基于單片機的數(shù)字鐘課程設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p>　　系 （院）： 信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) ： 電子信息工程 </p><p>　　班 級 ： </p><p>　　學(xué)生姓名 ：

2、 </p><p>　　學(xué) 號 ： </p><p>　　課 題 ： 基于單片機的數(shù)字鐘的設(shè)計 </p><p>　　指導(dǎo)教師 ： </p><p>　　2013年

3、 4 月10日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　引言2</b></p><p>　　1 AT89S52單片機介紹3</p><p>　　2 設(shè)計功能及說明5&

4、lt;/p><p>　　3 數(shù)字中的硬件設(shè)計6</p><p>　　3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計6</p><p>　　3.2 LED顯示電路9</p><p>　　3.3 數(shù)字中的原理圖10</p><p>　　4 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計 11</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖12&l

5、t;/p><p>　　5 單模塊流程設(shè)計及程序設(shè)計15</p><p>　　5.1 初始化模板15</p><p>　　5.2 開關(guān)檢測模塊16</p><p>　　5.3 顯示主程序17</p><p>　　5.4 鬧鈴及整點報時判斷程序（EIGHT）8</p><p>　　5.5 中斷

6、（TO）計時程序19</p><p>　　5.6 中斷（T1）預(yù)置程序19</p><p>　　5.7 中斷（INT0）設(shè)定程序19</p><p>　　6 系統(tǒng)仿真 19</p><p>　　6.1 PROTOES軟件介紹19</p><p>　　6.2 數(shù)字鐘系統(tǒng)PROTOES仿真20</p>

7、;<p>　　7 調(diào)試與功能說明20</p><p>　　7.1 硬件調(diào)試21</p><p>　　7.2 系統(tǒng)性能測試與功能說明21</p><p>　　7.3 系統(tǒng)時鐘誤差分析21</p><p>　　7.4 軟件調(diào)試問題及解決21</p><p>　　8 單模塊軟件測試22</p&

8、gt;<p>　　8.1 編碼中常用的程序結(jié)構(gòu)說明22</p><p>　　8.2 單模塊軟件測試中的問題及解決22</p><p>　　9 軟件部分燒寫調(diào)試23</p><p><b>　　總結(jié)26</b></p><p><b>　　致謝27</b></p>

9、<p><b>　　參考文獻：28</b></p><p>　　基于單片機的數(shù)字鐘的設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　單片計算機即單片微型計算機。由RAM ,ROM,CPU構(gòu)成，定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化

10、上。而51系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次課程設(shè)計通過對它的學(xué)習(xí)，應(yīng)用，從而達到學(xué)習(xí)、設(shè)計、開發(fā)軟、硬的能力。</p><p>　　本設(shè)計是通過單片機設(shè)計一個多功能電子表，要求不僅具有電子時鐘的功能還具有鬧鈴、設(shè)定鬧鈴時間、整點報時、生日提醒功能，而且能夠預(yù)置生日時間</p><p>　　關(guān)鍵字：單片機；多功能電子表；跑表；數(shù)碼管顯示</p><p

11、>　　引言 </p><p>　　1957年,Ventura發(fā)明了世界上第一個電子表，從而奠定了電子表的基礎(chǔ)，電子表開始迅速發(fā)展起來?，F(xiàn)代的電子表是基于單片機的一種計時工具，采用延時程序產(chǎn)生一定的時間中斷，用于一秒的定義，通過計數(shù)方式進行滿六十秒分鐘進一，滿六十分小時進一，滿二十四小時小時清零。從而達到計時的功能，是人民日常生活

12、不可缺少的工具。 </p><p>　　現(xiàn)在高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進

13、行時和分的校對，片選的靈活性好。</p><p>　　1 AT89S52單片機介紹 </p><p>　　AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，

14、全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止(1)。</p><p>　　圖 1.1 單片機引腳圖</p><p>　　VCC : 電源

15、 GND: 地</p><p>　　P0 口：P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時，P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校時，需要外部上拉電阻

16、。</p><p>　　P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0 和 P1.2 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（P1.1/

17、T2EX），具體如下表所示(2)。</p><p>　　表1.1 AT89S52 P1口第二功能表</p><p>　　P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）在訪問外部

18、程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時，P2 口送出高八位地址</p><p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3 口亦作為 AT89

19、S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。</p><p>　　表1.2 AT89S52 P3口第二功能表</p><p>　　RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。DISRTO 默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效

20、。</p><p>　　ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。</p><p>　　PSEN:外部程序存儲器選通信號

