時(shí)鐘數(shù)字顯示實(shí)驗(yàn)論文

1、課程名稱：電子時(shí)鐘仿真設(shè)計(jì)學(xué)校:南昌工程學(xué)院院系：信息工程學(xué)院專業(yè)：10應(yīng)用電子技術(shù)學(xué)號(hào)：20100119姓名：福靖凌指導(dǎo)老師：莫老師電話：150000000000日期：2012年6月12日星期二昌工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)一、課程設(shè)計(jì)（論文）題目電子時(shí)鐘仿真設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)（論文）使用的原始資料（數(shù)據(jù)）及設(shè)計(jì)技術(shù)要求用51系列單片機(jī)作主控制器組成一個(gè)電子鐘，具體要求為：要求：1、采用51系列單片機(jī)作控制cpu, 6位數(shù)碼管顯示時(shí)間（時(shí): 分:秒）；2、安排三個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)（s, t , i ）用于調(diào)時(shí)及功能設(shè)置；3、首次上電復(fù)位時(shí)顯示0時(shí)0分0秒；4、當(dāng)按下s鍵時(shí)，進(jìn)入時(shí)間調(diào)整狀態(tài)，首先調(diào)整

2、小時(shí)，對(duì)應(yīng)的小吋顯示ked閃亮，通過(guò)f ,（按鍵調(diào)整，采用24小吋 制；5、再次按下s鍵，進(jìn)入分鐘調(diào)整，方法同第4點(diǎn)要求；6、分鐘調(diào)整完畢后，按s鍵退出調(diào)整狀態(tài)，進(jìn)入正常運(yùn)行方 式；7、完成實(shí)物制作或proteus仿真實(shí)現(xiàn)。三、課程設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容及完成時(shí)間6月4日至6月5日：查找資料，方案論證；6月6日至6月8日：硬件電路的設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試；6月9日至6月10日：軟件框圖設(shè)計(jì)、編寫(xiě)程序；6月11日至6月13 h：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，軟、硬件聯(lián)合仿真調(diào)試占實(shí)驗(yàn)；四. 主要參考資料1 、董曉紅，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，西安電子科技大學(xué)出版社， 20042 、何立民,mcs-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系

3、統(tǒng)配置與接口技術(shù),北京航空航天大學(xué)出版社，20013 、張俊謨，單片機(jī)中級(jí)教程一一原理與應(yīng)用，北京，北京航空航 天大學(xué)出版社，2000. 64 、潘永雄，新編單片機(jī)原理與應(yīng)用西安：西安電子科技大學(xué)出版 社.20035 宋家友集成電子線路設(shè)計(jì)手冊(cè)m.福建科技出版社出版，2000.6 張友德等編單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)m. ±海：復(fù)旦大學(xué) 出版社出版，2007.院系： 信息工程學(xué)院應(yīng)用電子技術(shù) 專業(yè)10級(jí)班學(xué)生：日期： 自2012年 6 月 4 日至 2012 年 6 月13 口指導(dǎo)教師： 莫釗助理指導(dǎo)教師（并指出所負(fù)責(zé)的部分）：教研室：電子工程教研室 教研室主任： 注:任務(wù)書(shū)應(yīng)該附在

4、已完成的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)首頁(yè)。下面是本次課程的方案設(shè)計(jì)：?jiǎn)纹瑱C(jī)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)格比，受 到人們的重視和關(guān)注，51單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表 性的一種。本次設(shè)計(jì)以at89c51芯片為核心，輔以必要的外圍電路，設(shè)計(jì)了 一個(gè)簡(jiǎn)易的電子時(shí)鐘，它由5v直流電源供電。在硬件方而，除了 cpu 外，使用四個(gè)七段數(shù)碼管來(lái)進(jìn)行顯示，數(shù)碼管采用的是動(dòng)態(tài)掃描顯示。 通過(guò)數(shù)碼管能夠比較準(zhǔn)確顯示時(shí)、分丄ed 閃一滅顯示秒，設(shè)計(jì)方 面采用匯編語(yǔ)言編程，整個(gè)電子鐘系統(tǒng)能完成時(shí)間的顯示、復(fù)位等功 能。通過(guò)這次設(shè)計(jì)讓我更深入了解單片機(jī)基本電路、如何控制和定時(shí) 器和中斷編程的基本方法，從而鍛煉

