单片机微型计算机与接口技术.doc

1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程系 题 目: 基于51单片机的数字电子表的设计 初始条件：1. 运用所学的单片机原理与接口技术知识和数字电路知识；2. 51单片机应用开发系统一套；3. PC机及相关应用软件；要求完成的主要任务:1. 完成数字电子表的设计和调试。 2. 要求采用四位八段数码管显示时间和日期，并且可以用按键修改时间和日期。3. 撰写课程设计说明书。4. 课程设计说明书要求：引言、设计要求、系统结构、原理设计、各个模块的设计与实现、软件设计、调试过程、收获、体会及总结、参考文献、电路图和源程序。说明书使用A4打印纸计算机打印或手写，用Prote

2、l等绘图软件绘制电子线路图纸。时间安排：第1天 下达课程设计任务书和日程安排，根据任务书查找资料；第23天 完成方案论证，单片机系统的设计；第46天 参考有关文献，完成程序的编写； 第710天 调试硬件系统和软件程序；第1113天 结果分析整理、撰写课程设计报告；第1415天 验收和答辩。 指导教师签名： 2012 年 12 月 29 日一、课程设计项目名称 基于51单片机的数字电子表的设计二、项目设计目的及技术要求 目的：用51单片机在八段数码管上实现对时间日期的显示，并且能够修改时间和日期。 技术要求：1.完成数字电子表的设计和调试。 2.要求采用八段数码管显示时间和日期，并且可以用按键修

3、改时间和日期。 3.可设定初始时间。 4.有方案比较。采用哪种方案比较简单，占用的资源少，就用哪种。 5.采用单片机C语言编程。 6.有硬件原理图，程序流程图。三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图) 总设计方案:以51核单片机为核心器件，配合其他外设完成对时间和日期的显示。并且能够通过设置按键能够修改时间和日期。然后采用单片机内部定时器0的中断产生“秒”的计数，“秒”计数采用60进制计时器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时

4、计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。每累计24小时，发出一个“日脉冲”信号，该信号将被送到“日期计数器”，“日期计数器” 采用30进制计时器，可实现对一月30天的累计同时进位月份和年份。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”、“日期”计数器的输出状态送到八段显示译码器译码，通过八位LED八段显示器显示出来。1.计时方案方案一：采用实时时钟芯片。 实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据每秒自动更新一次，不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时数据并进行显示，因此实现计时功能不占用CPU的时间，程序简单。此外，实时时钟芯片多数

5、带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能。方案二：软件控制。 利用MCS-51内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，且能够使我们在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，因此本系统采用软件方法实现计时。2.显示方案方案一：串口扩展，LED静态显示。 方案占用口资源少，利用串口扩展并口，实现静态显示，显示亮度有保证，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，比较适用于并行口资源较少的场合。方案二：直接接口，LED动态显示。 用单片机的并行口作为显示接口，无需外扩接口芯片，但占用口资源较多，且动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，

6、在单片机没有太多外围接口及实时测控任务的情况下可以采用。在本系统中,单片机没有太多外围接口接实时测控任务,因此采用方案二。硬件系统： 根据硬件设计，由单片机的P2口控制位码输出，P0口控制段码输出。动态显示程序中，在单片机内部RAM中设置待显示数据缓冲区，由查表程序完成显示译码，将缓冲区内带显示数据转换成相应的段码，再将段码通过8051的P0口输出。 数码管连接电路如图2所示，P0口输出码型，P2口输出位选。锁存器74HC573起驱动作用，提供驱动电流供数码管发光。译码器74HC138将位选地址转换成位选信号，例如当前是第5个数码管显示，那么P2口输出位选地址05H,译码器输入CBA=110，

7、输出位选信号Y7-Y0=11101111，其中Y5=0,第5个数码管选通并显示，其它数码管不显示。 数码管显示方式为动态扫描方式，当P0口送第一个数0的码型到锁存器时，P2送位选地址01H,即Y0=0,只有第一个数码管亮，显示0，其他数码管不显示。当P0口送第二个数1的码型到锁存器时，P2送位选地址02H,即Y1=0,只有第二个数码管亮，显示1，其他数码管不显示。即每次只有一个数码管点亮，8个数码管是轮流被点亮的，轮流点亮的间隔时间很短（一般用延时程序延时几个毫秒），由于视觉的暂留现象，看到的却好象全都点亮着，这就是动态扫描。 图1图中C51与8位LED显示器的接口。74HC573的P00P0