21、（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN 將不被激活。</p><p>　　EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令，EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA 應(yīng)該接 VCC。在 flash 編程期間，EA 也接收 12 伏

22、 VPP 電壓。</p><p>　　XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b>　　2設(shè)計功能及說明</b></p><p>　　電子數(shù)字鐘實現(xiàn)的主要功能：</p><p>　?、?實現(xiàn)正常走時（秒

23、→分→時→日→月→年進位）</p><p>　?、?能夠預(yù)置時間和日期</p><p>　?、?能夠自動區(qū)分平閏年和大小月</p><p>　?、?具有鬧鈴及設(shè)定鬧鈴時間功能</p><p>　?、?具有整點報時功能</p><p>　?、?具有生日提醒功能，能夠預(yù)置生日時間</p><p>　

24、　⑦ 在任何一種預(yù)置狀態(tài)下，預(yù)置項目會閃爍顯示</p><p><b>　　其它設(shè)計說明：</b></p><p>　　① 優(yōu)先級：預(yù)置>鬧鈴>報時>生日提醒>正常顯示，即預(yù)置狀態(tài)下鬧鈴、報時功能及生日提醒功能都無效</p><p>　　② 生日時間到五個數(shù)碼管顯示“HAPPY”</p><p>

25、　?、?生日顯示狀態(tài)下，按下中斷INT0恢復(fù)正常顯示且此后只有在下更改生日日期或第二年生日顯示才有效。</p><p>　　④ 正常顯示狀態(tài)下按下中斷INT0進入預(yù)置狀態(tài)，再按一次恢復(fù)。</p><p>　　⑤ 用數(shù)碼管（K0,K1）控制顯示狀態(tài)：00:時間，01：鬧鈴時間，10：日期，11。</p><p>　　生日時間且顯示樣板如下圖所示(3):</p&g

26、t;<p>　　生日：6 月1 日生日，最 鬧鈴：于早晨6 點10 分響，最后后兩位bd 為birthday 的縮寫 一位表示使能有效。</p><p>　　日期：08 年2 月29 日 時間：12 點39 分45 秒</p><p>　?、?預(yù)置由撥碼開關(guān)K2/K3/K4分別控制

27、數(shù)碼管12/34/56顯示值，預(yù)置優(yōu)先級：</p><p>　　LED34>LED12>LED56(相應(yīng)數(shù)碼管顯示的項目，顯示狀態(tài)下才能預(yù)置)</p><p>　?、?整點報時聲音為59分51、53、55、57秒的后半秒報四聲低音， 59秒的后半秒報一聲高音</p><p>　?、?鬧鈴每次響一分鐘</p><p>　?、?不論是

28、預(yù)置狀態(tài)還是正常走時狀態(tài)均能夠自動區(qū)分平閏年和大小月</p><p>　?、?鬧鈴使能由撥碼開關(guān)K5控制并實時顯示</p><p>　　3 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計</p><p>　　3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　單片機的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/EA=1組成，如圖3所示，下面介紹一下每一個組成部分。</p><

29、;p>　　（1）電源引腳 </p><p>　　Vcc　引腳40　電源端</p><p>　　GND　引腳20　接地端</p><p>　　工作電壓為5V，另有AT89LV51工作電壓則是2.7-6V, 引腳功能一樣(4)。 </p><p>　　圖3 單片機最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　（2）

30、外接晶體引腳(5)</p><p>　　(a)內(nèi)部方式 （b）外部方式</p><p>　　圖4 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖</p><p>　　XTAL1（引腳19）是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2（引腳18）則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。引腳XTAL1和XTAL2

31、分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C構(gòu)2成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。</p><p>　?。?） 復(fù)位引腳RST</p><p>　　在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振

32、蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0－P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電

33、自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時鐘頻率選用6MHz時，C取22μF，Rs約為200Ω，Rk約為1K。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。</p><p>　　常用的復(fù)位電路如下圖5所示(6)：</p><p>　　圖5 常用復(fù)位電路圖</p><p><b>　?。?）輸入輸出引腳</b></p>

34、<p>　　P0端口[P0.0-P0.7]： P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口，端口置1（對端口寫1）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅(qū)動8個TTL。對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時，接收指令字節(jié)；校驗程序時輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時，P0口是分時轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。</p><p>　　P1端口[P1.0－P1.