5、了我學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)軟、硬件 的能力。關(guān)鍵詞：at89c51 ；單片機(jī)；數(shù)碼管等數(shù)碼管數(shù)字時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)led數(shù)碼管時(shí)鐘電路采用24h計(jì)時(shí)方式，時(shí)、分、秒采用六位數(shù)碼管顯示。該電路具有顯示時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、省電狀態(tài)（數(shù)碼管不亮, 時(shí)鐘不停）三種功能，米用at89c51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。下圖a是總體控制 系統(tǒng)方案圖：圖a1系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)控制的數(shù)碼管時(shí)鐘電路圖b如下:"卜c3! 1：zj-300l1 r1 l3$363?if2*xs32122 .25g as2c27_2£.4l-jft22apecdcfg dpxt*l1xt/c2evq280405g6mf saxr7 e&#

6、187;.1ju士183456oufmlatwccewvl r- l d d dpoxww p0 1/iwp02/7c2p03w3 p0-vac4 p0 3m6p0 5«p0 7/ao7p1o2 pi vt2cxp12 p13p14p15piop17flue&&&488rome p3 vtxp 3亟p34h0p35jt1 p3 0a*«p37«»叮awn 憶阿k> w3/a11 驗(yàn)鐘2 p2mu3 p2a»am p2 7/a15圖bled采用共陽(yáng)極數(shù)碼管，所采用的品振頻率為12mhzo2. 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主程序功能

7、主要是初始化、正常顯示時(shí)間和判別功能轉(zhuǎn)移鍵。顯示時(shí)間調(diào)用顯示時(shí)間子程序。當(dāng)pl2端口按鍵按下時(shí)，轉(zhuǎn)入調(diào)時(shí)功能程 序。1）主程序流程圖c如下:開(kāi)始內(nèi)存單元清零v2）顯示主程序數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在50h-55h內(nèi)存單元中，其中50h、51h 單元存放秒數(shù)據(jù)，52h、53h單元存放分?jǐn)?shù)據(jù)，54h、55h單元存放時(shí) 數(shù)據(jù)。時(shí)間數(shù)據(jù)采用bcd碼表示，對(duì)應(yīng)的顯示用段碼存放在rom中。 顯示時(shí)，先取出50h-55h某一地址中的數(shù)據(jù)，然后從段碼表中查出對(duì) 應(yīng)的顯示用段碼并從p1 口輸出，同時(shí)p2 口將對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管選中，就 可以顯示相應(yīng)的時(shí)間值。3）定時(shí)器to中斷服務(wù)程序時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位是秒，60s進(jìn)位lm

8、in, 60min進(jìn)位lh。定時(shí) 器to用于產(chǎn)生最小單位is,定時(shí)時(shí)間為50ms,中斷累計(jì)20次即為lso計(jì)數(shù)單元中的十進(jìn)制bcd數(shù)每逢60進(jìn)位。下圖d是t0中斷流程保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)秒單元加1秒單元清0,分單元加1nn圖如下:至（j?yv分單元清0,時(shí)單元加1時(shí)單元清0zdt恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回）j圖d to中斷服務(wù)程序流程圖4）定時(shí)器t1中斷服務(wù)程序進(jìn)行時(shí)間調(diào)整時(shí)，正在被調(diào)整的時(shí)間以閃爍形式表現(xiàn)，定時(shí)器 t1用于產(chǎn)生閃爍的時(shí)間間隔，每隔03s閃爍一次。5）調(diào)時(shí)功能程序調(diào)整時(shí)間程序的方法是：按下功能按鍵，當(dāng)按下時(shí)間小于is時(shí), 進(jìn)入省電狀態(tài)，大于is時(shí)進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)，等待操作，此時(shí)計(jì)時(shí)器停 止走動(dòng)。當(dāng)再次按

