上海电力学院电子科学技术专业等电子课设作业实验报告
微处理器综合设计实践报告 题目:智能电子时钟的设计 院系:电子与信息工程学院 专业: 电子科学与技术年级2014级 姓名:沙沁 学号:20141378
指导老师:杨芳 一、课程设计目的: 综合应用所学的微处理器原理,汇编语言及相关硬件知识,设计一个具有一定功能的电路。熟练掌握仿真器和编程器的使用。 二、课程设计要求: 在面包板上搭建好硬件电路。以单片机为核心器件,组成一个电子时钟系统。系统显示用4位7段LED显示器,显示当前时间的小时和分。能够通过按键实现对当前时间的调整,系统时间到整点后能够通过蜂鸣器报时,时间为1s;能通过按键设置闹钟时间,闹钟时间到后,通过蜂鸣器报时。 三、系统组成与工作原理: 1、电路原理图
2、工作原理 本课程设计要求以AT89C52单片机为核心器件,组成一个电子时钟系统。我们可以利用单片机自带的定时器功能来进行定时,再通过一些软件编程来构造出一个时钟,同时也可以利用软件的编程来实现所要求的其他功能。 通过四个按键开关来控制电子时钟的工作模式。KEY1、KEY2分别对应时钟的调时和调分。KEY3可以设置闹钟,进入闹钟模式后,KEY1、KEY2将转变成闹钟的调时和调分键。此外,当按下KEY4就可以进入秒表模式,进入秒表模式以后,KEY1可以控制秒表的开始于暂停,KEY2可以对秒表清零,再次按下KEY4键便退出秒表模式。程序运行时主程序一直在循环查询各按键的状态,并将当前时间与闹钟设定时间不断进行比较,如果时间相同则响铃,同时通过动态显示的方式将相应的时间显示在数码管显示器上。与此同时,整个过程中时钟的时间都是由单片机的定时器进行计时的。 单片机的P0口负责输出段码,P2.0~P2.3对应四个数码管的位选端,分别为数码管1号、2号、3号、4号(由右至左编号);P1.0对应蜂鸣器;P2.4~P2.7对应四个按键4、3、2、1(由上至下编号)。 各个分电路: 当P1.0为低电平时,三极管导通,蜂鸣器开始工作 在通电瞬间,电容C通过电阻R20充电,RST端出现正脉冲,用以复位。只要接通电源就完成了系统的复位初始化。
此处晶振为12MHz,提供单片机的时钟频率。晶振频率越高,单片机运行速度越快。
P0口连接上拉电阻(排阻),用万用表测试得数码管为共阳极。当P2.3~P2.0口输出低电平时,三极管导通,所对应的数码管显示;因为共阳极,所以P0口为低电平的端口所对应的段码显示。 当按键没有按下时,P2.4~P2.7为高电平,若按下则变低电平。 31H——时钟分的个位 3AH——时钟分的个位的段码 32H——时钟分的十位 3BH——时钟分的十位的段码 33H——时钟时的个位 3CH——时钟时的个位的段码 34H——时钟时的十位 3DH——时钟时的十位的段码 41H——闹钟分的个位 4AH——闹钟分的个位的段码 42H——闹钟分的十位 4BH——闹钟分的十位的段码 43H——闹钟时的个位 4CH——闹钟时的个位的段码 44H——闹钟时的十位 4DH——闹钟时的个位的段码 51H~54H 分别存放着秒表模式下1~4号管要显示的数字 5AH~5DH 分别存放着秒表模式下1~4号管要显示的数字的段码 其中,1号管——秒的十分位 2号管——秒的个位 3号管——秒的十位 4号管——分的个位 R7的初值为20,控制定时器T0的中断次数,T0中断1次定时50ms,20次定时1s; R0用来记录秒; 详见附件
四、总结 因为平时对于电路设计这方面的训练比较少,电路也是自己最薄弱的地方。因此,在第一天拿到器件以后完全没有方向,不知道从哪里开始设计。后来通过自己上网搜索资料,逐渐摸索出了思路,最终完成了电路的设计。 电路设计完之后,在面包板上搭建也让我犯了难。什么器件应该放在哪个位置,这么放插孔够不够用,这么放连线方不方便成了我一直头疼的问题。后来通过观察上一届学长的面包板和同学的讨论,终于搭好了板子。但是因为对于面包板不熟悉,搭小灯泡时,把它的两个引脚插在了联通的两个孔里,导致小灯泡一直不亮;插按键的时候也是,没有搞清楚按键和面包板的构造,把按键的两边引脚都插在联通的一排里,导致后面在验证的时候出现了数码管一直不亮的问题,后来经过老师的指导,解决了这个问题。 软件的编写可能是最困难的一个部分了。虽然之前有做过单片机实验,写过代码,但是,实验的代码非常简短,实现的功能很简单。这次因为要实现很多功能,一开始我想偷懒,直接写了代码。这样就导致了我的思路不成熟,运行下来有很多地方都是错误的。因此我才意识到,直接写代码是不可能的,要先画流程图理清思路。在我画完流程图以后,再会过去看我原来的代码,才知道有多么的混乱。后来经过我分模块的编写,最后把它们汇总到一起,构成了最后的代码,开始调试。 首先,我先在WAVE软件里写了一个最小系统的代码,再通过wellon软件,烧制到AT89C52单片机上,对最小系统进行测试。测试时发现小灯和蜂鸣器都没有正常的工作。