35、7]： P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅(qū)動4個TTL。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。</p><p>　　P2端口[P2.0－P2.7]：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅(qū)動4個TTL。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時，接收高8位地址和控制信息。在訪問外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口

36、送出高8位地址。而在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。</p><p>　　P3端口[P3.0－P3.7]： P3是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅(qū)動4個TTL。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時，接控制信息。除此之外P3端口還用于一些專門功能，具體如表1所示(7)。</p><p>　　表1

37、　P3端口引腳兼用功能表</p><p>　　3.2 LED顯示電路</p><p>　　顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。LED顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一，如圖6所示(8)。</p><p>　　圖6 LED示器的符號圖<

38、/p><p>　　發(fā)光二極管（LED）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式LED顯示器件（半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。LED數(shù)碼管有共陽、共陰之分。圖7是共陽式、共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和符號。</p>

39、;<p>　　圖7 共陽式、共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號圖</p><p>　　3.3數(shù)字鐘的原理圖</p><p>　　數(shù)字電子鐘的原理圖如圖8所示(9)。</p><p>　　圖8 數(shù)字鐘的原理圖</p><p>　　數(shù)字電子鐘是一個將“時”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯

40、示滿刻度為23時59分59秒，另外還有校時功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要由顯示器“時”、“分”、“秒”和單片機，還有校時電路組成。8個數(shù)碼管的段選接到單片機的P0口，位選接到單片機的P2口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動態(tài)顯示的工作原理工作，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒單元”，“秒單元”采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分單元”的時鐘脈沖?！胺謫卧币膊捎?0進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信

41、號將被送到“時單元”?！皶r單元”采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。顯示電路將“時”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出來。校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整，按一下ksec,秒單元就加1 ，按一下kmin,分就加1，按一下khour，時就加1。</p><p>　　4 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計。單片機軟

42、件的設(shè)計主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實質(zhì)性功能）的設(shè)計和監(jiān)控軟件的設(shè)計。單片機的軟件設(shè)計通常要考慮以下幾個方面的問題：</p><p>　?。?）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設(shè)計出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理；</p><p>　?。?）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計、實行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改；</

43、p><p>　?。?）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)；</p><p>　?。?）繪制程序流程圖；</p><p>　?。?）合理分配系統(tǒng)資源；</p><p>　　（6）為程序加入注釋，提高可讀性，實施軟件工程；</p><p>　?。?）注意軟件的抗干擾設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性[9]。<

44、;/p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖</p><p><b>　?。?）主程序</b></p><p>　　主程序流程圖如圖9，是先開始，然后啟動定時器，定時器啟動后再進行按鍵檢測，檢測完后，就可以顯示時間。主程序用C語言編寫，如附錄所示。</p><p><b>　　圖9 主程序流程圖</b>

45、</p><p>　　（2）按鍵處理子程序</p><p>　　按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加1；如果沒有按下，就檢測分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加1；如果沒有按下，就檢測時按鍵是否按下，時按鍵如果按下，時就加1；如果沒有按下，就把時間顯示出來(10)。 </p><p>　　圖10 按鍵處理流程圖</p><p

46、>　?。?）中斷處理子程序</p><p><b>　　圖11 中斷流程圖</b></p><p>　?。?）時間顯示子程序</p><p>　　時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。</p><p>　　圖12 時間顯示流

47、程圖</p><p>　　5單模塊流程設(shè)計及程序設(shè)計</p><p>　　在完成了系統(tǒng)總流程設(shè)計后，便進入到了系統(tǒng)設(shè)計中工作量最大的模塊流程設(shè)計。由于系統(tǒng)模塊劃分雖然是系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，但比較簡單而且模塊劃分有多種方法，因此單模塊的設(shè)計可以認為是本程序中最關(guān)鍵的部分。單模塊設(shè)計的好壞與否決定了系統(tǒng)功能能否被穩(wěn)定地實現(xiàn)以及下一階段調(diào)試程序的難度。鑒于單模塊設(shè)計的重要性，我在設(shè)計中并不急于對模塊

48、進行編碼，而是反復(fù)論證模塊的可行性和流程圖，為下一階段的工作做好準(zhǔn)備，同時也能夠盡早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)模塊劃分的錯誤，加以解決。</p><p><b>　　5.1初始化模塊</b></p><p>　　初始化模塊包含了各中斷的跳轉(zhuǎn)語句、存儲資源的分配、各存儲器和寄存器的賦值以及中斷及計時器的狀態(tài)設(shè)置。源程序中共使用了17字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲地址，其中包含3字節(jié)位尋址地址以便于進