9、下按鍵時(shí)，按鍵時(shí)間小于0. 5s,則時(shí)間加lmin； 按鍵時(shí)間大于0. 5s,則進(jìn)入小時(shí)調(diào)整狀態(tài)。在小時(shí)調(diào)整狀態(tài)下，按 鍵時(shí)間小于0.5s,則時(shí)間加lh,按鍵時(shí)間大于0.5s,則退出調(diào)整狀 態(tài)，時(shí)鐘繼續(xù)走動(dòng)。6）延時(shí)程序系統(tǒng)使用了三個(gè)延時(shí)程序。因?yàn)橄到y(tǒng)是動(dòng)態(tài)顯示，為了確保系統(tǒng) 有效顯示時(shí)間范圍內(nèi)（約50ms）必須執(zhí)行顯示程序，所以0. 5s的延 時(shí)程序是通過(guò)執(zhí)行顯示程序約81次實(shí)現(xiàn)的。3. 硬件電路連接：數(shù)碼管 adp : p2. 0_p2 7片選（從秒個(gè)位至?xí)r十位）：p0. 0-p. 05設(shè)置按鍵:pl. 2 加按鍵:pl. 3 減按鍵:pl. 64程序代碼：（參考單片機(jī)原理及接口技術(shù)課本4

10、80頁(yè)至186 頁(yè),）org 0030hajmpma1nt ；轉(zhuǎn)主程序noporg 000bh ；轉(zhuǎn)定時(shí)器to屮斷程序ajmp int01noporg 001bhajmp inti 1 ；轉(zhuǎn)定時(shí)器t1屮斷程序nop主程序一一maint: mov r0,#7fh ； ooh7fh 單元清零clrawz1:mov r0,adjnz ro,wz1mov sp,#3oh ；置堆棧指針mov 5ah,#0ah ；放入“熄滅符”數(shù)據(jù)mov tmod,#11h ；置50ms定時(shí)器初值mov tl0,#()b0hmov th0,#3chmov tl1,#obohmov th i ,#3chsetb ea ；開(kāi)

11、中斷setb eto ；允許to屮斷setb tro ；啟動(dòng) tomov r4,#14h ；用于產(chǎn)生is定時(shí)loop: lcall xszcx ；調(diào)用顯示子程序jnbp1.2,sjtz0 ；功能鍵按下，進(jìn)入調(diào)時(shí)程序sjmp loopsjtzo: lcall xszcx ；通過(guò)調(diào)用顯示時(shí)間程序延時(shí)消抖動(dòng)jnbp12sjtz1sjmploop ；功能鍵沒(méi)有按下，就顯示時(shí)間sjtzkclr eto ；關(guān)閉 to 中斷clr tro ；關(guān)閉 tolcall ys05s ；調(diào)用延時(shí)is的程序jbp1.2,kmtes ；按鍵時(shí)間小于is,就進(jìn)入省電時(shí)的狀態(tài)mov r2,#06h ；進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)，置閃爍定時(shí)

12、初值setb et1 ；允許t1中斷setb tr1 ；啟動(dòng) t1xyz2: jnbp1.2,xyz1 ； p1.2 端口為 0 ,就等待clr01h ；置調(diào)分標(biāo)志位為1ajmp kk :轉(zhuǎn)kk程序xyz1: lcall xszcx ;調(diào)用 xszcxajmp xyz2k k: lcall ajsm1ftz:lcall xszcxjb p1.3,ajsm1mov r0,#57hlcalladd1clrccjne r3,#60h,dd0 ajmp qweddo:lcall xyz5ajmp ajsm1qwe:clr amov r0,adec romov r0,alcallxyz5ajmpajsm

