项目7__数字钟的安装与调试电子课件 高教版 中职 单片机控制装置安装与调试

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,2014/12/10,*,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,2014/12/10,*,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,2014/12/10,*,单片机控制装置安装与调试,孙月红 许春香 叶勇盛 张耀文 顾佳茗 邵扣宗 编写,QQ:595803293,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,*,*,项目7_数字钟的安装与调试电子课件 高教版 中职 单片机控制装置安装与调试,任务一 数码管动态显示,数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的钟表。与机械钟相比具有更高的准确性和直观性，具有更长的使用寿命，已得到广泛的使用。数字钟的设计方法有许多种，例如可用中小规模集成电路组成电子钟，也可以用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟，还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点，其中利用单片机实现的电子钟编程灵活，便于功能扩展。,数码管应用,任务一 数码管动态显示,在日常生活中，随处可见数码管显示使用场合，如：企业车间进度提示牌、摇控器、手机、市场上各种电子秤等各种带显示设备仪器。如图,7-1(a),、,7-1(b),所示为常用的多位数码管显示使用设备。,常见数码管,图,7-1,多位数码管常用设备,任务一 数码管动态显示,1.,静态驱动显示,静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的,I/O,端口进行驱动，或者使用如,BCD,码二,-,十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用,I/O,端口多，如驱动,5,个数码管静态显示则需要,58=40,根,I/O,端口来驱动（,STC15,单片机可用的,I/O,端口已增至,37,个），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。,静态显示,任务一 数码管动态显示,2.,动态驱动显示,数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的,8,个显示笔划,“a,、,b,、,c,、,d,、,e,、,f,、,g,、,dp”,的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极,COM,增加位选通控制电路，位选通由各自独立的,I/O,线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通,COM,端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的,COM,端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为,12ms,，由于人的视觉滞留现象及发光二极管的余晖效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的,I/O,端口，而且功耗更低。,动态显示,任务一 数码管动态显示,多位数码管,多位数码管有二位、三位、四位、六位等多样，如图,7-2,所示，颜色有红，绿，蓝，黄等几种，可用于各种饮水机、制水机、捆钞机、空调、光带灯、开关灯、手按灯、光字牌、全日历时钟等各种小家电,LED,、工业控制设备中的显示屏。,图,7-2,多位数码管,任务一 数码管动态显示,多位数码管,四位数码管是比较常用的数码管，这种数码管内部的,4,个数码管共用,a,dp,这,8,根数据线，为人们使用提供了方便。因为四位数码管里面有,4,个数码管，所以它有,4,个公共端，加上,adp,，共有,12,个引脚，图,7-3,是一个共阳的四位数码管的内部结构图。,图,7-3,四位数码管内部连接原理图,任务一 数码管动态显示,多位数码管,如图,7-4,所示，是四位数码管反置实物图，可以观察到,4,位数码管共有,12,只脚。管脚顺序：从数码管的反面观看，以右下角第一脚为起点，管脚的顺序是顺时针方向排列。,12,、,9,、,8,、,6,为公共脚，即,COM,端，又称为位码端。,A11,、,B7,、,C4,、,D2,、,E1,、,F10,、,G5,、,DP3,称为段码端。,图,7-4,四位数码管反放实物图,任务一 数码管动态显示,多位数码管,传统单片机向外供电电流,(,拉电流,),最大值为,230A,，而,STC15,系列芯片拉、灌电流最大值可达,20mA,，,STC15,系列芯片不需要驱动电路即直接驱动多位共阳、共阴数码管显示。