49、行位判斷。</p><p>　　三字節(jié)的位尋址地址分配如下：</p><p>　　22H—秒的存儲地址，方便對整點報時條件進行判斷</p><p>　　23H—月的存儲地址，方便對大小月平閏年進行判斷</p><p>　　另外一個位尋址字節(jié)00H地址拆開用做程序狀態(tài)標(biāo)志位</p><p>　　00H(bit，BS)—生

50、日標(biāo)志位，到生日那天為 1 使程序轉(zhuǎn)入生日顯示段</p><p>　　01H(bit，SS)—預(yù)置標(biāo)志，以INT0控制其值，控制預(yù)置閃爍的實現(xiàn)</p><p>　　02H(bit，GS)—閃爍標(biāo)志，在預(yù)置標(biāo)志有效時控制閃爍項目的亮和滅兩狀態(tài)</p><p>　　03H(bit，F(xiàn)C)—頻率控制，在整點報時時控制產(chǎn)生低音還是高音</p><p>

51、;　　04H(bit，NB)—忽略生日標(biāo)志，控制預(yù)置及報時的優(yōu)先級高于生日顯示</p><p>　　05H(bit)—控制生日信號的有效與否，其使用目的參見調(diào)試過程</p><p>　　源程序中使用了兩個寄存器R1、R0,R1用于控制閃爍的間隔時間， R0用于顯示延時。在初始化模塊中設(shè)定了中斷的優(yōu)先級、定時計數(shù)器的工作模式、并打開了定時計數(shù)器TO開始計時其他資源分配項目參見源程序集合及注釋

52、。初始化模塊指令很大一部分都是偽指令，方便了后面程序的編寫。</p><p><b>　　5.2開關(guān)檢測模塊</b></p><p>　　開關(guān)檢測模塊主要執(zhí)行兩個任務(wù)：</p><p>　?、弊x取鬧鈴使能控制撥碼開關(guān)K5的值并賦予鬧鈴使能相應(yīng)值；</p><p>　　⒉讀取顯示選擇開關(guān)（K0,K1）的值并將要顯示的項目值

53、送入顯示緩存LED12、LED34、LED56當(dāng)k5為1時將A1H送入RE反之送入A1H，其中A為“—”的字型碼查表偏移量。當(dāng)顯示生日日期時，將生日Birthday的縮寫“bd”的字型碼送入顯示緩存LED56(11)。</p><p>　　圖 4.1 開關(guān)檢測流程圖</p><p><b>　　5.3顯示主程序</b></p><p>　　顯

54、示主程序是程序中最復(fù)雜的模塊，實現(xiàn)的功能也最多，占用了程序運行過程當(dāng)中90%以上的執(zhí)行時間。流程圖中由判斷SS(預(yù)置信號)開始分成兩個分支，當(dāng)SS=1，即預(yù)置狀態(tài)下程序進入預(yù)置閃爍部分(12)。</p><p>　　圖 4.2 顯示主程序流程圖</p><p>　　預(yù)置閃爍的優(yōu)先級是：LED34>LED12>LED56即同預(yù)置優(yōu)先級相同（參見調(diào)試部分的詳細說明）閃爍首先判斷是

55、否對LED34進行判斷閃爍，如果是則另外兩個顯示值直接顯示，否則判斷是否對LED12進行閃爍，如果是則直接顯示LED56的值，只有當(dāng)前兩個顯示值都不閃爍的時候，才判斷是否對LED56進行閃爍，這樣就確保了每次只有一個顯示值閃爍。預(yù)置通過GS標(biāo)志位判斷預(yù)置的亮/滅，由R1控制每50輪顯示對GS取反一次。</p><p>　　當(dāng)SS=0時進入判斷鬧鈴/報時及正常顯示模塊，模塊EIGHT(參見其說明)對鬧鈴及報時條件進

56、行判斷，符合條件則對P1.6取反一次并使NB（忽略生日）有效，此時行對BS(生日標(biāo)志)的判斷，即使響鈴優(yōu)先級高于生日顯示（其實也可以對程序進行修改使響鈴和生日顯示不發(fā)生沖突，修改方法參見程序優(yōu)化）。當(dāng)不響鈴并且生日標(biāo)志BS有效時顯示HAPPY其單列開來。本程序由生日標(biāo)志BS控制，當(dāng)?shù)竭_生日時間時，T0中斷程序會將BS置1使之有效在顯示主程序中通過判斷BS的置來控制是否執(zhí)行本模塊標(biāo)志BS有效時顯示HAPPY其單列開來。本程序由生日標(biāo)志BS

