单片机课程设计-电子时钟_图文

1、 单片机课程设计实验报告课设名称:电子时钟姓名班级学号任课教师:时间 2011-12-14课设名称电子时钟一、实验目的1.掌握单片机编程的流程,以及程序的调试方式。2.了解 LED 动态显示原理及动态显示程序设计方法。3.学习 8051定时器时间计时处理、按键扫描的设计方法。二、设计任务和要求利用 4个 LED 数码管, 设计带有闹铃功能的数字时钟(实验台或自行焊接 ,要求:1. 在 4位数码管上显示当前时间。显示格式“时时 . 分分” 。2. 由 LED 灯闪动做秒显示。3. 利用开关可对时间及闹玲进行设置,并可显示闹玲时间。4. 当闹玲时间到由 P1.7控制蜂鸣器发出声响,并可通过开关使它

2、停止。三、设计原理与思路原理部分:LED 动态显示原理:数码管的动态显示利用视觉暂留作用,使得人眼看到的是静态的不变的显示,视觉暂 留时间约为 0.01秒,因而每次显示的时间间距要比较短。本实验选择的是每 5毫秒显示一 个比特。首先以串行方式由 SDA 口向 LED 显示器数据端口发送第一个 8位数据,这时发送位码 数据 0BFH 到 P1口, 此时由于 P1.6位低电平而其他口都为高电平, 因此只有 LED1数码管显 示该数码。 这样就可以发送第二个数据, 同时应使其对应的位码为低电平且保证其他位为高 电平。 依次类推, 对各显示器进行扫描, 显示器分时轮流工作。 虽然买此只有一个显示器显

3、示, 但由于人的视觉暂留现象我们仍会感觉所有的显示器都在同时显示。 它的优点是硬件电 路简单,占用较少的 I/O口,但其传送速度相对较慢。由数码管的显示原理,再考虑到数码管上显示的数字对应与一个八位的二进制数, 09一共十个,把这些数存到程序存储器的 TABLE 表中,将 DPTR 作为指针,用 R1R4(或任意四个单元 分别存储实际的时和分的数字, 把寄存器存储的数字作为偏移量, 这样, 就把实 际的数字和数码管中显示的数字对应起来了。设计及思路部分:1. 硬件设计部分:通过跳将单片机的 P1口中的控制线与数码管显示电路如图 1所示相连(在实验箱上即 将 P10、 P11、 P13、 P14

4、、 P15、 P16接至 A 位它们的作用是:P1.3、 P1.4、 P1.5和 P1.6是 四个数码管的位扫描线,其中 P1.6对应数码管 W1,显示小时高位; P1.5对应数码管 W2, 显示小时低位; P1.4对应数码管 W3,显示分钟高位; P1.3对应数码管 W4,显示分钟低位。 实验中用 P1.2口作为脉冲输出端, 将 P1.2口连到一个二极管, 做秒显示; P3.2, P3.3, P3.4, P.5分别与 4个拨动开关连接,做时间显示和闹铃的控制; P1.7则连接到蜂鸣器。 实验中要利用单片机定时器完成计时功能,定时器 T0计时中断程序每隔 5ms 中断一次 并当作一个计数,每中

5、断一次计数加 1,当计数 200次时,则表示 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数据锁存器等较多硬件, 可采用动态显示法 实现 LED 显示。显示电路如图 1所示: 图 1闹铃声由交流蜂鸣器产生,电路如图 2,当 P1.7输出不同频率的方波, . 蜂鸣器便会发出不同的声音。 10KVCC图 2数码管显示设计:四位共阳 LED 数码管,其标号分别为 LED1LED4。为了节省 MCU 的 I/O口,采用串行接 口方式,它仅占用系统 2个 I/O口,即

6、P1.0口和 P1.1口,一个用作数据线 SDA ,另一个用 作时钟信号线 CLK ,它们都通过跳线相连。其中串并转换电路部分我选用的是集成芯片 74HC595, 74HC595是 8位串行输入 /输出或者并行输出移位寄存器,具有高阻关断状态。 4位共阳 LED 数码管与 P87C52X2的连接如上面图 1所示。其中, KD_Q0-KD_Q7为 LED 显示器数据线即段码线, EBIT1-EBIT4位 LED 显示器的位码扫描线,它们通过跳线与 P1.3-P1.6相连,低电平有效,且任何时候仅有一位输出低电平,显示时对各显示器进行动 态扫描, 显示器分时轮流工作。 虽然每次只有一个显示器显示,