如图,7-5(a),所示，是二个共阴四位数码管组合成,8,位数码管原理图，如图,7-5(b),所示，是二个共阴四位数码管组合成,8,位数码管实物图。,图,7-5,二个共阴四位数码管组合原理图及实物图,任务一 数码管动态显示,动态显示,#include */-,包含要使用到相应功能的头文件,-/,#include ,/-,定义全局变量,-/,/unsigned char code t_display11=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf;,/,共阳,0-9,段码，,-,unsigned char code t_display11=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x40;,/,共阴,0-9,段码，,-,unsigned char code T_COM8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /,位码,/-,函数声明,-/,void Delay10us(); /,延时,10us,void Delay_n_10us(unsigned int n); /,延时,n,个,10us,例：使用,STC15,强推挽输出功能直接驱动,8,位共阴数码管。,(1),使用,STC15,芯片，直接驱动,8,位共阴数码管。,(2),必须设置段码口为强推挽输出，显示,12345678,。,(3),使用硬件模块：,5V,电源、,STC15,最小系统、,8,位共阴数码管显示模块,任务一 数码管动态显示,/*,函 数 名,: Delay10us,函数功能,:,延时函数，延时,10us*/,void Delay10us()/11.0592MHz,，,IAP15F2K61S2,芯片,unsigned char i;,_nop_(); /12T i=2, 1T i=25,i = 25;,while (-i);,/*,函 数 名,: Delay_n_10us,函数功能,:,延时,n,个,10us,函数，实参值根据需要设定。若要,1ms,，则实参值为,100*/,void Delay_n_10us(unsigned int n)/11.0592MHz,unsigned int i;,for(i=0;i,准双向口, 01-,强推挽输出,P2M0=0XFF; / =10-,高阻输入,11-,开漏,while(1),for(i=0;i8;i+) /,显示,12345678,P1= T_COMi; /,赋值位码,P2= t_displayi+1; /,不同位赋值相应段码,Delay_n_10us(30); /,在一定时间内扫描一次，定时值超过,400,，就有闪烁感,任务二 定时器的使用,8051,单片机内部有两个,16,位可编程定时器,/,计数器，即定时,/,计数器,T0,和定时,/,计数器,T1,（,8052,提供,3,个，第三个称为定时,/,计数器,T2,，,STC15F2K60S2,增加到,6,个）。它们既可用作定时器方式，又可用作计数器方式，可编程设定,4,种不同的工作方式。,1.,定时,/,计数器的结构,定时,/,计数器,T0,、,T1,的结构如图,7-8,所示。它由加法计数器、,TMOD,、,TCON,寄存器等组成。,定时,/,计数器的核心是,16,位加法计数器，图,7-8,中定时,/,计数器,T0,的加法计数器用特殊功能寄存器,TH0,，,TL0,表示，,TH0,表示加法计数器的高,8,位，,TL0,表示加法计数器的低,8,位。,TH1,、,TL1,则表示定时,/,计数器,T1,的加法计数器的高,8,位和低,8,位。这些寄存器可根据需要由程序读写。,当,16,位加法计数器的输入端每输入一个脉冲，,16,位加法计数器的值自动加,1,，当计数器的计数值超过加法计数器字长所能表示的,2,进制数的范围而向第,17,位进位，即计数溢出时，置位定时中断请求标志，向,CPU,申请中断。,16,位加法计数器编程选择对内部时钟脉冲进行计数或对外部输入脉冲计数。对内部脉冲计数时称定时方式，对外部脉冲计数时称计数方式。,定时器结构,任务二 定时器的使用,定时器结构,图,7-8,定时,/,计数器的结构,任务二 定时器的使用,TMOD,寄存器,2,定时器,/,计数器的工作方式,单片机定时,/,计数器的工作由两个特殊功能寄存器,TMOD,和,TCON,控制，它们分别用来设置各个定时,/,计数器的工作方式，选择定时或计数工作方式，控制启动方式，以及作为运行状态的标志等等。,(1),定时器,/,计数器工作方式寄存器,TMOD,TMOD,用于设置定时,/,计数器的工作方式，格式见表,7-2,。,表,7-2,定时器,/,计数器工作方式寄存器,TMOD,任务二 定时器的使用,由表,7-2,可见，,TMOD,分成两部分，高四位用于,T1,，低四位用于,T0,。,各种符号的含义如下：,GATE-,门控制位。,GATE=0,，定时器,/,计数器启动与停止仅受,TCON,寄存器中,TR0,或,TR1,来控制。