57、控制，當(dāng)?shù)竭_生日時間時，T0中斷程序會將BS置1使之有效在顯示主程序中通過判斷BS的置來控制是否執(zhí)行本模塊</p><p>　　5.4鬧鈴及整點報時判斷程序（EIGHT）</p><p>　　在顯示主程序中每隔一段時間調(diào)用一次本程序來實現(xiàn)鬧鈴及報時功能。符合鬧鈴條件時，每調(diào)用一次本程序?qū)1.6取反一次，調(diào)節(jié)調(diào)用的時間間隔便可以調(diào)節(jié)報時的輸出頻率。在主程序中設(shè)置每完成對一個數(shù)碼管的顯示變調(diào)

58、用一次本程序，顯示一個數(shù)碼管的時間大約為1ms，因此響鈴頻率高音約為500Hz,低音約為250Hz。程序判斷鬧鈴使能RE后分成兩個分支，當(dāng)RE=A1時判斷鬧鈴條件是否滿足，滿足則對P1.6取反一次，否則跳轉(zhuǎn)判斷整點報時條件是否滿足。當(dāng)RE=0時，直接怕暖整點報時條件是否滿足。判斷整點報時條件時當(dāng)當(dāng)前時間滿足(13)：</p><p>　?。∕IN=59）∩（SECOND=59） ∩（COUNT>10）<

59、;/p><p><b>　　時報高音；當(dāng)滿足：</b></p><p>　　(MIN=59)∩(SECOND=51/53/55/57) ∩(COUNT>10)</p><p>　　時報低音。利用位尋址區(qū)來存儲SECOND的方法，(SECOND>50)∩(SECOND.0=1)時便滿足報低音的秒條件。利用TO中斷次數(shù)存儲器COUNT的大小

60、可以判斷是否到了后半秒（T0每50ms中斷一次，中斷20次到達一秒）。通過增加一個標(biāo)志位FC來時下對高低音的區(qū)分，高音不受FC的影響，低音只有當(dāng)FC=0的時候才對P1.6取反一次。并且每調(diào)用一次本程序便對FC取反一次，便達到每調(diào)用兩次取反一次P1.6的效果。本程序的執(zhí)行時間小于40us，因此多次調(diào)用不過分影響執(zhí)行。</p><p>　　5.5中斷（TO）計時程序</p><p>　　中斷計

61、時程序的流程比較簡單。程序除實現(xiàn)正常走時外還需要判斷是否到達生日時間置生日標(biāo)志位有效。程序的輸出均為BCD碼，方便了顯示程序?qū)Ω叩臀坏姆蛛x并查表顯示。程序比較復(fù)雜的地方在于對平閏年及大小月的判斷。把月MONTH存儲在位尋址區(qū)，當(dāng)MONTH=02H時判斷是否是平閏年，先將年由BCD碼轉(zhuǎn)化為二進制碼，此時當(dāng)年的后兩位為全零的時候為閏年（由于只顯示年的個位和十位，由2000年開始，00年、04年…為閏年，其共同特點就是二進制后兩位為零），否則

62、為平年。當(dāng)MONTH≠2時判斷是否為大小月，MOUTH<7時單月（即MONTH.0=1的月）為大月，否則為小月；當(dāng)MONTH>7時雙月為大月。</p><p>　　5.6中斷（T1）預(yù)置程序</p><p>　　T1通過中斷INT0控制開啟或關(guān)閉，每次定時50毫秒，存儲地址COUNTS計數(shù)15次執(zhí)行一次中斷程序。由開關(guān)（K0,K1）控制預(yù)置項目，通過開關(guān)K2/K3/K4來分別控

63、制LED12/LED34/LED56的預(yù)置，當(dāng)兩個開關(guān)都是有效時，具有優(yōu)先級的區(qū)分，確保無論按幾個開關(guān)都最多只有一個項目被預(yù)置。判斷預(yù)置的優(yōu)先級順序是：</p><p>　　LED34>LED12>LED56</p><p>　　這樣安排的原因是由于根據(jù)生活經(jīng)驗LED34所對應(yīng)的4個項目（小時、鬧鈴分、月、生日日）被預(yù)置的可能性最大。在預(yù)置日期和生日是要注意對大小月及平閏年進行

