大工17春《单片机原理及应用》大作业题目及答案教学文案.pdf

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1、网络教育学院网络教育学院单片机原理及应用大作业单片机原理及应用大作业题题目目：单片机的电子时钟设计学习中心：学习中心：浙江龙游奥鹏学习中心浙江龙游奥鹏学习中心层层次：次：专升本专专业：业：电气工程及其自动化年年级：级：16 年春季学学号：号：201604451977学生姓名：学生姓名：李 金 阳大工大工 1717 春单片机原理及应用大作业具体要求：春单片机原理及应用大作业具体要求：1 作业内容从以下五个题目中任选其一作答。从以下五个题目中任选其一作答。2 正文格式作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在字数在 20002000 字以上字以上。3.作业提交学生需要以附件形式上交离线作业（附件

2、的大小限制在 10M 以内），选择已完成的作业，点“上交”即可。如下图所示。4.截止时间2017 年 9 月 6 日。在此之前，学生可随时提交离线作业，如需修改，可直接上传新文件，平台会自动覆盖原有文件。5.注意事项请同学独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成请同学独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！绩以零分计！题目一：单片机电子时钟设计题目一：单片机电子时钟设计准准则：则：设计一个基于 51 单片机或 STM 单片机的电子时钟，并且能够实现时分秒的显示和调节撰写要求：撰写要求：（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件

3、功能分配、核心器件的选型等；（2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等；（3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或 C 语言编写程序，给出软件开发流程；（4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。目目录录第一章基于 51 系列单片机的电子时钟设计与制作的概述.51设计任务与要求.52方案设计选择.53系统主要方框图.7第二章 硬件单元电路设计与参数计算.71电源电路.72单片机最小系统电路.73按键电路.84时钟电路.95LCD1602 显示电路.106软件设计流程图.117总原理图.11第三章仿真测试.12第四章 程序.19第五章 心得体会.19第一章第一章基于基于 5

4、151 系列单片机的电子时钟系列单片机的电子时钟设计与制作的概述设计与制作的概述前前言言目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准

5、确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。经多方查阅资料、反复论证设计出了这款简单实用的单片机电子时钟。1 1设计任务与要求设计任务与要求（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功能分配、核心器件的选型等；（2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等；（3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或 C 语言编写程序，给出软件开发流程；（4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。2 2方案设计选择方案设计选择根据上述设计要求，结合现有元件，利用集成芯片完成具有以上功能的电路。1）由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒），这里对于

6、显示的选择比较：（1）数码管显示，优点价格便宜，但是不能显示复杂的英文，显示出来很大，布线不易，不美观。（2）LCD1602,价格适中，可以显示复杂的英文，功耗不大，外观较小，计较符合（3）LCD12864,彩屏，如果用这些，可以显示中文，还用一些图片，但是价格较高，秉着合理利用的原则，不大材小用，决定放弃。2）由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒），这里对应时钟的选择作出比较：（1）可以利用单片机自己自带的定时器精确定时,在通过软件控制,这样就减少了硬件的成本,但是这样需要晶振绝对的稳定,而且掉电数据不保存,还没有年月星期的自动调整功能,对程序的要求很高,不易控制.(2)DS1302 它可

7、以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。不必在程序上做太多的处理,与单片机的接口简单,掉电有备用电池用来供电保存数据。所以非常适合要求3）单片机的选型（1）DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。但是对于我们来说，一个是它需要你熟悉它，会运用，这个我们还没有达到。就算我们会用，在一个问题是价格贵，买不起，封

8、装不是 DIP 的，不易实验，所以又是大材小用，很没有必要选择这么高级的。（2）AT89S82 是一款非常流行的单片机了，很适合我们的任务所需，但是他的下载电路并不是那么的简单，再说这个是国外生产的，何必用呢？（3）STC89C52RC 是非常值得推荐的，STC 是在深圳的一家 8051 单片机设计生产公司。STC 系列的单片机现在在中国的51 单片机市场上占有较大比例。宏晶科技现已成长为全球最大的8051 单片机设计公司，完完全全的中国制造，它是 AT89S52 的增强版本，技术成熟，运用稳定，下载电路非常方便，很适合我们选择用3 3系统主要方框图系统主要方框图时钟芯片液晶显示5V电源STC

