单片机小系统电子钟的设计.doc

单片机技术与应用课程设计报告题 目： 单片机小系统电子钟的设计 院 （系）： 信息科学与技术系 专业班级： 电子信息工程0901班 学生姓名： 王 海 毅 学 号： 20091186025 指导教师： 陈 青 20 12 年 6 月 11 日至2012 年 6 月 25 日华中科技大学武昌分校制 单片机技术与应用 课程设计任务书一、设计（调查报告/论文）题目课题一：单片机小系统电子钟的设计二、设计（调查报告/论文）主要内容设计制作要求：用80C51/52单片机编程控制显示的电子钟。1）要有8位LED显示器，分别显示 “年号：月份：日期”/“时：分：秒:毫秒”例如“2005。10。 20”表示“2005年10月20日”/“10 52 49 99” 表示“10时52分49秒99毫秒”2）要有四位输入按键，功能分别是“移位”，“数字+”，“数字-”，“存储”即“SHIFT”，“NUM+”，“NUM-”，“SAVE”3）显示过程：实验板通电开机后，8位LED显示器显示“时：分：秒”按下“SHIFT”后第一位数字闪动，继续按下“SHIFT”后面数字闪动移位。再按“NUM+”数字增加，按“NUM-”数字减少，按“SAVE”储存修改结果。三、原始资料参看单片计算机原理课程设计指导书和教材。四、要求的设计（调查/论文）成果能够在制定的小系统板上成功演示，并通过验收回答相关问题，给出设计分数。五、进程安排整个课程设计安排1周完成周一：1、讲解课题内容，2、同学自选课题，3、发放课题元器件，4、焊接电路板周二：1、完善电路板焊接，2、编写调试课题软件周三、四：编写调试课题软件周五：验收课题，回答课题程序内容。六、主要参考资料1 陈青.单片计算机原理课程设计指导书.华中科技大学武昌分校2012.1.82 姜志海.单片微机原理及应用.北京：电子工业出版社.2005.3 李群芳.肖看.单片机原理、接口及应用.北京：清华大学出版社.2005.指导教师（签名）： 2012年 06月 11日目 录1.课程设计的目的12.课程设计题目描述和要求 13.课程设计报告内容 33.1 课题设计方案及基本原理33.2 硬件电路介绍 43.3 软件设计 43.4 调试过程43.5 遇到的问题及解决方法44.实验总结 5参考资料5附录1 硬件实物图7附录2 源程序清单71. 课程设计的目的（1）单片机系统的整体设计流程。（2）能够正确安装和焊接硬件电路板。（3）单片机系统的硬件、软件调试方法及相关工具的使用。（4）各种常见元器件的选择及使用。2.课程设计题目描述和要求题目描述：电子钟的设计制作要求：用80C51/52单片机编程控制显示的电子钟。（1）要有8位LED显示器，分别显示“年号：月份：日期”/“时：分：秒：毫秒”先显示年份再显示日期。（2）可以设置四个输入按键，功能分别是“移位”，“数字+”，“数字-”，“存储”，即“SHIFT”，“NUM+”，“NUM-”，“SAVE”。（3） 显示过程：实验板通电开机后，8位LED显示器显示“时：分：秒”。按下“SHIFT”后第一位数字闪动，继续按下“SHIFT”后面数字闪动移位。再按“NUM+”数字增加，按“NUM-”数字减少，按“SAVE”储存修改结果。（4）能够正确安装和焊接硬件电路板。拿到元器件后，用万用表对电子元器件进行参数测量、检查。焊接时，要焊点饱满、光洁，无虚焊、漏焊、错焊。（5）熟悉单片机系统的工作原理及调测方法。软硬件安装调测完成后根据系统的工作原理、过程、测试数据及遇到的问题与处理情况、体会等完成课设报告。3.课程设计报告内容3.1课题设计方案及基本原理通过对单片机AT89C52软件编程来控制硬件使数码管显示年份与时间，并且可以通过按键来控制时间及年份的修改。基本原理：单片机AT89C52 P0.0P0.3来判断按键是否按下，当按键按下时，P0.0P0.3为低电平，单片机程序对应为00H。通过P1,0P1.3控制4511的4个输入端，进行译码输出，4511的输出端7段段码送数码管显示。P1.4P1.7控制4028的4个输入端进行位选输出9个状态，然后经过两个2003进行驱动让数码管能按按键要求显示。3.2 硬件电路介绍电路原理图：CD4028 是BCD码410译码器，它由4个缓冲输入端口、译码逻辑门和10个缓冲器组成。加至四个输入端口A0A3的一个BCD码在十个十进制译码器输出十个相应的顺序脉冲，输出为高电平有效。同样，若A30，加在输出口具有高驱动能力，以在高输出应用中增强直流和动态性能。BCD十进制译码器4028的引脚图如上页原理图中所示。3.3 软件设计基本思路：（1）动态扫描显示LED电路程序： 设立8个内部RAM 显示缓冲区 ，将要显示的数据的BCD码送显示缓冲区，程序只需要将显示缓冲区的BCD码，送相应的端口即可。动态扫描显示 例如：将40H-48H 为“时：分：秒：毫秒”显示区 将49H-4FH 为“年：月：日”显示区（2）动态扫描键盘程序： 循环扫描有无按键，有：判断是何按键，转入相应子程序处理。无：返回主程序执行。