13、1kmtes: setb etosetb trokma:jb p1.2,$lcall xszcxjb pl.2,km akma1: jnbp1.2,$ljmp loopxstz: lcall xszcxjbp1.3.ajsm2mov r0,#59hlcalladd1cjne r3,#24h,dd2ajmp kmb1dd2:lcall xyz5ajmpajsm2kmb1: mov a,#0mov r0,adec romov r0,alcall xyz5ajmpajsm2ajsm1: jnbp1.2,aj；設(shè)置jnbp1.6,ftz_j ;減jnbp1.3,ftz;加lcall xszcx ajm

14、pajsm1aj:lcall xszcxjbp1.2,ajsm1dd1:lcall xyz7setb 01hajsm2: jnb p1.2,xyzout jnbp1.6,xstz_j jnb p1.3,xstz lcall xszcx ajmpajsm2xyz3: lcall xszcx jnbp1.6,xyz3 retxyz5: lcall xszcx jnbp1.3,xyz5 retxyz7: lcall xszcx jnbp1.2,xyz7 retftz_j: lcall xszcxjb p1.6,ajsm1mov r0,#57hlcallsubb1cjne r3,#offh,dd3dd

15、3:lcall xyz3ajmpajsm1xyzh_j:lcall xszcxjb p1.2,ajsm1setb 01hxstz_j: lcall xszcxjb p1.6,ajsm2mov r0,#59hlcallsubb2cjne r3,#0ffh,dd4da amov r3,aanl a,#0fhmov r0,amov a,r3inc roswap aanl a,#0fh mov r0,a ret/*減 i*/subb1: mova,romov r6,adec romov a,r0mov r7,ag_w:dec r7cjne r7,#0xff,ngj_w:dec r6mov r7,#9

16、cjne r6,#0xff,ngz_l:mov r6,#5mov r7,#9ljmp ngsubb2: mov a,r0mov r6,adec romov a,r0 mov r7,ag_w2: dec r7cjne r7,#0xff,ngj_w2: dec r6mov r7,#9cjne r6,#0xff,ngz_l2: mov r6,#2mov r7,#3ljmp t_cng:mov a,r7mov r0,ainc romov ar6mov r0,a ret*t1中斷服務(wù)程序*dd4:lcall xyz3ajmp ajsm2xyzout:jnb p1.2.xyzout1lcall xszcx

17、 ；鍵釋放等待時(shí), 調(diào)用顯示子程序jnb p1.2,xyzout ；防止此時(shí)無(wú)時(shí) 鐘顯示mov 20h,#00hclr tr1clr et1setb trosetb etoljmp loopxyzout1:lcall xszcxajmpxyzout顯示子程序一一xszcx: mov rl,#50h ;顯示數(shù)據(jù)首址mov r5,#0feh ;掃描控制初值maxy: mov a,r5；掃描控制字送amov p0,a ；輸出掃描控制字mov a,r1；取顯示數(shù)據(jù)mov dptr,#abc ；取段碼表首地 址movc a,a+dptr ；収對(duì)應(yīng)的代 段碼mov p2,a ； p2 口輸出段碼lcall

18、 ysi ms ；延時(shí) 1msinc r1 ;顯示地址增1mova,r5 ；掃描控制字送ajb acc.5,endout； acc.5,為 0 時(shí)一次顯 示結(jié)束rla ；控制字左移mov r5,a ;控制字送回r5中 ajmpmaxy ；循環(huán)顯示下一個(gè)數(shù)據(jù) endout:mov p2,#0ffh ； 次顯示結(jié)束, p2復(fù)位movp1,#offh ； pl 復(fù)位ret ；子程序返回產(chǎn)加1*/add1: mov a,r0dec roswap aorla,roadda,#01hinto 1: push acc ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)push pswclr etoclr tromov a,#0b7hadd a,t

