单片机原理与应项目——简易数字钟课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单片机与嵌入系统,2019/02,电气与自动化,单片机与嵌入系统2019/02,1,一、项目描述：,完成任务一、二、三的数码管显示，掌握数码显示原理与模块电路的设计与应用。,任务一、LED数码管的静态显示方式；,任务二、LED数码管的动态显示方式；,任务三、用延时程序设计简易数字钟。,项目 简易数字钟,一、项目描述：项目 简易数字钟,2,二、知识与能力目标,1、知识点,（1）如何将单片机与数码管正确连接。,（2）如何编写硬件定时的C语言程序。,（3）如何设计数码管的静态显示与动态显示电路 及C语言程序编写。,2、能力目标,（1）能根据项目要求设计正确的数码管接口电路。,（2）能编写数码管显示应用程序。,项目 简易数字钟,二、知识与能力目标项目 简易数字钟,3,三、任务内容和要求,1、静态显示方法。参照P30图3-2，设计9秒计数器。,2、动态显示方法。实现几个固定数字的显示，如“12345678”。,3、设计单片机与数码管的连接电路原理图，编制电子钟程序，并调试。,4、演示并说明程序，完成各作业文件。,项目 简易数字钟,三、任务内容和要求项目 简易数字钟,4,广告电子钟,大屏幕数字电子钟,自制单片机数字电子钟,广告电子钟 大屏幕数字电子钟 自制单片机数字电子钟,5,单片机原理与应项目简易数字钟课件,6,共阴结构,共阳结构,问题引入：,1.LED数码管如何显示出指定字符？,共阴结构共阳结构问题引入：1.LED数码管如何显示出指定,7,字符,共阴码,共阳码,字符,共阴码,共阳码,0,3F,C0,8,7F,80,1,06,F9,9,6F,90,2,5B,A4,A,77,88,3,4F,B0,b,7C,83,4,66,99,C,39,C6,5,6D,92,d,5E,A1,6,7D,82,E,79,86,7,07,F8,F,71,8E,数字及部分字母的七段显示代码,字符共阴码共阳码字符共阴码共阳码03FC087F80106F,8,问题引入：,2.N位LED数码管如何显示出指定字符？,问题引入：2.N位LED数码管如何显示出指定字符？,9,任务一：数码管静态显示方式,硬件连接参照P30图3-2，实现功能为9秒计数器，即共阴极数码管作为一位数，每隔一秒钟加一，直到9秒，然后清零重新计数。,任务一：数码管静态显示方式,10,1.掌握静态显示方式的接口应用。,2.掌握系统的硬件与软件设计。,任务目标：,1.掌握静态显示方式的接口应用。任务目标：,11,问题引入：,1.图3-2中数码管和89S51的电路连接方式？,静态显示方式：,位选共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分别连接一个8位并行I/O口，从该I/O口送出相应的字型码显示字型。,特点：,原理简单；显示亮度强，无闪烁；占用I/O资源较多。,问题引入：1.图3-2中数码管和89S51的电路连接方式,12,四位,静态,LED显示器电路,问题引入：,1.图3-2中数码管和89S51的电路连接方式？,四位静态LED显示器电路问题引入：1.图3-2中数码,13,问题引入：,2.0-9的显示方法？,数组元素的组成（查表法）：,要实现0-9的显示，首先要写出0-9对应的显示代码，并且注意应与电路中选用的数码管类型一致，这些数据在程序中作数组元素。程序中将数组元素依次读出送到端口。,问题引入：2.0-9的显示方法？数组元素的组,14,问题引入：,3.1S定时的方法？,软件定时：,1）自编，或参见P32例程。,2）进一步掌握延时子函数的编写及调整延时时间的方法。,定时器定时：,要实现9秒计时器，只要在定时器1上产生50ms的定时中断，中断20次即为1S，在每次1S 到的时候依次把0-9的字形编码送到P2口。,问题引入：3.1S定时的方法？软件定时：,15,相关知识：定时/计数器与中断系统,89S51单片机有2个16位的定时/计数器：TIMER0和TIMER1。