7、 但是由于人的视觉暂留现象 我们仍会感觉所有的显示器都在同时显示。由于实验采用的是共阳 LED 数码管,它的阴极分别通过限流电阻 R20-R27连接到控制 KD_0-KD_Q7。 这样控制 8个发光二极管, 就需要 8个 I/O口。 但由于单片机的 I/O口资源是 有限的, 因此常采用实验电路所示的串并转换电路来扩充系统资源。 串并转换电路其实质是 一个串入并处的移位寄存器, 串行数据再同步移位脉冲 CLK 的作用下经串行数据线 SDA 把数 据移位到 KD_0-KD_Q7端,这样仅需 2根线就可以分别控制 8个发光二极管的亮灭。2. 软件设计部分 :闹铃设置 :通过 P3.4口控制闹铃设置,

8、 与拨动开关连接, 高电平有效, 当 P3.4口变成 高电平时,进入闹铃设置,用 P3.2和 3.3分别控制分和时的设置,也与拨动开关连接,高 电平有效,当 P3.2变成低电平时回到主程序。时间设定 :通过 P3.5口控制时间设定, 与拨动开关连接, 低电平有效, 当 P3.3口变成 低电平时,进入时间设置,同样用 P3.2和 3.3口控制分和时的设置,也与拨动开关连接,低电平有效,当 P3.3口变成高电平时回到主程序。蜂鸣器 :用四个地址存储闹铃时间的偏移量, 判断当前的时间与闹铃时间是否完全一样, 相同时驱动闹铃,实验板上的蜂鸣器是交流驱动的,因此当到达闹铃时刻时,给 P1.7口几 个脉冲

9、,频率控制在人耳可以听到的范围内。I/O口的说明:P1口:用来控制数码管的显示,其中 P1.2作为秒脉冲输出口, P1.7控制蜂鸣器P3口: P3.2控制设定中的分钟的设定,与拨动开关相连,高电平有效P3.3控制设定中的小时的设定,与拨动开关相连,高电平有效P3.4控制闹铃设定,与拨动开关相连,高电平设置闹铃,低电平锁定闹铃时间 P3.5控制时间及闹钟的开关设定,与拨动开关相连,低电平有效允许时间的设定 和关掉闹铃3. 程序流程图部分 :(1 、开关扫描程序: 开关 1和 2用来调整时钟的分与时;开关 3用来控制显示时间或闹钟;开关 4用来控制时间的可调与否,同时控制闹铃的开与关。(2 、 T

10、0中断服务程序 :采用定时器 T0计时,中断程序每隔 5ms 中断一次计数加 1,当计数 200次时,则表示 1s 到了,秒变量加 1,同理再判断是否 1分钟到了,再判断是否 1小时到了,再判断是否 24小时到了。 (3 、显示部分:程序流程图如下: 4. 程序部分 :-; 中断入口程序 ;-;ORG 4000H ; 程序执行开始地址AJMP MAIN ; 跳到标号 MAIN 执行ORG 000BH ; 定时器 T0中断程序入口AJMP INTT0 ; 跳到 INTT0执行;-; 主 程 序 ;-;MAIN: MOV TMOD,#01H ; 定时器 T0工作于方式 1 MOV 20H,#198

11、 ;T0溢出次数为 200次 MOV 40H,#00H ; 时钟的时清零MOV 41H,#00H ; 时钟的分清零MOV 42H,#00H ; 时钟的秒清零MOV 43H,#00H ; 闹钟的时清零MOV 44H,#00H ; 闹钟的分清零SETB ET0 ; 允许 T0中断SETB EA ; 总中断开放MOV TH0,#0ECH ;5ms 定时初值 0EC78HMOV TL0,#78H ;SETB TR0 ; 启动定时器 T0;-; 开关扫描程序 ;-;HERE: JB P3.2,HERE1 ; 判断是否按下,按下则跳到 HERE1调整时钟的分 JB P3.3,HERE2 ; 判断是否按下,

12、按下则跳到 HERE2调整时钟的时 JB P3.4,HERE3 ; 判断是否按下,按下则跳到 HERE3调整闹钟 JB P3.5,HERE4 ; 判断是否按下,按下则跳到 HERE4停止闹钟响 LCALL DISC ; 调用显示时钟程序LCALL RIN ; 调用判断闹钟程序AJMP HERE ; 重复执行HERE4: LJMP HERE44 ; 调用停止闹铃HERE1: LCALL DISC ; 调用显示时钟程序MOV 45H,#10 ; 延时,减慢分钟调整速度,使人眼能看清分钟变化 LCALL DISC ;DL1: MOV 46H,#0FAH ;LCALL DISC ; 延时过程中要调用显