,GATE=1,，定时器计数器启动与停止由,TCON,寄存器中,TR0,或,TR1,和外部中断引脚（,INT0,或,INT1,）上的电平状态来共同控制。,C/ T-,定时器和计数器模式选择位。,C/ T=1,，为计数器模式；,C/ T=0,，为定时器模式。,TMOD,寄存器,任务二 定时器的使用,TMOD,寄存器,M1M0,工作方式,功能描述,0 0,方式,0,传统芯片定义为,13,位计数器,STC15,芯片开始定义为,16,位自动重装计数器,0 1,方式,1,16,位不重装计数器,1 0,方式,2,自动重装初值的,8,位计数器,1 1,方式,3,T0,：分成两个,8,位计数器，,T1,：停止工作,M1M0-,工作模式选择位。定时,/,计数器的,4,种工作方式由,M1M0,设定，具体描述如表,7-3,所示。,表,7-3,定时,/,计数器工作方式选择,任务二 定时器的使用,TCON,寄存器,(2),定时器,/,控制器控制寄存器,TCON,TCON,也被分成两部分，高,4,位用于定时,/,计数器，低,4,位则用于外部中断。其作用是控制定时,/,计数器的启动、停止、溢出中断、外部中断和触发情况。定时器,/,计数器,TCON,控制寄存器具体描述如表,7-4,所示。,表,7-4,定时器,/,计数器控制寄存器,TCON,任务二 定时器的使用,高,4,位含义如下：,TF1-,定时器,1,溢出标志位。,当定时器,1,记满溢出时，由硬件使,TF1,置,1,，并且申请中断。进入中断服务程序后，由硬件自动清,0,。需要注意的是，如果使用定时器中断，那么该位完全不用人工操作，但是如果使用软件查询方式的话，当查询到该位置,1,后，就需要用软件清,0,。,TR1-,定时器,1,运行控制位。,由软件清,0,关闭定时器,1,。当,GATE=1,，且,INI1,为高电平时，,TR1,置,1,启动定时器,1,；当,GATE=0,时，,TR1,置,1,启动定时器,1,。,TF0-,定时器,0,溢出标志，其功能及其操作方法同,TF1,。,TR0-,定时器,0,运行控制位，其功能及操作方法同,TR1,。,TCON,寄存器,任务二 定时器的使用,从上面的知识点可知，每个定时器都有,4,种工作模式，通过设置,TMOD,寄存器中的,M1M0,位来进行工作方式选择。在不同工作方式下计数器位数不同，最大计数值也不同。设最大计数值为,M,，那么各方式下的最大值,M,为,方式,0,：,M=2,13,=8192 (,传统,51,芯片,),方式,0,：,M=2,16,=65536 (STC15,芯片开始使用,),方式,1,：,M=2,16,=65536,方式,2,：,M=2,8,=256,方式,3,：,T0,分成两个,8,位计数器，所以两个,M,均为,256,。,定时,/,计数器是作,“,加,1”,计数，并在计数溢满时产生中断，因此初值,X,为,计数功能：,X=2,n,-,计数值,n= 8,13,16,取决于工作方式,定时功能：,X=2,n,-t/T t,： 定时时间,T,：机器周期,=12/,工作频率,定时器的初始化,任务二 定时器的使用,(1)TMOD,寄存器初始化,为把定时器,0,设定为方式,1,，设置,M1M0=01,；为实现定时功能，,C/ =0,；不受外部输入影响，设置,GATE=0,。定时器,1,不用，有关位设定为,0,。因此,TMOD,的初始化为,01H,（在程序编写中写为,TMOD=0x01;,）。,(2),计数初值的计算,工作频率为,12MHz,，那么此时机器周期,=12/,工作频率,=12/(1210,6,)=1us,则初值,X= 2,16,-t/T= X=65536-(1000/1)=64536,方式,1,的计数位数是,16,位，对,T0,来说，由寄存器,TH0,、,TL0,作为高,8,位和低,8,位，组成了,16,位加,1,计数器。定时器一旦启动，它便在初值的基础上开始加,1,计数，若在程序开始时，没有设置,TH0,和,TL0,，它们的默认值都是,0,。记满,TH0,和,TL0,就需要,216 -1,个数，再来一个脉冲计数器溢出，随即向,CPU,申请中断。,定时器的初始化,假设单片机的工作频率为,12MHz,使用定时器,0,，工作在方式,1,，要求定时时间为,1ms,。,任务二 定时器的使用,根据前面的计算，定时,1ms,，要计,1000,个数，即,TH0,和,TL0,中应该装入的总数是,64536,，把,64536,对,256,求模（,64536/256,）装入,TH0,中，把,64536,对,256,求余（,64536%256,）装入,TL0,中。,以上就是定时器初值的计算法，总结后得出如下结论：当用定时器,0,的方式,1,时，设机器周期为,T,，定时器产生一次中断的时间为,t,，那么需要计数的个数为,N=t/T,，装入,TH0,和,TL0,中的数分别为：,TH0=(65536-N)/256,TL0=(65536-N)%256,(3),对,IE,赋值，开放中断,开总中断，设置,EA=1,；开定时器,0,中断：设置,ET0=1,。,(4),启动定时器,0,设置,TR0=1,，定时启动开始计数。,定时器的初始化,任务二 定时器的使用,通常定时器初始化过程如下：,(1),对,TMOD,赋值，以确定,T0,和,T1,的工作方式。