,TIMER0由2个特殊功能寄存器TH0和TL0构成，TIMER1则由TH1和TL1构成。,每个定时/计数器有4种工作模式。,定时器共有2个控制寄存器TMOD和TCON，用于设置各个定时器的操作模式和控制功能。,相关知识：定时/计数器与中断系统89S51单片机有2个16,16,定时/计数器的控制寄存器,1工作模式控制寄存器TMOD（89H）,定时/计数器的控制寄存器 1工,17,定时/计数器的控制寄存器,2定时器控制寄存器TCON（88H）,定时/计数器的控制寄存器 2定,18,定时/计数器的初值计算,1计数器初值的计算,把计数器计满为零所需要的计数值设定为COUNT，计数初值设定为T,C,，由此可得到公式：,T,C,=2,n,-COUNT,在方式0时n=13；在方式1时n=16；在方式2和方式3时n=8。,定时/计数器的初值计算 1计数,19,定时/计数器的初值计算,2定时器初值的计算,在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲经12分频后计数。因此，定时器定时时间T的公式：,T=（2,n,T,C,）,*T,计数,T,计数,是单片机振荡周期T,CLK,的12倍；T,C,为定时器的定时初值。上式可写为：,T,C,=（2,n,T,）/T,计数,定时/计数器的初值计算 2定时,20,中断,是指由于某种随机事件的发生，计算机暂停现行程序的运行，转去执行另一程序，以处理发生的事件，处理完毕后又自动返回原来的程序继续运行。,将能引起中断的事件称为,中断源,。,由中断源向CPU所发的请求中断的信号称为,中断请求信号,。,CPU现行运行的程序称为,主程序,。,处理随机事件的程序称为,中断服务子程序。,现行程序暂停时的PC值称为,断点。,从中断服务程序返回到断点处称为,中断返回。,中断系统的基本概念,中断是指由于某种随机事件的发生，计算机暂停现行程序的运行，转,21,中断响应、中断处理和中断返回。,中断响应,中断处理(又称中断服务),中断返回,中断请求的撤除,入口地址,中断服务子程序的入口地址,中断响应：在满足CPU的中断响应条件之后，CPU对中断源中断请求予以处理。,中断响应过程：,保护断点地址；,把程序转向中断服务程序的,入口地址,(通常称矢量地址)。,特别注意：,这些工作是硬件自动完成的！,单片机中5个中断源的矢量地址是,固定,的，不能改动。,中,断,响,应,中断系统的基本概念,中断响应、中断处理和中断返回。入口地址中断服务子程序的入口地,22,89S51单片机有,5个,中断请求源：,单片机,INT0,或,外部输入中断源INT0(P3.2),INT1,或,外部输入中断源INT1(P3.3),T0,片内定时器T0的溢出,T1,片内定时器T1的溢出,串行口,片内串行口发送或接收中断源,T2,片内串行口发送或接收中断源,中断系统的基本概念,89S51单片机有5个中断请求源：单片机INT0或INT1或,23,和定时器/计数器相关的中断专用的特殊寄存器,1控制寄存器TCON,（88H）,TF1,TF0,IE1,IT1,IE0,IT0,TCON,88H,定时器T1中断标志位(TCON.7):,IT11，T1向CPU申请中断,定时器T0中断标志位(TCON.5):,IT01，T1向CPU申请中断,7,6,5,4,3,2,1,0,注意：该寄存器可以位寻址。,中断系统的基本概念,和定时器/计数器相关的中断专用的特殊寄存器 TF1 TF,24,和定时器/计数器相关的中断专用的特殊寄存器,2,中断允许控制寄存器IE,（A8H),中断系统的基本概念,IE,A8H,EA,ES,ET1,EX1,ET0,EX0,例：允许定时器T0中断：,SETB EA,SETB ET0,或 MOV IE，#82H,7,6,5,4,3,2,1,0,注意：该寄存器可以位寻址。,和定时器/计数器相关的中断专用的特殊寄存器中断系统的基本概念,25,硬件电路图：,硬件电路图：,26,程序框图：,程序框图：,27,任务评价：,项目,考核要求,评分标准,配分,扣分,得分,电,路,设,计,资料收集正确,正确分析任务书，阐述关键知识点,电路原理图设计正确、思路清晰，能说出电路中每个元器件的作用，参数选择依据,印制电路板图设计正确、布局及走线合理,图形符号和标号符合国家标准。