（3）定时器设置与时间处理的程序： 此段为该程序段的关键所在，它决定时间的准确性，和进位的正确性。定时器计数可用中断方式，也可以用软件查询方式进行。定时器中断定时方式的精确度高。采用软件延时方式要注意每条指令的机器周期的精确计算，否则会造成时间的不准。（4） 各项功能键的子程序模块：移位子程序：按下“SHIFT”后左边第一位数字闪动，继续按下“SHIFT”后面数字闪动移位。程序中可设置第二显示缓冲区，将移到要闪动的数字位设为不显示（黑）“0FFH/00H”，程序只需要将两组显示缓冲区的BCD码，分时间间隔发送出去，就会产生数字闪动效果。数字+/-：将要显示的数据缓冲区的内容取出加一/减一，注意每个位都有自己的位限制，如“时”的位最大数23，“分、秒”最大数59，“月”最大数 12，“日” 最大数 31。两位数一起调整比较方便。还要注意的是计数后二/十进制之间的转换问题。“存储”：即将修改好的数值存储到显示缓冲区，并返回，进入主程序运行。软件设计流程图：开始 初 始 化 判断按键0是否按下是否判断40H的内容判断40H的内容为0为0为1为1显示日期显示时间否否判断按键1是否按下判断按键1是否按下是日闪烁毫秒闪烁再次按下按键1再次按下按键1按键2、3为加、减调整月闪烁秒闪烁再一次按下按键1再一次按下按键1年闪烁分闪烁再一次按下按键1按下按键4时闪烁退出调整并保存3.4 调试过程（1）根据实验原理图焊接电路，然后进行硬件调试，用万用表点对点测量，看电路是否焊接好。特别是芯片的引脚，看是否连通，如：AT89C52芯片的18脚与信号连通的话，用示波器测量18脚时就会出现比较标准的正弦波。对按键进行测试时，如果按键没有按下，测量按键两端就会有大概5V的电压，如果按键两端没有电压，说明按键已经按下，按下后其已经接地。（2）然后进行软件编程，对其进行功能仿真，仿真时要对仿真器进行设置，不然会出现超出地址范围的错误。然后进行断点设置，观察运行状态，看外部寄存器中20H2AH中单元的变化，看是否达到要求，编程时注意对于在后面将发生变化的寄存器单元要进行清零操作，不然会影响后面的结果，对于加操作后要进行十进制调整，并且DA A的指令只对寄存器A操作。（3）将编写好的程序用烧录器烧录到AT89C52芯片中，然后再安装到硬件电路板上，接通512V的电源后会先显示时间，按键切换以后将显示日期，再切换后毫秒会闪烁通过+按键可对其进行加操作，按键进行减操作。依次进行时间的修改，按保存后，再切换将进行从日到年对日期修改。3.5 遇到的问题及解决方法（1）当我把程序下载到AT89C52芯片中，然后再安装到硬件电路板上，接通512V的电源后，我发现LED数码管只有左边一半是亮的，我编的程序是让所有LED数码管都亮。解决方法：我用别人的硬件试了一下我的芯片所有LED数码管都亮了，这肯定是我的硬件电路的问题，我找老师帮忙，老师先用万用表检查控制显示的CD4028芯片是否接通，发现是好的，然后用示波器检查AT89C52左边引脚的波形，发现左边第三个引脚没有波形，其次又发现CD4028芯片有一个引脚也没波形，老师断定是我的CD4028芯片坏了，最后老师给我换了一个CD4028芯片，再测试后就好了。（2）编译后指令超出地址范围。解决方法：可以采用接力的方式先转到中间再转到所要转的地方，灵活运用指令就会解决一些问题。（3）按键不是很灵敏，按的太快没反应，或者按键反应太快了按一下跳好几下。解决方法：按键延时时间太长或太短了，将延时时间调整到1020毫秒，就可以解决了。4.实验总结 对单片机AT89C52芯片内部结构以及各引脚功能有了进一步的了解，对硬件的焊接更加熟练，能基本做到不拖焊、虚焊，并且一次成功。第一次接触这么长程序的编写，思路开始很模糊，许多子程序不知道放哪里比较好，有时主程序也很模糊，通过参考别人的程序有了一定的思维，再根据自己的想法对别人的程序进行了一定的修改，就变为自己的东西，通过这次编写，我了解到思维逻辑性要在掌握程序的基础之上，这样才能做到有序，有条理。编写程序思路是很重要的，首先理清思路，画出程序流程图，根据流程图，一步步用指令实现。参考资料1 陈青.单片计算机原理课程设计指导书.华中科技大学武昌分校2012.1.82 姜志海.单片微机原理及应用.北京：电子工业出版社.2005.3 李群芳.肖看.单片机原理、接口及应用.北京：清华大学出版社.2005.