64、判斷（判斷方法與中斷計時程序中說明的方法類似，但不需要考慮進位）且月和日在溢出后應(yīng)置一而不是歸零。</p><p>　　5.7中斷（INT0）設(shè)定程序</p><p>　　中斷INT0設(shè)置是否進行預(yù)置以及對生日標(biāo)志的清除。且有如下設(shè)置順序：清除預(yù)置信號并關(guān)T1>清除生日標(biāo)志>設(shè)定預(yù)置信號并開T1。每按一次中斷都只執(zhí)行其中一個項目</p><p><

65、b>　　6 系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　6.1 PROTUES軟件介紹</p><p>　　Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不

66、同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。</p><p>　　6.2 數(shù)字鐘系統(tǒng)PROTUES仿真</p><p>　　用PROTUES軟件，根據(jù)數(shù)字電子鐘的原理圖8，畫出仿真圖，得到的圖13如下所示(14)。&

67、lt;/p><p>　　圖13 數(shù)字鐘的PROTES仿真</p><p><b>　　7調(diào)試與功能說明</b></p><p>　　單片機應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是他們并不能完全分開。一般的方法是排除明顯的硬件故障，再進行綜合調(diào)試，排除可能的軟/硬件故障。</p><p><b>　　7.1 硬件調(diào)試

68、</b></p><p>　　拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬用表測其數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應(yīng)先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確。若一切正常，方可在斷電的情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬用表的探針放到單片機接電源的引腳上檢測一下，看是否符合要求。&l

69、t;/p><p>　　7.2 系統(tǒng)性能測試與功能說明</p><p>　　走時：默認為走時狀態(tài)，按24小時制分別顯示“時時-分分-秒秒”，有2個“-”動態(tài)顯示，時間會按實際時間以秒為最少單位變化。</p><p>　　走時調(diào)整：按ksec對秒進行調(diào)整，按一下加一秒；按kmin對分進行調(diào)整，按一下加一分；按khour對時進行調(diào)整，按一下加一小時，從而達到快速設(shè)定時間的目的

70、。</p><p>　　7.3 系統(tǒng)時鐘誤差分析</p><p>　　結(jié)合時間概念和誤差理論，可以定義電子鐘的走時誤差S=S1-S2,S1表示程序?qū)嶋H運行計算所得的秒；S2表示客觀時間的標(biāo)準(zhǔn)秒。S>0時表示電子鐘秒單元數(shù)值刷新滯后，即走時誤差為“慢”；反之，S<0表示秒單元數(shù)值的刷新超前，即走時誤差為“快”。</p><p>　　本次設(shè)計的單片機電子鐘系

71、統(tǒng)中，其誤差主要來源包括晶體頻率誤差，定時器溢出誤差，延遲誤差。晶體頻率產(chǎn)生震蕩，容易產(chǎn)生走時誤差；定時器溢出的時間誤差，本應(yīng)這一秒溢出，但卻在下一秒溢出，造成走時誤差；延遲時間過長或過短，都會造成與基準(zhǔn)時間產(chǎn)生偏差，造成走時誤差。</p><p>　　7.4 軟件調(diào)試問題及解決</p><p>　　軟件程序的調(diào)試一般可以將重點放在分模塊調(diào)試上，統(tǒng)調(diào)是最后一環(huán)。軟件調(diào)試可以采取離線調(diào)試和在

72、線調(diào)試兩種方式。前者不需要硬件仿真器，可借助于軟件仿真器即可；后者一般需要仿真系統(tǒng)的支持。本設(shè)計采用Keil軟件來調(diào)試程序，通過各個模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。</p><p><b>　　8單模塊軟件測試</b></p><p>　　8.1編碼中常用的程序結(jié)構(gòu)說明</p><p>　?、?JNB SS,THRE

73、EB;</p><p>　　SJMP THREEA</p><p>　　THREEB:LJMPTHREE11;</p><p>　　THREEA:JNBP0.3,THREE1</p><p>　　由于使用JNB等跳轉(zhuǎn)指令的時候，跳轉(zhuǎn)長度比較短，故需要跳轉(zhuǎn)到比較遠的地方時需要用</p><p><b>　　這個

74、結(jié)構(gòu)。相當(dāng)于：</b></p><p>　　JNB SS,THREE11</p><p>　　JNB P0.3,THREE1</p><p>　?、?THREE1:MOV A,LED34</p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><

75、;p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　THREE13:SETB P1.3</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R0,THREE13</p><p><b>　　CLR P1.3</b></p>

76、<p>　　MOV A,LED34</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　THREE14

77、:SETB P1.2</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R0,THREE14</p><p><b>　　CLR P1.2</b></p><p>　　顯示主程序中常用的語句段，分離LED34中的高半位和低半位作為字形碼段控信號查表偏移量，通過R0延時，延時時

