網絡教育學院《單片機原理及應用》大作業題目：基于51單片機的電子時鐘設計學習中心：江蘇南通海門層次：高起專專業：機械制造與自動化年級：14年春季學號：學生姓名：2023年9月份《單片機原理及應用》大作業具體要求：1作業內容從以下五個題目中任選其一作答。2正文格式作業正文內容統一采用宋體，字號為小四，字數在2000字以上。3.作業提交學生需要以附件形式上交離線作業〔附件的大小限制在10M以內〕，選擇已完成的作業，點“上交〞即可。如下列圖所示。4.截止時間2023年9月1日。在此之前，學生可隨時提交離線作業，如需修改，可直接上傳新文件，平臺會自動覆蓋原有文件。5.考前須知請同學獨立完成作業，不準抄襲其他人或者請人代做，如有雷同作業，成績以零分計！題目一：單片機電子時鐘設計準那么：設計一個基于51單片機或STM單片機的電子時鐘，并且能夠實現時分秒的顯示和調節撰寫要求：〔1〕首先介紹課題背景，并進行需求分析及可行性分析，包括軟硬件功能分配、核心器件的選型等；〔2〕對系統硬件進行設計，包括硬件功能模塊劃分、電路原理圖設計等；〔3〕對系統軟件進行設計，選用匯編語言或C語言編寫程序，給出軟件開發流程；〔4〕總結：需要說明的問題以及設計的心得體會。目錄第一章基于51系列單片機的電子時鐘設計與制作的概述-5-1．設計任務與要求-5-2．方案設計選擇-6-3．系統主要方框圖-7-第二章硬件單元電路設計與參數計算-7-1．電源電路-7-2．單片機最小系統電路-7-3．按鍵電路-8-4．時鐘電路-9-5．LCD1602顯示電路-10-6．軟件設計流程圖-11-7．總原理圖-11-第三章仿真測試-12-第四章程序-13-第五章心得體會-19-第一章基于51系列單片機的電子時鐘設計與制作的概述前言目前，單片機正朝著高性能和多品種方向開展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面開展。下面是單片機的主要開展趨勢。單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大局部功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。單片機模塊中最常見的是數字鐘，數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。經多方查閱資料、反復論證設計出了這款簡單實用的單片機電子時鐘。1．設計任務與要求〔1〕首先介紹課題背景，并進行需求分析及可行性分析，包括軟硬件功能分配、核心器件的選型等；〔2〕對系統硬件進行設計，包括硬件功能模塊劃分、電路原理圖設計等；〔3〕對系統軟件進行設計，選用匯編語言或C語言編寫程序，給出軟件開發流程；〔4〕總結：需要說明的問題以及設計的心得體會。2．方案設計選擇根據上述設計要求，結合現有元件，利用集成芯片完成具有以上功能的電路。1〕由于需要準確顯示時鐘日歷〔年月日時分秒〕，這里對于顯示的選擇比擬： 〔1〕數碼管顯示，優點價格廉價，但是不能顯示復雜的英文，顯示出來很大，布線不易，不美觀。〔2〕LCD1602,價格適中，可以顯示復雜的英文，功耗不大，外觀較小，計較符合〔3〕LCD12864,彩屏，如果用這些，可以顯示中文，還用一些圖片，但是價格較高，秉著合理利用的原那么，不大材小用，決定放棄。2〕由于需要準確顯示時鐘日歷〔年月日時分秒〕，這里對應時鐘的選擇作出比擬： 〔1〕可以利用單片機自己自帶的定時器精確定時,在通過軟件控制,這樣就減少了硬件的本錢,但是這樣需要晶振絕對的穩定,而且掉電數據不保存,還沒有年月星期的自動調整功能,對程序的要求很高,不易控制. (2)DS1302它可以對年、月、日、周、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能。不必在程序上做太多的處理,與單片機的接口簡單,掉電有備用電池用來供電保存數據。所以非常適合要求3〕單片機的選型 〔1〕DSP〔digitalsignalprocessor〕是一種獨特的微處理器，是以數字信號來處理大量信息的器件。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數據處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。