附录1 硬件实物图 ORG 0000H AJMP MAIN1 ORG 001BH AJMP T1INT ORG 0030HMAIN1: MOV SP,#70H ;初始化 CLR A CLR 20H.1 MOV TMOD,#20H MOV TH1,#06H MOV TL1,#06H SETB EA SETB ET1 SETB TR1 MOV 31H,#00H MOV 32H,#58H MOV 33H,#58H MOV 34H,#23H MOV 35H,#27H MOV 36H,#02H MOV 37H,#12H MOV 38H,#20H MOV 40H,#0 ;标志位 MOV R0,#31H MOV R1,#32HLOPA:JNB 20H.1,NEXT1 CLR 20H.1 MOV A,#1 ADD A,31H ;到10毫秒 DA A MOV 31H,A CJNE A,#100H,NEXT1 MOV 31H,#0 MOV A,#1 ADD A,32H ;到一秒 DA A MOV 32H,A CJNE A,#60H,NEXT1 MOV 32H,#0 MOV A,#1 ADD A,33H ;到一分 DA A MOV 33H,A CJNE A,#60H,NEXT1 MOV 33H,#0 MOV A,#1 ADD A,34H ;到一时 DA A MOV 34H,A CJNE A,#24H,NEXT1 MOV 34H,#0 MOV A,#1 ADD A,35H ;到一天 DA A MOV 35H,A LCALL TIAO_TIAN MOV 35H,#01H MOV A,#1 ADD A,36H ;到一月 DA A MOV 36H,A CJNE A,#13H,NEXT1 MOV 36H,#01H MOV A,#1 ;到一年 ADD A,37H DA A MOV 37H,A CJNE A,#100H,NEXT1 MOV 37H,#00H MOV A,#1 ADD A,38H DA A MOV 38H,A CJNE A,#100H,NEXT1 MOV 38H,#00H RET;-切换时间和年-NEXT1: JB P0.0,LOPB ;判断是否切换 JNB P0.0, $ MOV A,R0 CJNE A,#35H,LOPC MOV R0,#31H MOV R1,#32H LJMP LOPB LOPC: MOV R0,#35H MOV R1,#36H LOPB: LCALL DISP JB P0.1,LOP0;判断按键进入调整 JNB P0.1,$ LCALL LOP1 ;设置时间和日期LOP0: LJMP LOPA;-调时间和日期-LOP1: JB P0.1,LOP2 ;判断是否退出调整 JNB P0.1,$ RETLOP2: JB P0.4,LOP3 ;判断是否移位 JNB P0.4,$ INC 40H ;指针加一 MOV A,40H CJNE A,#04H,LOP3 ;没有到最前两位 MOV 40H,#0LOP3: MOV A,40H ;判断是哪一位调整 CJNE A,#0,N_HAO_HUO_RI JB P0.2,LUOA ;进入加调整 JNB P0.2,$ MOV A,R0 ;调毫秒或者天数 CJNE A,#31H,AOP1 ;加毫秒 MOV A,#1 ADD A,31H DA A MOV 31H,A CJNE A,#100H,LUOA MOV 31H,#0 LJMP LUOAAOP1: MOV A,#1 ;加天数 ADD A,35H DA A MOV 35H,A LCALL TIAO_TIAN LJMP LUOALUOA: MOV R4,#30HLUO1: LCALL DISP DJNZ R4,LUO1 MOV R4,#30HLUO2: LCALL DISP1 DJNZ R4,LUO2 LJMP LOP1N_HAO_HUO_RI:CJNE A,#1,N_MIAO_HUO_YUE JB P0.2,LUOB JNB P0.2,$ MOV A,R1 ;调秒或者月 CJNE A,#32H,AOP2 MOV A,#1 ;加秒 ADD A,32H DA A MOV 32H,A CJNE A,#60H,LUOB MOV 32H,#0 LJMP LUOBAOP2: MOV A,#1 ;加月 ADD A,36H DA A MOV 36H,A CJNE A,#13H,LUOB MOV 36H,#01H LUOB: MOV R4,#30HLUO3: LCALL DISP DJNZ R4,LUO3 MOV R4,#30HLUO4: LCALL DISP2 DJNZ R4,LUO4 LJMP LOP1N_MIAO_HUO_YUE:CJNE A,#2,SHI_HUO_NIANGAO JB P0.2,LUOC JNB P0.2,$ INC R0 ;R0加2 INC R0 MOV A,R0 ;调分或者年低两位 CJNE A,#33H,AOP3 MOV A,#1 ;加分 ADD A,33H DA A MOV 33H,A CJNE A,#60H,LOPP1 MOV 33H,#0LOPP1:DEC R0 DEC R0 LJMP LUOCAOP3: DEC R0 DEC R0 MOV A,#1 ;加年低两位 ADD A,37H DA A MOV 37H,A CJNE A,#100H,LUOD MOV 37H,#0 LJMP LUOCLUOC: MOV R4,#30HLUO5: LCALL DISP DJNZ R4,LUO5 MOV R4,#30HLUO6: LCALL DISP3 DJNZ R4,LUO6 LJMP LOP1SHI_HUO_NIANGAO: JB P0.2,LUOD JNB P0.2,$ INC R1 INC