13、示程序,使显示不闪烁 DL2: NOP ;NOP ;DJNZ 46H,DL2 ;内循环 0FAH 次DJNZ 45H,DL1 ;外循环 10次 总共 60sMOV A,#01H ; 时钟的分钟加 1ADD A,41H ;MOV 41H,A ;CJNE A,#60,LM ; 判断分钟是否为 60,不为 60则跳到 LMMOV 41H,#00H ; 为 60则分钟清零MOV A,#01H ; 时钟的时加 1ADD A,40H ;MOV 40H,A ;CJNE A,#24,LM ; 判断时是否为 24,不为 24则跳到 LMMOV 40H, #00H ; 为 24则时清零LM: JB P3.2,HE

14、RE1 ; 判断是否按下,按下则跳到 HERE1AJMP HERE ; 没按下则跳到 HEREHERE2: LCALL DISC ; 调用显示时钟程序MOV 45H,#10 ; 延时,减慢时的调整速度,使人眼能看清时的变化 LCALL DISC ;DL3: MOV 46H,#0FAH ;LCALL DISC ; 延时过程中要调用显示程序,使显示不闪烁 DL4: NOP ;NOP ;DJNZ 46H,DL4 ;DJNZ 45H,DL3 ;MOV A,#01H ; 时钟的时加 1ADD A,40H ;MOV 40H,A ;CJNE A,#24,LH ; 判断时是否为 24,不为 24则跳到 LHM

15、OV 40H,#00H ; 为 24则时清零LH: JB P3.3,HERE2 ; 判断是否按下,按下则跳到 HERE2AJMP HERE ; 没按下则跳到 HEREHERE3: LCALL DISR ; 调用显示闹钟程序LCALL RIN ; 调用判断闹钟程序JB P3.2,M1 ; 判断是否按下,按下则跳到 M1JB P3.3,H1 ; 判断是否按下,按下则跳到 H1AJMP LH1 ; 都没按下则跳到 LH1M1: MOV 50H,#10 ; 延时,减慢调整速度,使人眼能看清变化 LCALL DISR ;DL7: MOV 51H,#0FAH ;LCALL DISR ; 调用显示闹钟的程序

16、DL8: NOP ;NOP ;DJNZ 51H,DL8 ;DJNZ 50H,DL7 ;MOV A,#01H ; 闹钟的分加 1ADD A,44H ;MOV 44H,A ;CJNE A,#60,LM1 ; 判断分钟是否为 60,不为 60则跳到 LM1 MOV 44H,#00H ; 为 60则分钟清零MOV A,#01H ; 闹钟的时加 1ADD A,43H ;MOV 43H,A ;CJNE A,#24,LM1 ; 判断时是否为 24,不为 24则跳到 LM1 MOV 43H,#00H; ; 为 24则时清零LM1: JB P3.2,M1 ; 判断是否按下,按下则跳到 M1继续调整分钟 AJMP

17、 LH1 ; 没按下则跳到 LH1H1: MOV 50H,#10 ; 延时,同上LCALL DISR ;DL5: MOV 51H,#0FAH ;LCALL DISR ;DL6: NOP ;NOP ;DJNZ 51H,DL6 ;DJNZ 50H,DL5 ;MOV A,#01H ; 闹钟的时加 1ADD A,43H ;MOV 43H,A ;CJNE A,#24,LH1 ; 判断时是否为 24,不为 24则跳到 LH1 MOV 43H,#00H ; 为 24则时清零LH1: JB P3.3,H1 ; 判断是否按下,按下则跳到 H1继续调整小时 JB P3.4,HERE3 ; 判断是否按下,按下则跳会

18、 HERE3AJMP HERE ; 没按下则跳回 HEREHERE44: CLR P1.7; ; 停止闹铃LCALL DISC ; 调用显示时钟程序JB P3.5,HERE44 ; 判断是否按下AJMP HERE ;-; T0中断服务程序 ;-;INTT0: PUSH PSW ; 状态字入栈保护PUSH ACC ; 累加器入栈保护CLR ET0 ; 关 T0中断允许CLR TF0 ; 清除溢出标志位CLR TR0 ; 关闭定时器 T0MOV TH0,#0ECH; ; 装初值MOV TL0,#78H; ;DJNZ 20H,RETURN ;1S 未到,继续计MOV 20H,#198 ;CPL P1

19、.2 ; 秒显示MOV 60H,#05 ; 延时子程序DLP8: MOV 61H, #0FAH ;DLP9: NOP ;NOP ;DJNZ 61H,DLP9 ;DJNZ 60H,DLP8 ;CPL P1.2 ; 秒显示MOV A,#01H ; 秒加 1ADD A,42H ;MOV 42H,A ;CJNE A,#60,RETURN ;1分未到,继续计MOV 42H,#00H ; 到 1分则秒清零MOV A,#01H ; 分加 1ADD A,41H ;MOV 41H,A ;CJNE A,#60,RETURN ;1小时未到,继续计MOV 41H,#00H ; 到 1小时则分清零MOV A,#01H