,(2),计算初值，并将初值写入,TH0,、,TL0,或,TH1,、,TL1,。,(3),中断方式时，则对,IE,赋值，开放中断。,(4),使,TR0,和,TR1,置位，启动定时器,/,计数器定时或计数。,定时器的初始化,任务二 定时器的使用,/*,*,函 数 名,: init_t0( ),*,函数功能,:,设置定时器,0,，定时时间为,50ms,*/,void init_t0( ) / T0,初始化，,12T,工作模式,TMOD=0x01; /,设置定时器,0,位工作模式,1,（,M1M0,为,01,）,TH0=(65536-(int)(50000*11.0295/12)/256;,/,装初值，工作频率,11.029MHz,，定时,50ms /(int)(x),对,x,值进行取整运算,TL0=(65536-(int)(50000*11.0295/12)%256;,EA=1; /,开总中断,ET0=1; /,开定时器,0,中断,TR0=1; /,启动定时器,0,定时器的初始化,任务二 定时器的使用,定时器的中断服务程序,/*,*,函 数 名,: timer0,*,函数功能,:,定时器,0,的中断函数,*/,void timer0( ) interrupt 1 /,定时器,0,的中断号是,1,12T,工作模式,TH0=(65536-50000)/256; /,重新装载初值，工作频率为,12MHz,，定时,50ms,TL0=(65536-50000)%256;,中断服务语句；,/,一般是改变变量值，让这个变量在其它函数中控制程序走向,定时器的中断服务程序,任务二 定时器的使用,没有任何设置时，,STC15,系列芯片定时器默认在,12T,工作模式。让,STC15,系列定时器工作在,1T,模式下，需要进行设置，如：,AUXR |= 0x80,。中断最长时间不超过,5ms,，定时器中断函数的编写，可参考,STC,公司提供的,STC-ISP,软件中的,“,定时器,/,计数器,”,设置功能。,例：编写满足如下条件的初始化,T0,函数,使用,STC15,系列芯片，,工作在,1T,模式，,设置工作方式,1(,不自动重载,16,位方式,),，,使用定时器,0,定时,5,毫秒的初始化函数。,void Timer0_Init(void)/5,毫秒,11.0592MHz,AUXR |= 0x80;/,定时器时钟,1T,模式,TMOD /,保留定时器,1,状态,TMOD |= 0x01;/,设置定时器模式,TL0 = (65536-(int)(5000*11.0592)%256; /,设置定时初值,定时,5ms,，,1T,工作模式,TH0 =(65536-(int)(5000*11.0592)/256;,TF0 = 0; /,清除,TF0,标志,TR0 = 1; /,定时器,0,开始计时,EA=1; /,开总中断,ET0=1; /,开定时器,0,中断,STC,的定时器初始化,任务三 在,Proteus,中实现秒表,使用,Keil C51,编写程序，并在,Proteus,仿真软件中实现秒表的显示，功能要求如下：,(1),在,4,位数码管中按“秒,.,毫秒”的格式显示时间，上电运行初始化显示“,00.00,”；,(2),第一次按下按键，秒表开始计时；,(3),第二次按下，秒表停止，并显示计时时间；,(4),第三次按下，时间复位，数码管显示“,00.00,”；,(5),按键功能可依次循环。,秒表的实现,任务三 在,Proteus,中实现秒表,数字钟原理图,图,7-9,数字钟工作原理图,任务三 在,Proteus,中实现秒表,程序设计主函数时调用了二个函数，分别是按键函数、显示函数。按键函数完成功能多，相对复杂，显示函数主要解决四个数码管的显示数字及秒个位数字带小数点的问题。其它三个函数功能分别是：定时,1ms,功能的,Delay1ms( ),函数可不需要自己写代码，使用,STC-ISP,软件的,延时计算器,功能直接生成，,Delay_n_1ms(unsigned int n),完成延时,n,个,1ms,功能，,Timer0(void) interrupt 1 using 0,完成定时,250us,的功能。,秒表程序设计,任务三 在,Proteus,中实现秒表,按键扫描程序流程图,任务三 在,Proteus,中实现秒表,*,程序说明,:,第一按键开始计时，第二次按键显示时间，第三次键按清,0,*,连接方式,: P2,口接,4,位共阳数码管的段码脚，,P1,口低四位接位码脚,#include /C51,库文件,#include ,unsigned char code t_display10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /,共阳,0-9,段码,unsigned char code T_COM4=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7; /,位码,unsigned int data14=0,0,0,0; /,存放显示数值,unsigned char