R1 MOV A,R1 CJNE A,#34H,AOP4 MOV A,#1 ;加时 ADD A,34H DA A MOV 34H,A CJNE A,#24H,LOPP2 MOV 34H,#0 LJMP LOPP2 AOP4: DEC R1 DEC R1 MOV A,#1 ;加年高两位 ADD A,38H DA A MOV 38H,A CJNE A,#100H,LUOD MOV 38H,#0 LJMP LUOD LOPP2: DEC R1 DEC R1LUOD: MOV R4,#30HLUO7: LCALL DISP DJNZ R4,LUO7 MOV R4,#30HLUO8: LCALL DISP4 DJNZ R4,LUO8 LJMP LOP1;-月份天数的确定-TIAO_TIAN:MOV A,36H ;将月份数给A CJNE A,#02,NOT_2_YUE MOV A,37H CJNE A,#00H,DIV4;判断是否为闰年 MOV A,38H MOV 21H,A ANL A,#0F0H SWAP A MOV B,#10 MUL AB MOV 22H,A MOV A,21H ANL A,#0FH ADD A,22H MOV B,#4 DIV AB MOV A,B CJNE A,#00H,PING_NIAN SJMP RUN_NIAN DIV4:MOV A,37H MOV 23H,A ANL A,#0F0H SWAP A MOV B,#10 MUL AB MOV 24H,A MOV A,23H ANL A,#0FH ADD A,24H MOV B,#4 DIV AB MOV A,B CJNE A,#00H,PING_NIAN SJMP RUN_NIANRUN_NIAN:MOV A,35H CJNE A,#30H,TIAO1 MOV 35H,#01 SJMP TIAO1PING_NIAN: MOV A,35H CJNE A,#29H,TIAO1 MOV 35H,#01 SJMP TIAO1NOT_2_YUE: MOV A,36H CJNE A,#4,NOT_4 SJMP DAY30NOT_4: CJNE A,#6,NOT_6 SJMP DAY30NOT_6:CJNE A,#9,NOT_9 SJMP DAY30NOT_9:CJNE A,#11H,DAY31 SJMP DAY30DAY30:MOV A,35H CJNE A,#31H,TIAO1 MOV 35H,#01 LJMP TIAO1DAY31:MOV A,35H CJNE A,#32H,TIAO1 MOV 35H,#01TIAO1: RET;-定时-T1INT: PUSH ACC PUSH PSW INC 30H MOV A,#28H XRL A,30H JNZ STF MOV 30H,A SETB 20H.1STF: POP PSW POP ACC RETI;-显示-DISP: MOV A,R0 ORL A,#0F0H ANL A,#0FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R0 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#1FH MOV P1,A ACALL DEL1MSMOV A,R1 ORL A,#0F0H ANL A,#2FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R1 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#3FH MOV P1,A ACALL DEL1MSINC R0 INC R0 INC R1 INC R1 MOV A,R0 ORL A,#0F0H ANL A,#4FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R0 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#5FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R1 ORL A,#0F0H ANL A,#6FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R1 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#7FH MOV P1,A ACALL DEL1MS DEC R0 DEC R0 DEC R1 DEC R1 RETDISP1: MOV A,R1 ORL A,#0F0H ANL A,#2FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R1 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#3FH MOV P1,A