但是對于我們來說，一個是它需要你熟悉它，會運用，這個我們還沒有到達。就算我們會用，在一個問題是價格貴，買不起，封裝不是DIP的，不易實驗，所以又是大材小用，很沒有必要選擇這么高級的。 〔2〕AT89S82是一款非常流行的單片機了，很適合我們的任務所需，但是他的下載電路并不是那么的簡單，再說這個是國外生產的，何必用呢？ 〔3〕STC89C52RC是非常值得推薦的，STC是在深圳的一家8051單片機設計生產公司。STC系列的單片機現在在中國的51單片機市場上占有較大比例。宏晶科技現已成長為全球最大的8051單片機設計公司，完完全全的中國制造，它是AT89S52的增強版本，技術成熟，運用穩定，下載電路非常方便，很適合我們選擇用5V電源STC89C52RC3．系統主要方框圖5V電源STC89C52RC按鍵按鍵液晶顯示時鐘芯片液晶顯示時鐘芯片硬件單元電路設計與參數計算1.電源電路圖中J1為電源插座，S5為帶鎖開關，要特別主意這來個的封裝，很容易錯。利用外部電源直接提供5V直流電源接入電源接口，再通過帶鎖開關控制導通情況。圖中LED起到指示作用，當通電時亮，電阻為限流作用一般接220~1K，不接后果很嚴重，LED只亮一下。2．單片機最小系統電路關于最小系統和STC89C52RC單片機的介紹網上有很多,非常容易搜到,這里就不累贅!這里討論幾個問題:1〕要使STC89C52RC復位需要兩個機器周期的高電平,我們用的是12M晶振，那么一個機器周期為1/12M=1uS，當S4按下時，C3迅速導通通電，此時9腳為高電平，松開后電容要電，起到延時的作用，t=C3*(R8+R2)=0.11S>2uS,足夠為復位提供搞電平2〕三點式電容震蕩是單片機所用到的，這里只是外面接兩個電容而已，電容要求小于47P,,一般晶振不大于48M3〕相對余AT的單片機STC下載簡單多了，這里只是引出了四條線，分別為VCC,GND,TXD,RXD,只需四根線就可以完成下載，而卻可以通過引出的端口對板上供電。3．按鍵電路按鍵電路主要是別忘了加上拉電阻，要不就不穩定了，這里用了四個按鍵作為功能鍵，一個按鍵作為復位鍵對應分別為：S0功能選擇，S1減，S2加，S3確認，S4復位。4．時鐘電路DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節靜態RAM，采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號和RAM數據。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達～。采用雙電源供電〔主電源和備用電源〕，可設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖1所示及內部結構如圖2所示。DS1302用于數據記錄，特別是對某些具有特殊意義的數據點的記錄上，能實現數據與出現該數據的時間同時記錄，因此廣泛應用于測量系統中。1.各引腳的功能為：Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當時，由Vcc2向DS1302供電，當Vcc2<Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。SCLK：串行時鐘，輸入，控制數據的輸入與輸出；I/O：三線接口時的雙向數據線；CE：輸入信號，在讀、寫數據期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE開始控制字訪問移位存放器的控制邏輯；其次，CE提供結束單字節或多字節數據傳輸的方法。5．LCD1602顯示電路LCD1602可以顯示16*2=32個字符，也可以用來顯示一些漢字圖片〔利用取模軟件提取〕，原理圖中的可調電阻是用來調節字符顯示的亮度的，調節是要有耐心，應為用到的是精密可調電阻，這個需要轉很多圈，不容易顯示出來，注意不能跳到太亮，要不很容易燒掉液晶，下面為接口說明，一般不顯示很可能是程序的問題和可調電阻沒有調節好，至于介紹網上很容易找到。6．軟件設計流程圖開機開機開機畫面顯示開機畫面顯示N是否有按鍵按下N是否有按鍵按下YY檢測那個按鍵按下檢測那個按鍵按下減鍵功能選擇鍵復位鍵確認鍵加減減鍵功能選擇鍵復位鍵確認鍵加減7．