课程设计（论文）-基于单片机的电脑钟的设计.doc

课课程程设设计计说说明明书书 名称 基于单片机的电脑钟的设计 2011 年 6 月 13 日至 2011 年 6 月 19 日共 1 周 院 系 班 级 姓 名 学 号 系 主 任 教研室主任 指导教师 第 2 页 共 19 页 目录目录 目录2 第一章 绪论3 1.1 at89c51 的单片机结构及原理3 1.2 wave 的简单介绍.6 1.3 protues 简介.7 1.3.1 工作界面.8 1.3.2 protues 基本操作8 第二章 电脑钟硬件设计9 2.1 基本原理如下.9 2.2 实现时钟计时的基本方法9 2.3 原理图.10 2.3.元器清单.11 第三章 软件设计12 3.1 设计流程图.12 3.2 设计程序12 3.3 程序的调试过程.17 第四章 实验心得18 参考文献19 第 3 页 共 19 页 第一章第一章 绪论绪论 本次实训使用的是 ta89c51 控制的，用 wave 软件编程，用 protues 仿真的。 下面简单介绍各个软件。 1.1 at89c51 的单片机结构及原理 at89c51 单片机引脚图如下： 1-1 at89c51 引脚图 mcs-51 单片机是标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片，其各引脚功能 如下： vcc：+5v 电源。 vss：接地。 rst：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为 有效，用完成单片机的复位初始化操作。 xtal1 和 xtal2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用 第 4 页 共 19 页 于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 p3 口也可作为 at89c51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 p3.0 rxd（串行输入口） p3.1 txd（串行输出口） p3.2 /int0（外部中断 0） p3.3 /int1（外部中断 1） p3.4 t0（记时器 0 外部输入） p3.5 t1（记时器 1 外部输入） p3.6 /wr（外部数据存储器写选通） p3.7 /rd（外部数据存储器读选通） 振荡器特性: xtal1 和 xtal2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为 片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件， xtal2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外 部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 七段数码管介绍 第 5 页 共 19 页 1-2 七段数码管 1-3七段数码管引脚图 数码管使用条件： a、段及小数点上加限流电阻 b、使用电压：段：根据发光颜色决定； 小数点：根据发光颜色决 定 c、使用电流：静态：总电流 80ma（每段 10ma） ；动态：平均电 流 4-5ma 峰值电流 100ma 上面这个只是七段数码管引脚图，其中共阳极数码管引脚图和共阴 极的是一样的，4 位数码管引脚图请在本站搜索我也提供了数码管 第 6 页 共 19 页 使用注意事项说明： （）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角； （）焊接温度：度；焊接时间： （）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。 xtal1 和 xtal2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配 置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件， xtal2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外 部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 1.2 wave 的简单介绍 编辑、编译、下载、调试全部集中在一个环境下。 多种仿真器，多类 cpu 仿真全部集成在一个环境下。可仿真 51 系列，196 系列，pic 系列，飞利蒲公司的 552、lpc764、dallas320，华邦 438 等 51 增强型 cpu。为了跟上 形势，现在很多工程师需要面对和掌握不同和项目管理器、编辑器、编译 器。他们由 不同的厂家开发，相互不兼容，使用不同的界面。学习使用都很吃力。伟 福 windows 调试软件为您提供了一个全集成环境，统一的界面，包含一个项目管理器， 一个功能 强大的编辑器，汇编 make、build 和调试工具并提供一个与第三方编译器 的接口。 第 7 页 共 19 页 1.3 protues 简介 proteus isis 是英国 labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件。它 运行于 windows 操作系统上，可以仿真、分析(spice)各种模拟器件和集成电路， 该软件的特点是：实现了单片机仿真和 spice 电路仿真相结合。具有模拟电 路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、rs232 动态 仿真、i2c 调试器、spi 调试器、键盘和 lcd 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器， 如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前 支持的单片机类型有：68000 系列、8051 系列、avr 系列、pic12 系列、pic16 系列、pic18 系列、z80 系列、hc11 系列以及各种外围芯片。提供软件调试 功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观 察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这 些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如 keil c51 uvision2 等软 件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和 spice 分 析于一身的仿真软件，功能极其强大。本章介绍 proteus isis 软件的工作环境 和一些基本操作。 第 8 页 共 19 页 1.3.1 工作界面 1.3-1 protues 工作界面 1.3.2 protues 基本操作 包括以下几个 1.对图形编辑窗口的操作 2.对预览窗口的操作 3 对.