20、; 时加 1ADD A,40H ;MOV 40H,A ;CJNE A,#24,RETURN ;判断时是否到 24,不到,继续计 MOV 40H, #00H; ; 到 24时清零RETURN: POP ACC ; 恢复累加器POP PSW ; 恢复状态字(出栈SETB ET0 ; 开放 T0中断SETB TR0 ; 开定时器 T0RETI ; 中断返回;-; 显示程序 ;-;DISC: PUSH ACC ;MOV R0, 40H ; 时钟显示MOV R1, 41H ;LJMP DIS1 ;DISR: PUSH ACC ;MOV R0, 43H ; 闹钟显示LJMP DIS1 ;DIS1: MOV

21、 A,R0 ; 将时钟小时除以 10MOV B,#10 ;DIV AB ; A中为小时的十位数字 ,B 中为小时的个位数字 AJMP DUPH ;DIS2: MOV A,R1 ; 将闹钟小时除以 10MOV B,#10 ;DIV AB ; A中为小时的十位数字 ,B 中为小时的个位数字 AJMP DUPM ;DUPH:MOV DPTR,#TABLE ; 查表MOVC A,A+DPTR ;MOV R3,#08H ; 定义移位次数为 8次Y0: RLC A ; 循环左移位MOV P1.0, C ;CLR P1.1 ;SETB P1.1 ;0变 1, 获得移位所需的上升沿DJNZ R3,Y0 ;CL

22、R P1.6 ;W1数码管显示小时的十位数字LCALL DL5MS ; 延时 5msSETB P1.6 ;W1数码管灭DUP1: MOV A,B ;MOV DPTR,#TABLE ; 查表MOVC A,A+DPTR ;ANL A,#01111111B ;W2数码管的点变亮MOV R3,#08H ; 循环移位 8次Y1: RLC A ;MOV P1.0, C ;CLR P1.1 ;SETB P1.1 ;CLR P1.5 ;W2数码管显示小时的个位数字 LCALL DL5MS ; 延时 5msSETB P1.5 ;W2数码管灭LJMP DIS2 ;DUPM: M OV DPTR,#TABLE ;M

23、OVC A,A+DPTR;MOV R3,#08H ;Y2: RLC A ;MOV P1.0, C ;CLR P1.1 ;SETB P1.1 ;DJNZ R3,Y2 ;CLR P1.4 ;W3数码管显示分钟的十位数字 LCALL DL5MS ; 延时 5msSETB P1.4 ;W3数码管灭DUP2: MOV A,B ;MOV DPTR,#TABLE;MOVC A,A+DPTR ;MOV R3,#08H ;Y3: RLC A ;MOV P1.0, C ;CLR P1.1 ;SETB P1.1 ;DJNZ R3,Y3 ;CLR P1.3 ;W4数码管显示分钟的个位数字 LCALL DL5MS ;

24、延时 5msSETB P1.3 ;W4数码管灭POP ACC ; 恢复累加器RET ; 中断返回TABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099HDB 092H,082H,0F8H,080H,090H ; 数码管显示 09;-; 延时子程序 ;-;DL5MS: MOV R4,#05 ; 延时子程序DLP1: MOV R5, #0FAHDLP2: NOPNOPDJNZ R5,DLP2DJNZ R4,DLP1;-; 判断闹铃程序 ;-;RIN: MOV A,40H ; 比较小时CJNE A,43H,EXITMOV A,41H ;比较分钟CJNE A,44H,EXITCPL P1.

25、7 ; 输入周期为 10ms 的方波 , 蜂鸣器发声LCALL DL5MSEXIT: RETEND;-;四、电路焊接与实验操作一开始, 我是焊了板子进行调试的, 最小系统部分能正常运行, 但是在数码管显示部分 出了问题, 显示不完整, 而且数字总是跳动, 没法设置时间。 虽然最后没用板子演示但是我 还是进行了板子的设计和焊接展示:最小系统部分电路:显示部分电路： 显示部分电路： 电路 后来，用实验箱操作的电路连接图如下： 其中要注意的是一定要用跳线选择器将 P10、P11、P13、P14、P15、P16 接至 A 位。还 有就是在程序写入芯片是要熟悉 keil 软件的操作，并且在使用 DPFlash 下载软件载入程序 时也要熟悉操作步骤， 我在实验箱的调试中就多次遇到擦除不了和通信口出错的问题， 一定 要检查是否连接好实验箱电路并打开开关，同时记得要关掉 keil 软件，不要两个软件同时打 开；再将实验箱上的工作模式选择开关 SX 拨