因为当时刚刚开始,并不知道该如何调试,就马上叫老师了,老师发现小灯的两个引脚插在了联通的两个孔里,才导致了不亮。当我把小灯的引脚插在其他地方时,灯就亮了。至于蜂鸣器不响的问题,我用万用表测试了蜂鸣器周围的所有电路发现都是正确的,测试蜂鸣器两端的电压,发现也是有电压差的,我的代码又没有问题,一时不知道怎么办才好。后来,我又连接电源,让电路运行了一次,发现其实蜂鸣器是发出声音的,只是很微弱以至于我们都把它忽略了。然后我就想是不是因为蜂鸣器两端电压太小导致的。于是,我就把和蜂鸣器相连接的电阻拿掉了,终于蜂鸣器也响了。最小系统测试完成。 后来,老师教我们使用了仿真器,这让整个调试过程变得方便了许多。当我把整个代码都编译到仿真器里面时,板子上的数码管没有任何反应,但是换成同学的板子就可以显示,这让我觉得很不可思议。当我又写了段测试数码管的程序,让它显示的时候,数码管也是可以正确显示的。我实在想不出办法,决定单步运行,看看到底哪里出现了问题。但是我单步运行了几次,都没有发现哪里有问题,于是只能求助于老师。老师通过设断点的方法发现,我的按键完全没有实现它的功能,于是就询问我怎么安装的按键,这才找出了原因,原来我的按键的安装方向错了。在改正了之后,我的数码管就能正常的显示了。 数码管显示之后,我发现我的闹钟到了指定时间不会响,然后我仔细再看了我的代码,发现虽然写了闹铃的子程序,但是在主程序里面并没有调用,这才导致了闹钟不响。在有加了一句调用语句以后,闹钟就能正常工作了。 当我把前一天调试好的程序第二天再用仿真器进行测试时,发现蜂鸣器只要一通电就响了,完全不受程序的控制。为什么我程序一点都没改过但是再次验证又失败了呢?我又拿了同学的板子做测试,发现她跟我是一样的问题,于是我就想会不会是仿真器的问题。于是,我又拿了另一个仿真器测试了一下,发现程序是正常运行的;我又把蜂鸣器接在了第一个仿真器的P3口进行实验,发现程序也是正常运行的。因此,我认为是第一个仿真器的P1口坏了。 通过这次课程设计,我对单片机有了更加深刻的认识,体会到了单片机的强大。同时,从设计电路图到最后的验证成功,在这整个过程中遇到了很多的问题,当遇到问题时我认为最重要的还是冷静下来自己思考,仔细的检查。因为很多的问题的出现大部分程度上是因为自己的不仔细。一个地方的出错可能就导致了整个数码管的不显示,整个程序的实现不了功能。当出现了问题时,应该自己默默地看代码,仔仔细细地观察,看看到底哪里出现了问题,因为自己的代码只有自己知道具体哪里是干什么的,自己检查出来错误才会有成就感。总之,通过这次课程设计,我学习到了很多,也意识到了自己在动手方面的不足,希望在以后的学习中能改正这一缺点。
程序清单:
- ORG 0000H
- AJMP MAIN
- ORG 000BH
- LJMP TIME ;时钟程序
- ORG 001BH
- LJMP IT1P ;IT1P用于秒表计时
- ORG 0030H
- MAIN: MOV SP,#60H ;堆栈指针初始化
- MOV IE,#8AH ;允许T0和T1中断
- MOV TMOD,#11H ;T0和T1均工作在方式1
- MOV TL0,#0B0H ;给T0装初值,中断一次定时50ms
- MOV TH0,#3CH
- MOV R0,#0 ;用R0记录秒
- MOV R7,#20 ;中断20次,定时1s
- MOV 31H,#00H ;时间初始化,显示器显示:00:00
- MOV 32H,#00H
- MOV 33H,#00H
- MOV 34H,#00H
- MOV 3AH,#0C0H
- MOV 3BH,#0C0H
- MOV 3CH,#0C0H
- MOV 3DH,#0C0H
- MOV 41H,#00H ;闹钟初始化,定在00:00时刻
- MOV 42H,#00H
- MOV 43H,#00H
- MOV 44H,#00H
- MOV 4AH,#0C0H
- MOV 4BH,#0C0H
- MOV 4CH,#0C0H
- MOV 4DH,#0C0H
- MOV DPTR,#TAB ;段码表首地址传给DPTR
- SETB P1.0
- SETB TR0
- START1: JB P2.7,NEXT1 ;按键1调时
- LCALL DEL1 ;调用延时程序,消除按键抖动
- JB P2.7,NEXT1
- JNB P2.7,[ DISCUZ_CODE_1 ]nbsp; ;等待按键弹开
- LCALL KEY1
- NEXT1: JB P2.6,NEXT2 ;按键2调分
- LCALL DEL1
- JB P2.6,NEXT2
- JNB P2.6,$
- LCALL KEY2
- NEXT2: JB P2.5,NEXT3 ;按键3设置闹钟
- LCALL DEL1
- JB P2.5,NEXT3
- JNB P2.5,$
- LCALL KEY3