对象选择器窗口的操作 第 9 页 共 19 页 第二章第二章 电脑钟硬件设计电脑钟硬件设计 2.1 基本原理如下 软时钟是利用单片机内部的定时器计数器来实现的，它的处理过程如下： 首先设定单片机内部的一个定时器计数器工作于定时方式，对机器周期计数形 成基准时间，然后用另一个定时器计数器或软件计数的方法对基准时间计数形 成秒，秒计 60 次形成分，分计 60 次形成小时，小时计 24 次则计满一天。然后 通过数码管把它们的内容在相应位置显示出来即可。 数码管显示一般采用动态显示方式。动态显示方法线路相对简单，但需动 态扫描，扫描频率要大于人眼视觉暂留频率，信息看起来才稳定。译码方式可 分为软件译码和硬件译码，软件译码通过译码程序查得显示信息的字段码；硬 件译码通过硬件译码器得到显示信息的字段码，实际中通常采用软件译码。 在具体处理时，定时器计数器采用中断方式工作，对时钟的形成在中断服 务程序中实现。在主程序中只需对定时器计数器初始化、调用显示子程序和控 制子程序。另外，为了使用方便，设计了简单的按键，可以通过按键实现时、 分的调整，这样在主程序中就加入了键盘设置子程序。 时制式为 24 小时制。 1 采用 led 数码管显示时、分，秒采用数字显示。 2 具有方便的时间调校功能。 3 计时稳定度高，可精确校正计时精度。 2.2 实现时钟计时的基本方法 利用 c51 系列单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计数。 计数初值计算: 第 10 页 共 19 页 把定时器设为工作方式 1，定时时间为 50ms，则计数溢出 20 次即得时钟计 时最小单位秒， 使用 t0，方式 1，50ms 定时，fosc=12mhz。 则初值 x 满足（216-x）1/12mhz12s =50000s x=1553600111100101100003cb0h (2) 采用中断方式进行溢出次数累计,计满 20 次为秒计时（1 秒） ； (3) 从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现 电脑钟的 protues 原理图如下 2.3 原理图 对原理图的分析 实训使用 at89c51 控制，其中使用 p2 做输出，p3 口做控制信号，使用外 部中断 1 作调节小时，外部中断 0 作调节分钟，定时器 1 在计数模式作调节秒， 定时器 1 在定时模式用于计数，而 p0.0 做总控开关的入口。 第 11 页 共 19 页 其中黄灯显示是否在调节状态，当亮时为可调，当灭时不可调。 2.3.元器清单 单 片机 ta89c51 1 个 按 键 button 1 个 电 阻 res 500/8 个 10k/5 个 电 容 cap 22uf/2 个 33pf/1 个 晶 振 crystal 1 个 led 数码管 7seg-mpx8-ca- blue（ca：共阳，cc： 共阴） 1 个 地 grand 电 源 power 第 12 页 共 19 页 第三章第三章 软件设计软件设计 3.1 设计流程图 初始化 键盘检测 数据调整十进制并送 缓冲区 显示 开始 t0 中断 现场保护 1s? 数据调整 恢复现场 返回 3-1 主流程图 3-2 t0 中断程序流程图 3.2 设计程序 org 0000h ljmp main org 0003h ljmp shi org 000bh ljmp jishi org 0013h ljmp fen 第 13 页 共 19 页 org 001bh ljmp miao org 0030h main:mov tmod ,#61h mov r4,#20 mov th1,#255 mov tl1,#255 mov th0, #3ch mov tl0,#0b0h clr ex0 clr ex1 setb et0 clr et1 setb ea setb tr0 setb tr1 setb it0 setb it1 mov r0,#00h mov r1,#00h mov r5,#00h setb p0.1 fanhui:mov dptr,#tab 显示模块 mov a,r0 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr 第 14 页 共 19 页 mov p2, a mov p1,#02h lcall delay mov p2,#0ffh mov a,b movc a,a+dptr mov p2,a mov p1,#01h lcall delay mov p2,#0ffh mov p1,#04h mov p2, #0bfh lcall delay mov p2,#0ffh mov a,r1 mov b,#10 div ab mov p1,#10h movc a,a+dptr mov p2, a lcall delay mov p2,#0ffh mov p1,#08h mov a,b movc a,a+dptr mov p2,a lcall delay 第 15 页 共 19 页 mov p2,#0ffh mov p1,#20h mov p2,#0bfh lcall delay mov p2,#0ffh jnb p0.0,zk mov p1,#80h mov a,r5 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr mov p2, a lcall delay mov p2,#0ffh mov p1,#40h mov a,b movc a,a+dptr mov p2,a lcall delay mov p2,#0ffh jnb p0.0,zk ljmp fanhui zk: cpl et1 cpl ex0 cpl ex1 cpl et0 cpl p0.1 第 16 页 共 19 页 ljmp fanhui jishi:mov th0,#3ch 定时自加程序 mov tl0,#0b0h djnz r4,loop mov r4,#20 inc r0 cjne r0,#60 ,loop mov r0,#00h inc r1 cjne r1,#60, loop mov r1,#00h inc r5 cjne r5,#24,loop mov r5,#00h loop:reti delay:mov r2,#10 zj:mov r3,20 延时程序 djnz r3,$ djnz r2,zj ret ret org 0200h 按键调节程序 miao:clr ea inc r0 setb ea reti fen:clr ea 第 17 页 共 19 页 inc r1 setb ea reti shi:clr ea inc r5 setb ea reti org 0300h tab:db 0c0h,0f9h,0a4h, 0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h end 3.3 程序的调试过程 在 proteus 中设计硬件 proteus 软件使用过程如下： 1）选择元器件 2）放置元器件 3）连线 4）添加程序 5）运行仿真 2、在 wave 中编写程序，编译、连接形成 hex 文件。 3、在 pro