ACALL DEL1MS INC R0 INC R0 INC R1 INC R1 MOV A,R0 ORL A,#0F0H ANL A,#4FH MOV P1,A ACALL DEL1MSMOV A,R0 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#5FH MOV P1,A ACALL DEL1MSMOV A,R1 ORL A,#0F0H ANL A,#6FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R1 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#7FH MOV P1,A ACALL DEL1MS DEC R0 DEC R0 DEC R1 DEC R1 RETDISP2: MOV A,R0 ORL A,#0F0H ANL A,#0FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R0 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#1FH MOV P1,A ACALL DEL1MSINC R0 INC R0 INC R1 INC R1 MOV A,R0 ORL A,#0F0H ANL A,#4FH MOV P1,A ACALL DEL1MSMOV A,R0 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#5FH MOV P1,A ACALL DEL1MSMOV A,R1 ORL A,#0F0H ANL A,#6FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R1 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#7FH MOV P1,A ACALL DEL1MS DEC R0 DEC R0 DEC R1 DEC R1 RETDISP3:MOV A,R0 ORL A,#0F0H ANL A,#0FH MOV P1,A ACALL DEL1MSMOV A,R0 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#1FH MOV P1,A ACALL DEL1MSMOV A,R1 ORL A,#0F0H ANL A,#2FH MOV P1,A ACALL DEL1MSMOV A,R1 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#3FH MOV P1,A ACALL DEL1MSINC R0 INC R0 INC R1 INC R1MOV A,R1 ORL A,#0F0H ANL A,#6FH MOV P1,A ACALL DEL1MSMOV A,R1 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#7FH MOV P1,A ACALL DEL1MS DEC R0 DEC R0 DEC R1 DEC R1 RETDISP4: MOV A,R0 ORL A,#0F0H ANL A,#0FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R0 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#1FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R1 ORL A,#0F0H ANL A,#2FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R1 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#3FH MOV P1,A ACALL DEL1MS INC R0 INC R0 INC R1 INC R1 MOV A,R0 ORL A,#0F0H ANL A,#4FH MOV P1,A ACALL DEL1MS MOV A,R0 ORL A,#0FH SWAP A ANL A,#5FH MOV P1,A ACALL DEL1MSDEC R0 DEC R0 DEC R1 DEC R1 RETDEL1MS:MOV R5,#05H ;延时一毫秒LOOP1: MOV R6,#3BHLOOP2: DJNZ R6,LOOP2 DJNZ R5,LOOP1 RET LOOP: SJMP $ END课程设计成绩评定表成绩评定项 目比例得 分平时成绩（百分制记分）30%业务考核成绩（百分制记分）70%总评成绩（百分制记分）100%评定等级优 良 中 及格 不及格指导教师（签名）：20 年 月 日