带闹钟的智能电子时钟单片机课程设计.doc

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 姓名： 学号： 指导老师： 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（1） 设计原理及思路本课程设计要求以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，P2.0P2.3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；P2.4P2.7对应四个按键4、3、2、1（由上至下编号）。各个分电路：a. 蜂鸣器电路当P1.0为低电平时，三极管导通，蜂鸣器开始工作b. 上电复位电路在通电瞬间，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。c. 振荡电路此处晶振为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。d. 数码管显示电路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P2.3P2.0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。e. 按键电路当按键没有按下时，P2.4P2.7为高电平，若按下则变低电平。（2） 所用存储单元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51H54H 分别存放着秒表模式下14号管要显示的数字5AH5DH 分别存放着秒表模式下14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；（3） 总流程图开 始主程序初始化调用“当前时间调时”子程序KEY1YesK1是否按下？（P2.7=0？）NoYesK2是否按下？（P2.6=0？）调用“当前时间调分”子程序KEY2NoYesK3是否按下？（P2.5=0？）调用“闹铃时间设置”子程序KEY3No调用“闹铃工作”子程序CLOCKYes调用“秒表”子程序KEY4K4是否按下？（P2.4=0？）数码管显示程序No（4）“当前时间调时”子程序流程图开 始时的个位增1No时的十位是2吗？YesNo时的个位是4吗？Yes时的个位和十位清零时的个位是10吗？NoYes时的个位清零，十位加一查表获取段码返回（5）“当前时间调分”子程序流程图开 始分的个位增1No分的个位是10吗？Yes分的个位清零，十位加1分的十位是6吗？NoYes分的十位清零查表获取段码返回（6）“闹钟时间设置”子程序流程图开始Yes完成闹钟设置了吗？No返回KEY1是否按下？Yes闹钟调时NoKEY2是否按下？Yes闹钟调分No闹钟时间显示（7）“闹钟工作”子程序流程图开始当前时间和闹钟时间相同吗？蜂鸣器不工作蜂鸣器工作返回（8）“秒表”子程序流程图开始秒表初始化是否退出秒表？秒表开始/暂停秒表清零返回（9）“数码管显示”子程序流程图3号数码管导通开始1号数码管导通3号数码管赋值1号数码管赋值延时延时4号数码管导通2号数码管导通4号数码管赋值2号数码管赋值返回延时延时四、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。五、附程序清单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 TR0START1: 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,$ ;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 KEY4DSPLY1: ;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 34HTABLP1: 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,#00HTABLP2: 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 34HTABLP3: 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 AKEY2DSPLY2: 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,#00HTABLP4: 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 44HTABLP5: 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 RETNAOZHONG: ;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 TR1START3: 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 LCALL DEL1 JB P2.6,DSPLY3 JNB P2.6,$ CLR TR1 MOV 51H,#00H MOV 52H,#00H MOV 53H,#00H MOV 54H,#00H MOV 5AH,#0C0H MOV 5BH,#0C0H MOV 5CH,#0C0H MOV 5DH,#0C0H MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CH MOV R4,#2DSPLY3: MOV P2,#0FEH ;1号管显示秒的十分位 MOV P0,5AH LCALL DEL2 MOV P2,#0FDH ;2号管显示秒的个位 MOV P0,5BH CLR P0.7 ;点亮2号管后面的小数点，区别秒的个位和十分位 LCALL DEL2 MOV P2,#0FBH ;3号管显示秒的十位 MOV P0,5CH LCALL DEL2 MOV P2,#0F7H ;4号管显示分的个位 MOV P0,5DH CLR P0.7 ;点亮4号管后面的小数点，区别分和秒 LCALL DEL2 LJMP START3 EXIT2: CLR PT1 RET IT1P: ;T1的中断服务子程序 DJNZ R4,NEXT8 MOV R4,#2 INC 51H ;秒的十分位增1 MOV R3,51H CJNE R3,#10,TABLP6 MOV 51H,#00H INC 52H ;秒的个位增1 MOV R3,52H CJNE R3,#10,TABLP6 MOV 52H,#00H INC 53H ;秒的十位增1 MOV R3,53H CJNE R3,#6,TABLP6 MOV 53H,#00H INC 54H ;分的个位增1 MOV R3,54H CJNE R3,#10,TABLP6 MOV 54H,#00HTABLP6: MOV A,51H MOVC A,A+DPTR MOV 5AH,A ;秒的十分位的段码 MOV A,52H MOVC A,A+DPTR MOV 5BH,A ;秒的个位的段码 MOV A,53H MOVC A,A+DPTR MOV 5CH,A ;秒的十位的段码 MOV A,54H MOVC A,A+DPTR MOV 5DH,A ;分的个位的段码 NEXT8: MOV TL1,#0B0H ;给T1重装初值 MOV TH1,#3CH EXIT3: RETIBAOSHI: ;整点报时程序 CLR P1.0 LCALL DEL1S SETB P1.0RETURN:RETDEL1S:MOV 2FH,#10DE1: MOV 2EH,#200DE2: MOV 2DH,#250 DJNZ 2DH,$ DJNZ 2EH,DE2 DJNZ 2FH,DE1 RET TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ;数字09的断码 END