總原理圖第三章仿真測試〔1〕首先在protues中仿真調好，在程序中要特別注意與硬件中引腳對應上〔2〕按鍵的測試比擬簡單，只要你對應的按鍵能夠實現相應的功能就可以，不可以，那么肯定是硬件或者連接線的問題了。〔3〕元件清單原件名稱數量原件名稱數量STC89C52RC1103可調電阻1DS13021102排阻〔9腳〕1DS13021KΩ電阻1LCD1602110KΩ電阻230P電容212M晶振1Ω電阻1小按鍵110uF電容2470Ω電阻1104電容3100uF電容2470uF電容21KΩ電阻12第四章程序.ORG0000H;程序開始入口LJMPSTARTORG0003H;外中斷0中斷程序入口RETIORG000BH;定時器T0中斷程序入口LJMPINTT0;跳至INTTO執行ORG0013H;外中斷1中斷程序入口RETIORG001BH;定時器T1中斷程序入口LJMPINTT1ORG0023H;串行中斷程序入口地址RETI;主程序;START:MOVR0,#70H;70給R0,清70-7FH顯示內存MOVR7,#0FHCLEARDISP:MOV@R0,#00H;0給R0中的數為地址的內存中存放(70H)INCR0DJNZR7,CLEARDISPMOV78H,#2;默認時間為12:00,鬧鐘5:00MOV79H,#1MOV74H,#2;防止上電時數碼管顯示00小時MOV75H,#1MOV66H,#1;中斷退出時66H為1時,分、時計時單元數據移入顯存標志MOV68H,#1;上電默認鬧鐘開狀態MOV7DH,#6;鬧鐘時十位MOV7CH,#3MOV69H,#0MOV7AH,#0AH;放入"熄滅符"數據MOVTMOD,#11H;設T0、T1為16位定時器MOVTL0,#0B0H;50MS定時初值〔T0計時用〕MOVTH0,#3CHSETBEA;總中斷開放SETBET0;允許T0中斷SETBTR0;T0定時器開始計時MOVR4,#14H;1秒定時用初值〔50MS×20〕START1:LCALLDISPLAY;顯示子程序LCALLBEEP;鬧鐘查詢JNBP1.7,SET;時間鬧鐘調整系統;NFLAG:MOVA,68H;設置鬧鐘開關狀態CJNEA,#1,BEE68MOV68H,#0JMPE6BEE68:MOV68H,#1E6:MOV66H,#8;中斷退出66H不為1時分、時計時單元數據移入顯存標志MOV72H,7BHMOV73H,7CHMOV74H,7DHMOV75H,7EHLCALLDDLLCALLDDLMOV72H,68HMOV73H,69HMOV74H,7AHMOV75H,7AHLCALLDDLLCALLDDLMOV66H,#1LJMPSTART1SETTIME:LCALLDDLJBP1.7,NFLAG;鍵按下時間小于1秒，設置鬧鐘開關狀態并查看鬧鐘時間,不關走時,確保準確,大于1秒調時MOVTL1,#0B0H;T1閃爍定時初值MOVTH1,#3CHMOVR2,#06H;進入調時狀態，賦閃爍定時初值MOV66H,#8;調鬧鐘時保持走時,關閉時鐘顯示數據SETBET1;允許T1中斷SETBTR1;開啟定時器T1SET1:LCALLDISPLAY;調用顯示,防止鍵按下無顯示MOVR5,#00H;清設置類型閃爍標志SETN1:INCR5;鬧鐘分調整SET5:LCALLDISPLAYJBP1.7,SET5SEETN1:LCALLDDL;有鍵按下大于1秒分時間連續加(0.5秒加1),小于1秒轉調時狀態JBP1.7,SET6;鍵釋放查詢,鍵釋放自動轉調時MOVR0,#7CHLCALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#60H,HHN1HHN1:JCSEETN1LCALLCLR0JMPSEETN1SET6:INCR5;鬧鐘時調整SEET6:LCALLDISPLAYJBP1.7,SEET6SEETNH1:LCALLDDLJBP1.7,SETFMOVR0,#7EHLCALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#24H,HOUU1HOUU1:JCSEETNH1LCALLCLR0JMPSEETNH1SETF:LCALLDISPLAYJBP1.7,SETFLCALLDDLJNBP1.7,SETOUT;短按調時,長按退出CLRET0CLRTR0MOV70H,#00H;設定后的時間從00秒開始走時MOV71H,#00HINCR5SET3:LCALLDISPLAYJBP1.7,SET3SETMM:LCALLDDLJBP1.7,SET4MOVR0,#77HLCALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#60H,MMHMMH:JCSETMMLCALLCLR0AJMPSETMMSET4:INCR5SEET4:LCALLDISPLAYJBP1.7,SEET4SETHH:LCALLDDLJBP1.7,SETOUT1MOVR0,#79HLCALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#24H,HOUUHOUU:JCSETHHLCALLCLR0AJMPSETHHSETOUT1:SETBET0SETBTR0;計時開始SETOUT:MOVR5,#00H;清設置類型閃爍標志CLRTR1;關閉T1CLRET1;關T1中斷MOV66H,#1SETOUT2:LCALLDISPLAYJNBP1.7,SETOUT2LJMPSTART1;延時1秒鐘;DDL:MOV18H,#36DDL0:MOV17H,#239DDL1:LCALLDISPLAYDJNZ17H,DDL1DJNZ18H,DDL0RET;T0中斷程序;INTT0:PUSHACC;打包PUSHPSWCLRET0CLRTR0MOVA,#0B7HADDA,TL0MOVTL0,AMOVA,#3CHADDCA,TH0MOVTH0,ASETBTR0DJNZR4,OUTT0;20次中斷未到中斷退出ADDSS:MOVR4,#14H;20次中斷到〔1秒〕重賦初值MOVR0,#71H;指向秒計時單元〔70-71H〕ACALLADD1;調用加1程序〔加1秒操作〕MOVA,R3;秒數據放入A〔R3為2位十進制數組合〕CLRC;清進位標志CJNEA,#60H,ADDMMADDMM:JCOUTT01;小于60秒退出ACALLCLR0;等于或大于60秒清0MOVR0,#77H;指向分計時單元〔76H-77H〕ACALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#60H,ADDHHADDHH:JCOUTT0ACALLCLR0MOVR0,#79H;指向小時計時單元〔78H-79H〕ACALLADD1MOVA,R3CLRCCJNEA,#24H,HOURHOUR:JCOUTT0ACALLCLR0OUTT0:MOVA,66H;查詢標志CJNEA,#1,OUTT01MOV72H,76H;中斷退出時將分、時計時單元數據移入對應顯示單元MOV73H,77HMOV74H,78HMOV75H,79HOUTT01:POPPSW;出棧POPACCSETBET0;開放T0RETI;中斷返回;加1程序;ADD1:MOVA,@R0;取當前計時單元數據到ADECR0;指向前一地址SWAPA;A中數據高四位與低四位交換ORLA,@R0;前一地址中數據放入A中低四位ADDA,#01H;A加1操作DAA;十進制調整MOVR3,A;移入R3存放器ANLA,#0FH;高四位變0MOV@R0,A;放回前一地址單元MOVA,R3;取回R3中暫存數據INCR0;指向當前地址單元SWAPA;A中數據高四位與低四位交換ANLA,#0FH;高四位變0MOV@R0,A;數據放入當削地址單元中RETCLR0:CLRCCLRA;清累加器MOV@R0,A;清當前地址單元DECR0;指向前一地址MOV@R0,A;前一地址單元清0RET;子程序返回;調時閃爍程序;INTT1:PUSHACCPUSHPSWMOVTL1,#0B0HMOVTH1,#3CHDJNZR2,INTT1OUT;0.3秒未到退出中斷〔50MS中斷6次〕JB02H,FLASH1;02H位為1時顯示單元"熄滅"MOVA,R5CJNEA,#01H,NLJMPNNN1NL:CJNEA,#02H,NL1LJMPNNN1NL1:CJNEA,#03H,NL2LJMPNLLNL2:CJNEA,#04H,INTT1OUTLJMP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