8、7作为段选码口，经过74LS138驱动与LED相连。74HC573的P00P07作为位选码口，经过74LS138驱动与LED的位相连。将各个位选线直接连接在单片机的其中一个输出口，进行位扫描，完成动态的显示。AT89C51引脚图AT89C51单片机的P口特点： P0口：是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8 个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。 在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。 P1口：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1口的输出缓冲器可驱动（

9、吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。 P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。 在访问外部程序存储器时和16位外部地址的外部数据存储器（如执行 MOVX DPTR）时，P2口送出高8位地址。在访问8位地址

10、的外部数据存储器（如执行 MOVX RI）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器(SFR)区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。 P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。 74hc573引脚图及功能真值表逻辑图 SL74HC573 跟LS/AL573 的管脚一样。器件的输入是和标准CMOS 输出兼容 的；加上拉电阻，他们能和LS/ALSTTL 输出

11、兼容。当锁存使能端为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。输出能直接接到CMOS，NMOS 和TTL 接口上。操作电压范围：2.0V6.0V。低输入电流：1.0uACMOS 器件的高噪声抵抗特性 74HC573引脚图 74HC573功能表 数码管显示数字的码型由数码管的数据脚adp决定，图2为数码管的笔段分布图，由于是共阴极的，所以当adp为高电平时相应的笔段会亮，电路中P1.0P1.7分别接数码管的a.b.c.d.e.f.g.dp，得到09这10个数字的码型如表1所示。 图3 表一引脚P0.7P0.6P0.5P0.4

12、P0.3P0.2P0.1P0.0数字码型笔段dpgfedcba0011111103FH00000110106H0101101125BH0100111134FH01100110466H0110110156DH0111110167DH00000111707H0111111187FH0110111196FH10000000小数点80H 按键模块按建模块用来切换显示时间或日期，以及对时间和日期进行校正修改和相关设置功能，该系统只使用S1和S2两个按键。主程序流程图如图所示： 程序如下：#include /包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义sbit key_change=P3

13、0; /定义端口参数sbit key=P31;sbit LED=P12; /定义指示灯参数code unsigned char tab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共阴数码管 0-9unsigned char StrTab8; /定义缓冲区unsigned char minute=55,hour=20,second,date=24 ,change,month=12 ,year=10,number; /定义并且初始化值 20:55:00 20101224/*/* 延时函数 */*/void delay(unsigned

14、int cnt) unsigned char x,y; for(x=cnt;x0;x-) for(y=10;y0;y-);/*/* 显示处理函数 */*/void display_time() StrTab0=tabhour/10; StrTab1=tabhour%10; StrTab2=0x40; StrTab3=tabminute/10; StrTab4=tabminute%10; StrTab5=0x40; StrTab6=tabsecond/10; StrTab7=tabsecond%10; void display_day() StrTab0=0x5b; StrTab1=0x3f;

15、StrTab2=tabyear/10; StrTab3=tabyear%10|0x80; StrTab4=tabmonth/10; StrTab5=tabmonth%10|0x80; StrTab6=tabdate/10; StrTab7=tabdate%10; /*/* LED数码管闪烁 */*/void sd_minute() int i; for(i=10;i=0;i-) StrTab0=tabhour/10; StrTab1=tabhour%10; StrTab2=0x40; StrTab3=0x00; StrTab4=0x00; StrTab5=0x40; StrTab6=tabse

16、cond/10; StrTab7=tabsecond%10; delay (1); /扫描间隙延时，时间太长会闪烁，太短会造成重影display_time(); /*/* 主函数 */*/void system() TMOD |=0x01;/定时器0 10ms in 12M crystal 用于计时TH0=0xd8; /初值TL0=0xf0;ET0=1;TR0=1; TMOD |=0x10; /定时器1用于动态扫描TH1=0xF8; /初值TL1=0xf0;ET1=1;TR1=1; EA =1;void display_time(); /调用显示处理void deal_change()if(k

17、ey_change=0) change+; while(!key_change) display_time(); change=change%5;void deal_change0()if(change=0) if(key=0) number+; number=number%2; while(!key); if(number=0) display_time(); if(number=1) display_day(); void deal_change1()if(change=1) display_time(); sd_minute(); if(key=0) minute+; while(!ke