,电路图中元器件功能不能说清楚，一处不符合扣5分；,原理图、印制电路板图不正确或画法不规范，每处扣2分；,图形符号和标号不符合国家标准，每处扣1分,任务评价：项目考核要求评分标准配分扣分得分电资料收集正确电路,28,任务评价：,项目,考核要求,评分标准,配分,扣分,得分,软,件,编,制,与,调,试,1.正确操作调试,2.软件程序编制合理、语言使用正确,3.调试步骤正确，能根据系统提示完成任务书功能的编程。,4.正确使用测试仪表。,1.仪表不能正确使用扣10分；,2.数码管不能正确显示数值，扣5分；,3.数码管不显示数值，扣10分；,4.数码管显示数值时间不对，扣10分；,任务评价：项目考核要求评分标准配分扣分得分软 1.正确操作调,29,任务二：数码管的动态显示,MCS51的并行I/O口接入8个数码管，实现几个固定数字的显示，如“12345678”。,任务二：数码管的动态显示,30,任务目标：,1.单片机并行I/O口与动态显示电路的连接；,2.数字显示不闪烁。,任务目标：,31,问题引入：,数码管和MCS51并行I/O口的电路连接方式？,动态显示方式：,问题引入：数码管和MCS51并行I/O口的电路连接方式,32,问题引入：,动态显示方式：,所有LED的段选线共同连接在一起共用一个 8位I/O口，而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式，每一个时刻只选通其中一个LED，同时在段选口送出该位LED的字型码。,数码管和MCS51并行I/O口的电路连接方式？,问题引入：动态显示方式：数码管和MCS51并行I,33,问题引入：,动态显示方式：,电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。,即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED，并保持一段延时时间。接着选通下一位，直到所有位扫描完。,必须注意：扫描周期必须控制在视觉停顿时间内，一般在20ms以内，否则会出现闪烁或跳动现象。,数码管和MCS51并行I/O口的电路连接方式？,问题引入：动态显示方式：数码管和MCS51并行I,34,首先扫描,最后扫描,问题引入：,数码管和MCS51并行I/O口的电路连接方式？,首先扫描最后扫描问题引入：数码管和MCS51并行I/O,35,LED实验原理图,8个共阴数码管,硬件电路图：,LED实验原理图8个共阴数码管硬件电路图：,36,程序框图：,程序框图：,37,任务评价：,项目,考核要求,评分标准,配分,扣分,得分,电,路,设,计,资料收集正确,正确分析任务书，阐述关键知识点,电路原理图设计正确、思路清晰，能说出电路中每个元器件的作用，参数选择依据,印制电路板图设计正确、布局及走线合理,图形符号和标号符合国家标准。,电路图中元器件功能不能说清楚，一处不符合扣5分；,原理图、印制电路板图不正确或画法不规范，每处扣2分；,图形符号和标号不符合国家标准，每处扣1分,任务评价：项目考核要求评分标准配分扣分得分电资料收集正确电路,38,任务评价：,项目,考核要求,评分标准,配分,扣分,得分,软,件,编,制,与,调,试,1.正确操作调试,2.软件程序编制合,理、语言使用正确,3.调试步骤正确，能,根据系统提示完成,任务书功能的编程。,4.正确使用测试仪,表。,1.仪表不能正确使用,扣10分；,2.数码管不能正确显,示数值，扣5分；,3.数码管不显示数,值，扣10分；,任务评价：项目考核要求评分标准配分扣分得分软 1.正确操作调,39,任务三：,硬件连接参照实验仪，利用显示电路实现时钟的功能，能显示 时、分、秒，,格式如下：XX-XX-XX。,任务三：,40,1.掌握用74LS138扩展I/O口的电路结构、确定段码地址 和位码地址。,2.