19、l()mov tl0,amov a,#3chaddc a,th0setb trodjnz r4,int0uadi:mov r4,#14hmov r0,#51h lcalladd1mov a,r3cjne r3,#60h,int0uad2:clr amov r0,adec romov r0,amov r0,#57hlcalladd1cjne r3,#60h,int0uad3:clr amov r0,adec romov r0,amov r0,#59h lcalladd1cjne r3,#24,int0uad4:clr amov r0,adec romov r0,aintou: mov 52h,5

20、6hmov 53h,57hmov 54h,58hmov 55h,59hpop pswpop accsetb etoreti*t1中斷服務(wù)程序*inti 1: push acc ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)push pswmov tl1,#oboh ；裝定吋器t1初 值mov th1,#3chdjnz r2jnt1u ； 0.3s 未到就退出 中斷mov r2,#06h ；重裝0.3s定時(shí)用 初值cpl 02hjb 02h,mm 1mov 52h,56hmov 53h,57hmov 54h,58hmov 55h,59hint1u: pop pswpop accretimm1: jb0ih,mm2mov 52h,5

21、ahmov 53h,5ahmov 54h,58hmov 55h,59hajmpint1umm2: mov 52h,56hmov 53h,57hmov 54h,5ahmov 55h,5ahajmpint1u/*延時(shí)子程序*/ys1ms: mov r6,#14hys1:mov r7,#19hys2:djnz r7,ys2djnz r6,ys 1retys05s: mov r3,#51hyso5s1:lcall xszcxdjnz r3,yso5s1retabc:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99hdb 92h,82h,0f8h,80h,90h,0ffhend二系統(tǒng)的仿真與調(diào)試1 硬

22、件系統(tǒng)的仿真與調(diào)試硬件組裝前首先要仔細(xì)核對(duì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的正確性，包括參數(shù)選用的正 確性和原理的正確性，這取決于設(shè)計(jì)者的學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累。對(duì)沒(méi)有把握的電路可 以通過(guò)在通用實(shí)驗(yàn)板上直接焊接實(shí)際電路來(lái)進(jìn)行實(shí)物調(diào)試和驗(yàn)證。在系統(tǒng)通過(guò)理 論分析后，便可進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和加工。一般而言，電路板加工企業(yè)的質(zhì)量是有保 證的，但也不排除個(gè)別企業(yè)加工的電路板出現(xiàn)工藝性缺陷的情況。因此在調(diào)試前, 必須首先進(jìn)行工藝排錯(cuò)，這對(duì)于第一塊樣板的調(diào)試更是必不可少的環(huán)節(jié)。 調(diào)試分為斷電調(diào)試和通電調(diào)試。（1）第一步：斷電調(diào)試為了安全起見(jiàn)，首先必須進(jìn)行斷電調(diào)試，斷電調(diào)試的內(nèi)容至少包含短路檢測(cè) 和原理正確性確認(rèn)。 短路檢測(cè)系統(tǒng)電路焊接

23、完成后，進(jìn)行短路檢測(cè)，選用合適的萬(wàn)用表歐姆擋（例如，20k 扌當(dāng)或200k扌當(dāng)），用紅黑表筆接電路板的+5v電源的+、一極，如果存在充放電現(xiàn) 象（即電阻指示從大到小再到大或從小到大），最后電阻穩(wěn)定在一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢?（一般為幾千歐姆），則基于可排除系統(tǒng)短路現(xiàn)彖。如果無(wú)充放電現(xiàn)彖或電阻值 穩(wěn)定在很小的位置（例如幾歐姆），則說(shuō)明系統(tǒng)中可能存在短路故障，不能通電 實(shí)驗(yàn)，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行徹底排查，直至解決。 正確性確認(rèn)這里以顯示亮度調(diào)節(jié)電路為例進(jìn)行說(shuō)明。首先檢查vti （9013）的極性不能 接錯(cuò)（e、c）,否則，因?yàn)関ti始終不能正向偏置而無(wú)法導(dǎo)通，w1 （lm317）的 顯示控制失去作用，使顯示始終打