18、y) display_time(); if(minute=60) minute=0; hour+; if(hour=24) date+; if(date=30) month+; if (month12) month=1; if (month=1) year+; void deal_change2()if(change=2) display_time(); if(key=0) hour+; while(!key) display_time(); if(hour=24) hour=0; date+; if(date=30) month+; if (month12) month=1; if (mon

19、th=1) year+; void deal_change3()if(change=3) display_day(); if(key=0) date+; while(!key) display_day(); if(date=30) date=1; month+; if(month12) month=1;if(month=1) year+; void deal_change4()if(change=4) display_day(); if(key=0) month+; if(month12) month=1; if(month=1) year+; while(!key) display_day(

20、); /*/* 定时器1中断 */*/void time1_isr(void) interrupt 3 using 0/定时器1用来动态扫描 static unsigned char num; TH1=0xF8;/重入初值TL1=0xf0;switch (num) case 0:P2=0;P0=StrTabnum;break; /分别调用缓冲区的值进行扫描 case 1:P2=1;P0=StrTabnum;break; case 2:P2=2;P0=StrTabnum;break; case 3:P2=3;P0=StrTabnum;break; case 4:P2=4;P0=StrTabnum

21、;break; case 5:P2=5;P0=StrTabnum;break; case 6:P2=6;P0=StrTabnum;break; case 7:P2=7;P0=StrTabnum;break; default:break;num+; /扫描8次，使用8个数码管if(num=8) num=0;/*/* 定时器0中断 */*/void tim(void) interrupt 1 using 1static unsigned char count;/定义内部静态变量TH0=0xd8; /重新赋值TL0=0xf0;count+; switch (count) case 0: case 2

22、0: case 40: case 60: case 80:display_time(); /隔一定时间调用显示处理 break; /case 50:P1=P1; /半秒 LED闪烁 / break; default:break; if (count=100) count=0; second+; /秒加1if(second=60) second=0; minute+; /分加1 if(minute=60) minute=0; hour+; /时加1 if(hour=24) hour=0; date+; if(date=30) date=0; month+; if(month12) month =

23、1; year+; void main() system();while(1) deal_change(); deal_change0(); deal_change1(); deal_change2(); deal_change3(); deal_change4(); 四、项目设计结果分析（分析试验过程中获得的数据、波形、现象或问题的正确性和必然性，分析产生不正确结果的原因和处理方法）1.当程序下载完，在数码管显示的和预想中的电子表有很大出入，甚至是乱码。感觉是程序问题。开始查看程序，看了三遍，终于发现问题，分析改正过来后再试，终于完成。2.在数码管显示的时候，分计时器抖动得很厉害，设定延迟抖

24、动的原因是为了区分调节时间的时候好区分到底是调的哪一部分。延迟抖动过于长就会对按键有影响，会使得按键不灵敏，需要久按或长按按键数码管才有反应。这时候需要修改程序的延迟程序使延迟时间变短短些。五、参考文摘（相关文摘不少于5篇，记录每篇文献的作者姓名.文献名称.文献发行城市：文献出版社，出版年；文献内容摘要, 每篇不少于100字）1.单片机微型计算机与接口技术 2012年1月第四版 电子工业出版社 李群芳 肖看 张士军 编著2.51单片机应用开发速查手册 2009年4月第1版人民邮电出版社 王守中 赵朋朋 索世文 编著3.例说51单片机（C语言版） 2008年4月第1版人民邮电出版社 张义和 王敏

25、男 许宏昌 余春长 编著4.C语言设计完全手册 2006年4月第1版人民邮电出版社 张立科 编著5.MCS-51单片机原理与接口技术 2009年7月第2版 电子工业出版社 汪德彪 编著 22课程设计评分表评 分 项 目评分成绩1选题合理、目的明确（10分）2设计方案正确，具有可行性、创新性（30分）3项目工艺水平及测试性能达到技术要求（25分）4参考文摘不少于5篇（10分）5答辩（25分）总 分（100分）答辩记录：1. 所设计的程序运用了哪些模块？答：运用了数码管显示模块、晶振模块、按键模块。2. 所运用到的模块都有什么作用？答：数码管显示时间和日期，晶振模块将时钟芯片中的时、分读取到缓冲区内，并送到显示电路，按键模块用以校正时间和日期。3.在硬件方面，单片机的什么口作为输出的？答：P0口作为输出，P0.0P0.7对应显示小时、分钟、秒钟。指导教师综合评语：指导教师（签名） 日 期： 年 月 日