- NEXT3: LCALL NAOZHONG ;闹钟响铃程序,当前时间与闹钟时间相同则响铃
- JB P2.4,DSPLY1 ;按键4秒表
- LCALL DEL1
- JB P2.4,DSPLY1
- JNB P2.4,$
- LCALL KEY4
-
- DSPLY1: ;显示时间
- MOV P2,#0FEH ;1号管显示分的个位
- MOV P0,3AH
- LCALL DEL2
- MOV P2,#0FDH ;2号管显示分的十位
- MOV P0,3BH
- LCALL DEL2
- MOV P2,#0FBH ;3号管显示时的个位
- MOV P0,3CH
- CLR P0.7 ;点亮3号管后的小数点,区别时和分
- LCALL DEL2
- MOV P2,#0F7H ;4号管显示时的十位
- MOV P0,3DH
- LCALL DEL2
- LJMP START1
-
- TIME: ;时钟程序
- DJNZ R7,LOOP1
- MOV R7,#20
- INC R0
- CJNE R0,#60,LOOP1
- MOV R0,#00H
- INC 31H
- MOV R1,31H
- CJNE R1,#10,TABLP1
- MOV 31H,#00H
- INC 32H
- MOV R1,32H
- CJNE R1,#6,TABLP1
- MOV 32H,#00H
- LCALL BAOSHI
- INC 33H
- MOV R1,33H
- MOV R2,34H
- CJNE R2,#2,LOOP2 ;判断时的十位是否为2,若不是跳转到LOOP2
- CJNE R1,#4,TABLP1 ;接着判断时的个位是否为4,若不是查表获取段码
- MOV 33H,#00H ;若为24时,则将时的个位和十位清零
- MOV 34H,#00H
- SJMP TABLP1
- LOOP2: CJNE R1,#10,TABLP1
- MOV 33H,#00H
- INC 34H
- TABLP1: MOV A,31H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 3AH,A ;分的个位的段码
- MOV A,32H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 3BH,A ;分的十位的段码
- MOV A,33H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 3CH,A ;时的个位的段码
- MOV A,34H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 3DH,A ;时的十位的段码
- LOOP1: MOV TL0,#0B0H ;给T0重装初值
- MOV TH0,#3CH
- RETI
-
- DEL1: ;按键去抖延时程序(约10ms)
- MOV R6,#20
- DEL11: MOV R5,#248
- DJNZ R5,$
- DJNZ R6,DEL11
- RET
-
- DEL2: ;动态显示延时程序(约5ms)
- MOV 2CH,#10
- DEL21: MOV 2BH,#248
- DJNZ 2BH,$
- DJNZ 2CH,DEL21
- RET
-
- KEY2: ;调分程序
- MOV R0,#0 ;秒清零,使校时更加精准
- MOV R7,#20
- INC 31H ;分的个位增1
- MOV R1,31H
- CJNE R1,#10,TABLP2
- MOV 31H,#00H
- INC 32H
- MOV R1,32H
- CJNE R1,#6,TABLP2
- MOV 32H,#00H
- TABLP2: MOV A,31H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 3AH,A ;时钟分的个位的段码
- MOV A,32H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 3BH,A ;时钟分的十位的段码
- RET
-
-
-
- KEY1: ;调时程序
- INC 33H ;时的个位增1
- MOV R1,33H
- MOV R2,34H
- CJNE R2,#2,LOOP3
- CJNE R1,#4,TABLP3
- MOV 33H,#00H
- MOV 34H,#00H
- AJMP TABLP3
- LOOP3: CJNE R1,#10,TABLP3
- MOV 33H,#00H
- INC 34H
- TABLP3: MOV A,33H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 3CH,A ;时的个位的段码