78、間大約為每個數(shù)碼管1ms。</p><p>　?、?TEN6A:MOV A,MONTH</p><p>　　CJNE A,#08H,TEN7A</p><p>　　TEN7A:JC TEN9A</p><p>　　判斷MONTH是否大于08H,由于CJNE指令不能對直接地址進行比較只能通過A來判斷。</p><p>　

79、?、躆OV A,YEAR</p><p><b>　　ADD A,#01</b></p><p><b>　　DA A</b></p><p>　　MOV YEAR,A</p><p>　　對T0及T1中斷程序中常用的對某項目進行加一并進行BCD碼調(diào)整的的程序段，由于“INC A”指令不影響標(biāo)志位

80、，故不能和“DA A”指令結(jié)合使用。</p><p>　　8.2單模塊軟件測試中的問題及解決</p><p>　　由于此前花費大量的經(jīng)歷在模塊的流程圖設(shè)計當(dāng)中，因此在模塊調(diào)試的過程中并沒有出現(xiàn)太多的問題。主要問題在于語法錯誤，比如前述程序結(jié)果說明中的①、④語句和一些輸入的誤。并且由于程序過于長，難以進行完整的軟件調(diào)試，調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題主要出現(xiàn)在燒寫調(diào)試過程中。</p>&

81、lt;p>　　9 軟件部分燒寫調(diào)試</p><p>　　我一共進行了三次軟件部分燒寫調(diào)試，糾正了許多程序錯誤，主要修改部分如下：</p><p><b>　　第一次調(diào)試：</b></p><p>　?、僦袛囝A(yù)置程序無法進行正常的加一程序</p><p>　　②計時進位有誤，無法正常進位</p><

82、;p><b>　?、廴掌跓o法正常顯示</b></p><p>　?、荛W爍有錯誤，無法正常閃爍</p><p>　?、蒿@示的數(shù)字不穩(wěn)定，有許多干擾</p><p>　　從第一次調(diào)試的結(jié)果上看，幾乎所有的功能都無法正常顯示。事實上，在第一次調(diào)試后對程序進行檢查后發(fā)現(xiàn)，造成這些問題的主要原因是程序有十幾處的輸入有誤，并不是程序流程上的問題。因此

83、這里不做過多的敘述。</p><p><b>　　第二次調(diào)試：</b></p><p>　　經(jīng)過第一次調(diào)試以后的修改，解決了第一次調(diào)試中出現(xiàn)的前四個問題，但第五個問題“顯示的數(shù)字不穩(wěn)定，有許多干擾”仍然無法發(fā)現(xiàn)問題的所在，在機房進行了多次修改都不成功。經(jīng)過思考和對跟其他同學(xué)的顯示語句進行比對，我判斷問題的原因可能是我在過去編程時養(yǎng)成的一個不好的習(xí)慣，我經(jīng)常使用的一個延

84、時辦法，容易把干擾放大。對于數(shù)碼管的顯示及延時我經(jīng)常使用以下語句：</p><p>　　“AAA:MOV P1,#位控</p><p>　　MOV P2,#段控</p><p>　　DJNZ R0,AAA ”</p><p>　　這個語句段比較簡單，不需要另外編寫一個延時程序，延時時間大約1.3ms，用在干擾語句比較少的地方很方便。但卻可能出

85、現(xiàn)一個隱患，假如P1或者P2在賦值過程中會出現(xiàn)干擾，那么對其重復(fù)的賦值便會放大干擾。并且由于常常只需要給其中一個數(shù)碼管賦值，而這個語句卻一次性給所有的數(shù)碼管賦位控信號，可能將單個數(shù)碼管段控信號中出現(xiàn)的干擾傳遞到其他管中。因此我對以上程序做了修改如下：</p><p>　　MOV P2,#段控</p><p>　　THREE13:SETB P1.3</p><p>&

86、lt;b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R0,THREE13</p><p><b>　　CLR P1.3</b></p><p>　　這樣便解決了以上提出的問題。實際上，通過調(diào)用延時程序的方法進行延時同樣也不會出現(xiàn)以上問題，由此可見，在軟件設(shè)計中養(yǎng)成一個規(guī)范的設(shè)計習(xí)慣極為重要。在第二天調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)這個語