Second=0,Minute=0; /,定义秒与毫秒,unsigned char keycnt=0; /,按下次数值,unsigned int tcnt; /,键值判断,sbit P3_0=P30; /,定义中断位变量,void Delay1ms(void); /,延时,1ms,void Delay_n_1ms(unsigned int n); /,延时,n,个,1ms,void Led(int sec,int min); /,显示函数,void KEY( ); /,按键扫描程序,void Timer0(void) ; /,定时中断服务函数,秒表程序设计,任务三 在,Proteus,中实现秒表,void Delay1ms( )/11.0592MHz,unsigned char i, j;,_nop_();,i = 2; /12T,芯片,i=2, 1T,芯片,i=11,j = 199; /12T,芯片,i=199, 1T,芯片,j=190,do,while (-j);, while (-i);,void Delay_n_1ms(unsigned int n)/11.0592MHz,unsigned int i;,for(i=0;in;i+),Delay1ms();,秒表程序设计,任务三 在,Proteus,中实现秒表,void Led(int sec,int min) /,显示函数,unsigned int i;,data10=min/10; /,求秒十位,data11=min%10; /,求秒个位,data12=sec/10; /,求毫秒十位,data13=sec%10; /,求毫秒个位,for ( i =0 ;i4; i+ ) /,显示秒十、秒个、毫秒十、毫秒个位上的数,P1=0xff; /,关闭显示，消隐,if (i=1),P2=t_displaydata1i+0x80; /P2,口置数,秒个位加点,else,P2=t_displaydata1i; /P2,口置数,P1=T_COMi; /,打开指定位上的数显示,Delay_n_1ms(10); /,延时,10ms(,已经延时比较长了,),，位扫描间隔,秒表程序设计,任务三 在,Proteus,中实现秒表,void KEY() /,按键扫描程序,if(P3_0=0),Delay_n_1ms(10); /,消抖,if(P3_0=0),keycnt+;,switch(keycnt) /,按下次数判断,case 1: /,第一次按下，开始计时,TH0=0x1a; /,对,TH0,，,TL0,赋值，定时,250us,TL0=0x1a;,TR0=1; /,开始定时,break;,case 2: /,第二次按下，显示所计时间,TR0=0; /,定时结束,break;,case 3: /,第三次按下，复位,keycnt=0; /,重新开始判断键值,Second=0; /,计数重新从零开始,Minute=0; /,计数重新从零开始,break;,while(P3_0=0);,秒表程序设计,任务三 在,Proteus,中实现秒表,void Timer0(void) interrupt 1 using 0 /,定时中断服务函数,tcnt+; /,每过,250us tcnt,加一,if(tcnt=40) /,计满,40,次（,1/100,秒）时,tcnt=0; /,重新再计,Second+;,if(Second=100) /,定时,1,秒，在从零开始计时,Second=0;,if(+Minute=60) /,定时,60,秒，在从零开始计时,Minute=0;,void main(),TMOD=0x02; /,定时器工作在方式,2,，,8,位自动重装,ET0=1; /,开定时器,0,中断,EA=1; /,开总中断,while(1),KEY(); /,调用按键程序,Led(Second,Minute); /,调用显示程序，将秒与毫秒参数传递给,Led,函数,秒表程序设计,任务四 数字钟的制作,三极管开关特性,多位数码管动态显示的关键在于位选信号，可以使用三极管的开关特性来控制数码管的位选引脚，比如用,PNP,三极管控制共阳极数码管的位选。其原理如图,7-12,所示，发射极接电源，集电极接负载，然后通过基极控制三极管的通断。当通过单片机给基极一个低电平时，发射结正偏，发射极与集电极之间导通，集电极变为高电平。简单地说就集电极和发射极相当于一个开关，基极是控制端，基极给高电平时，开关是断开，基极给低电平时，开关闭合。,图,7-12,三极管开关特性,任务四 数字钟的制作,八位共阳数码管原理图,任务四 数字钟的制作,元件清单：,(1) 1,块,159CM,多孔板；,(2) 8,只,0.25W,四色环碳膜,200,电阻；,8,只,0.25W,四色环碳膜,1K,电阻；,(3) 8,只,S8550,三极管；,(4) 2,个四位的,0.36,英寸红色共阳极数码管；,(5),排针：段选与位选端子，,2,组,8,个排针端子；电源端，,4,个排针端子；,(6),连接线：,8,个一组的,2,根双母杜邦线及若干单独双母杜邦线；,(7),焊接工具，焊丝，导线若干。,元件清单,任务四 数字钟的制作,八位共阳数码管实物图,感谢阅读,!,