24、開(kāi)，導(dǎo)致在送數(shù)過(guò)程中出現(xiàn)顯示抖動(dòng)現(xiàn)象，影 響正常顯示。另外，r5和r6的電阻總值必須要在合適的值上（原因是此支路電 流一般要求為5ma左右），太大則lm317不能正常工作而無(wú)法調(diào)節(jié)輸出電壓， 太小則輸出電壓偏高（極限為2.5v）,可能會(huì)由于過(guò)流而影響數(shù)碼管的壽命。（2）第二步：通電調(diào)試凡是微處理器系統(tǒng)，正常運(yùn)行的必要條件是系統(tǒng)時(shí)鐘穩(wěn)定正常。在實(shí)際工作 中，因?yàn)楦鞣N原因?qū)е孪到y(tǒng)時(shí)鐘不正常出現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)法止常運(yùn)行的情況也有時(shí)岀 現(xiàn)，因此系統(tǒng)吋鐘是否起振應(yīng)是通電檢查的首要一環(huán)。檢查方法有： 邏輯筆法。 數(shù)字萬(wàn)用表法。 示波器法。設(shè)計(jì)中采用的是數(shù)字萬(wàn)用表法，復(fù)位不正常也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不工作。例如，1 腳(復(fù)位

25、腳)如果始終為高，則系統(tǒng)始終處于復(fù)位狀態(tài)；如果始終為低電平(不 能產(chǎn)生復(fù)位所需的高電平脈沖)，則系統(tǒng)也可能無(wú)法正常工作。檢查的重點(diǎn)是相 關(guān)電路是否正確。2.軟件調(diào)試(1) 在單片機(jī)專用wave (偉幅)軟件上編寫(xiě)程序。(2) 在單片機(jī)專用isis軟件上繪制系統(tǒng)原理圖。(3) 程序的首地址應(yīng)使目標(biāo)可以直接運(yùn)行，即從0000h開(kāi)始。在主程序的 開(kāi)始部分必須設(shè)置一個(gè)合適的棧底。程序放置的地址需連續(xù)且靠前，不耍在中間 留下大量的空間地址，以使目標(biāo)機(jī)可以使用較少的硬件資源。(4) 然后把自己編好的程序放在isis軟件原木繪制好的系統(tǒng)原理圖中來(lái)運(yùn) 行，看自己編制的程序能不能運(yùn)行。如果還有錯(cuò)就把程序改過(guò)直到

26、在isis上能 達(dá)到自己要的效果。下面是在proteus軟件上實(shí)現(xiàn)的仿真圖片仿真圖片丄c230# xic130sf6v10uf <text>c3 <1bx<oku1xtal1xtm2rstpsen ale eapob/ado po 1/am po2/ad2 po3/ad3 pooam p0 5/am pob/ad0 po7/ad7p2m8 p2閃 p2 2/a10 p2 3/a11 p2«at2 p2 5/at3vvvl l r* a a ai>ai>總r6r5r4r3r2r1刖8sss88p6c0efg dp1234-56p43t2 p1 vt2

27、ex p12p13p14p2p18p17at80c82<text>p2 7/ai5p3.(wrxd p31/txd p3.2/ntop3.3/wt1p3 4h0p3 0tmp3q極p3.7/k»v a626r2r3r43“ <text*r33g textr23qk «text»r5oa iw i3* 町 ext*r5圖1：未上電c1110uf <teillrc3:te<?pji1xtal1pottaco po.1/ad1xta12rstpoaciz poacgpo.wad4 p0sac6poj&a06 po.7/awp2o腿

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