87、句的確能夠避免干擾的出現(xiàn)。</p><p><b>　　第三次調(diào)試：</b></p><p>　　第三次調(diào)試基本解決了上述出現(xiàn)的問題，但又發(fā)現(xiàn)了兩個新問題：</p><p>　?、僭诔绦驁?zhí)行的過程中，一旦進入生日顯示狀態(tài)便無法通過INT0跳出，除非日期走過一天。</p><p>　?、谠谕瑫r撥下兩個以上的預(yù)置開關(guān)時，預(yù)置

88、和閃爍可能出現(xiàn)不同步的情況。比如預(yù)置時間時可能出現(xiàn)小時在閃爍，但改變的確實分鐘的值。由于對程序的流程比較熟悉，產(chǎn)生這兩個問題原因很快就被我發(fā)現(xiàn)。第一個問題產(chǎn)生原因主要是雖然每次按下INT0都將清除生日標(biāo)志，但生日標(biāo)志的設(shè)定卻是每秒進行一次，因此生日標(biāo)志被清除后馬上就又會出現(xiàn)，所以無法跳出生日顯示。為了解決這個問題，我增加了一個標(biāo)志位05H(bit)來控制生日標(biāo)志的設(shè)定，只有在05H(bit)有效的情況下，生日顯示才有效，在按INT0清除

89、生日表示的時候同時清除05H(bit)，而05H(bit)只有在重新預(yù)置生日時間以后或是過了新的一年才會有效，其設(shè)定不受外界控制。</p><p>　　第二個問題產(chǎn)生的原因主要是比較簡單，預(yù)置時間時，判斷哪個項目閃爍的優(yōu)先級，和判斷哪個項目數(shù)值改變的優(yōu)先級不一致，由于是中斷程序和顯示主程序同時控制這個功能，因此這兩個優(yōu)先級必須一樣，否則當(dāng)同時按下兩個項目的預(yù)置開關(guān)的時候，中斷程序首先判斷一個開關(guān)有效，改變其對應(yīng)值

90、，而顯示主程序卻首先判斷第二個開關(guān)有效，對第二個開關(guān)的顯示值進行閃爍。因此只要修改其優(yōu)先級一致即可解決這個問題。程序中設(shè)置的優(yōu)先級是K3>K2>K4。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　在汪普林老師耐心的指導(dǎo)下，我順利完成了這次單片機課程設(shè)計課題中的多功能電子表的設(shè)計，通過這次的設(shè)計使我認識到本人對單片機方面的知識知道的太少了，

91、對于書本上的很多知識還不能靈活運用，尤其是對程序設(shè)計語句的理解和運用，不能夠充分理解每個語句的具體含義，導(dǎo)致編程的程序過于復(fù)雜，使得需要的存儲空間增大。損耗了過多的內(nèi)存資源。</p><p>　　本次的設(shè)計使我從中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識運用到我以后的工作中去。在大學(xué)的課堂的學(xué)習(xí)只是在給我們灌輸專業(yè)知識，而我們應(yīng)把所學(xué)的用到我們現(xiàn)實的生活中去，此次的多功能電子版表

92、設(shè)計給我奠定了一個實踐基礎(chǔ)，我會在以后的學(xué)習(xí)、生活中磨練自己，使自己適應(yīng)于以后的競爭，同時在查找資料的過程中我也學(xué)到了許多新的知識，在和同學(xué)協(xié)作過程中增進同學(xué)間的友誼，使我對團隊精神的積極性和重要性有了更加充分的理解。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，對單片機AT89S52有更深入的了解，同時在對單片機進行軟件編程的過程

93、中，學(xué)會了單片機編程的流程控制，熟悉了單片機顯示按鍵系統(tǒng)的編程實現(xiàn)。覺得以后還是要加強這方面的練習(xí)。俗話說：“熟能生巧”。同時還我意識到要學(xué)好我們專業(yè)課的重要性，不但要上課認真聽講，掌握課本知識，而且我們還需要經(jīng)常勤與動手，勤與做實驗，把理論知識和實踐技能充分的合理的結(jié)合起來。只有理論和實踐相結(jié)合才能更深入的了解課本知識，才能更深刻的了解專業(yè)知識的內(nèi)涵和外延。也只有這樣，知識才能在理論和實踐中貫通。</p><p&g

94、t;　　最后，感謝汪普林老師對我的細心的指導(dǎo)，正是由于汪老師的細心的輔導(dǎo)和他提供給我們的參考資料，使得我的課程設(shè)計能夠順利的完成，同時感謝所以在課程設(shè)計過程中給于我?guī)椭^的老師和同學(xué)，非常感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]張迎新.《單片微型計算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》.國防工業(yè)出版社</p><p>

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