- MOV A,34H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 3DH,A ;时的十位的段码
- RET
-
- KEY3: ;闹钟设置程序
- START2: JB P2.5,NEXT4 ;判断是否完成闹钟设置
- LCALL DEL1
- JB P2.5,NEXT4
- JNB P2.5,$
- LJMP EXIT1
- NEXT4: JB P2.7,NEXT5 ;按键1闹钟调时
- LCALL DEL1
- JB P2.7,NEXT5
- JNB P2.7,$
- LCALL AKEY1
- NEXT5: JB P2.6,DSPLY2 ;按键2闹钟调分
- LCALL DEL1
- JB P2.6,DSPLY2
- JNB P2.6,$
- LCALL AKEY2
- DSPLY2: MOV P2,#0FEH ;1号管显示闹钟分的个位
- MOV P0,4AH
- CLR P0.7 ;点亮1号管后面的小数点,区分时钟和闹钟
- LCALL DEL2
- MOV P2,#0FDH ;2号管显示闹钟分的十位
- MOV P0,4BH
- LCALL DEL2
- MOV P2,#0FBH ;3号管显示闹钟时的个位
- MOV P0,4CH
- CLR P0.7 ;点亮3号管后面的小数点,区别时和分
- LCALL DEL2
- MOV P2,#0F7H ;4号管显示闹钟时的十位
- MOV P0,4DH
- LCALL DEL2
- LJMP START2
- EXIT1: RET
-
- AKEY2: ;闹钟调分程序
- INC 41H
- MOV R3,41H
- CJNE R3,#10,TABLP4
- MOV 41H,#00H
- INC 42H
- MOV R3,42H
- CJNE R3,#6,TABLP4
- MOV 42H,#00H
- TABLP4: MOV A,41H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 4AH,A ;闹钟分的个位的段码
- MOV A,42H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 4BH,A ;闹钟分的十位的段码
- RET
-
-
- AKEY1: ;闹钟调时程序
- INC 43H
- MOV R3,43H
- MOV R4,44H
- CJNE R4,#2,LOOP4
- CJNE R3,#4,TABLP5
- MOV 43H,#00H
- MOV 44H,#00H
- AJMP TABLP5
- LOOP4: CJNE R3,#10,TABLP5
- MOV 43H,#00H
- INC 44H
- TABLP5: MOV A,43H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 4CH,A ;闹钟时的个位的段码
- MOV A,44H
- MOVC A,@A+DPTR
- MOV 4DH,A ;闹钟时的十位的段码
- RET
-
- NAOZHONG: ;闹钟响铃程序
- MOV A,31H ;当前时间与闹钟设定时间相同则响铃
- CJNE A,41H,OFF
- MOV A,32H
- CJNE A,42H,OFF
- MOV A,33H
- CJNE A,43H,OFF
- MOV A,34H
- CJNE A,44H,OFF
- CLR P1.0
- AJMP ON
- OFF: SETB P1.0
- ON: RET
- KEY4: ;秒表程序
- MOV 51H,#00H ;秒的十分位
- MOV 52H,#00H ;秒的个位
- MOV 53H,#00H ;秒的十位
- MOV 54H,#00H ;分的个位
- MOV 5AH,#0C0H ;秒表初始化,显示器显示:0:00.0
- MOV 5BH,#0C0H
- MOV 5CH,#0C0H
- MOV 5DH,#0C0H
- MOV TL1,#0B0H ;T1装初值,中断一次计时50ms
- MOV TH1,#3CH
- MOV R4,#2 ;中断两次,定时0.1s
- SETB PT1 ;设T1为高优先级中断
- CLR TR1
- START3: JB P2.4,NEXT6 ;判断是否退出秒表模式
- LCALL DEL1
- JB P2.4,NEXT6
- JNB P2.4,$
- LJMP EXIT2
- NEXT6: JB P2.7,NEXT7 ;秒表开始/暂停
- LCALL DEL1
- JB P2.7,NEXT7
- JNB P2.7,$
- CPL TR1
- NEXT7: JB P2.6,DSPLY3 ;秒表清零
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