　　TAB：DB 3FH06H5BH4FH66H</p><p>　　DB6DH7DH07H7FH6FH</p><p>　　DELAY：MOVR7，#02H</p><p>　　DELAY1：MOVR6，#0FFH</p><p>　　DELAY2：DJNZR6，DELAY