9、89C52RC按键第二章第二章硬件单元电路设计与参数计算硬件单元电路设计与参数计算1.1.电源电路电源电路图中 J1 为电源插座，S5 为带锁开关，要特别主意这来个的封装，很容易错。利用外部电源直接提供 5V 直流电源接入电源接口，再通过带锁开关控制导通情况。图中LED 起到指示作用，当通电时亮，电阻为限流作用一般接 2201 K，不接后果很严重，LED 只亮一下。2 2单片机最小系统电路单片机最小系统电路关于最小系统和 STC89C52RC 单片机的介绍网上有很多,非常容易搜到,这里就不累赘!这里讨论几个问题:1）要使 STC89C52RC 复位需要两个机器周期的高电平,我们用的是 12M

10、晶振，那么一个机器周期为 1/12M=1uS，当 S4 按下时，C3 迅速导通通电，此时 9 脚为高电平，松开后电容要电，起到延时的作用，t=C3*(R8+R2)=0.11S2uS,足够为复位提供搞电平2）三点式电容震荡是单片机所用到的，这里只是外面接两个电容而已，电容要求小于 47P,一般晶振不大于 48M3）相对余 AT 的单片机 STC 下载简单多了，这里只是引出了四条线，分别为VCC,GND,TXD,RXD,只需四根线就可以完成下载，而却可以通过引出的端口对板上供电。3 3按键电路按键电路按键电路主要是别忘了加上拉电阻，要不就不稳定了，这里用了四个按键作为功能键，一个按键作为复位键对应

11、分别为：S0 功能选择，S1 减，S2 加，S3 确认，S4 复位。4 4时钟电路时钟电路DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31字节静态 RAM，采用SPI 三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31 天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.55.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302 的外部引脚分配如图 1 所示及内部结构如图 2 所示。

12、DS1302 用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。1.各引脚的功能为：Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。当 Vcc2Vcc1+0.2V 时，由 Vcc2 向DS1302 供电，当 Vcc2 Vcc1 时，由 Vcc1 向 DS1302 供电。SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出；I/O：三线接口时的双向数据线；CE：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一，CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，CE 提供结束单字节或多字节数据传输的方法。5 5LCD1602LCD160

13、2 显示电路显示电路LCD1602 可以显示 16*2=32 个字符，也可以用来显示一些汉字图片（利用取模软件提取），原理图中的可调电阻是用来调节字符显示的亮度的，调节是要有耐心，应为用到的是精密可调电阻，这个需要转很多圈，不容易显示出来，注意不能跳到太亮，要不很容易烧掉液晶，下面为接口说明，一般不显示很可能是程序的问题和可调电阻没有调节好，至于介绍网上很容易找到。6 6软件设计流程图软件设计流程图开机开机画面显示7 7总原理图总原理图N是否有按键按下Y检测那个按键按下功复确加减能位认减键选键键择键第三章第三章仿真测试仿真测试（1）首先在 protues 中仿真调好，在程序中要特别注意与硬件中

14、引脚对应上（2）按键的测试比较简单，只要你对应的按键能够实现相应的功能就可以，不可以，那么肯定是硬件或者连接线的问题了。（3）元件清单原件名称STC89C52RCDS1302数量11原件名称103 可调电阻102 排阻（9 脚）数量11DS1302LCD160232.768K 晶振12M 晶振小按键470电阻100uF 电容1K电阻11111214.7K电阻10K电阻30P 电容4.7电阻10uF 电容104 电容470uF 电容12212322第四章第四章 程序程序.ORG 0000H ;程序开始入口LJMP STARTORG 0003H ;外中断 0 中断程序入口RETIORG 000BH

15、 ;定时器 T0 中断程序入口LJMP INTT0 ;跳至 INTTO 执行ORG 0013H ;外中断 1 中断程序入口RETIORG 001BH ;定时器 T1 中断程序入口LJMP INTT1ORG 0023H ;串行中断程序入口地址RETI;-主程序-;START:MOV R0,#70H ;70 给 R0,清 70-7FH 显示内存MOV R7,#0FHCLEARDISP:MOV R0,#00H ;0 给 R0 中的数为地址的内存中存放(70H)INC R0DJNZ R7,CLEARDISPMOV 78H,#2 ;默认时间为 12:00,闹钟 5:00MOV 79H,#1MOV 74H

16、,#2 ;防止上电时数码管显示 00 小时MOV 75H,#1MOV 66H,#1 ;中断退出时 66H 为 1 时,分、时计时单元数据移入显存标志MOV 68H,#1 ;上电默认闹钟开状态MOV 7DH,#6 ;闹钟时十位MOV 7CH,#3MOV 69H,#0MOV 7AH,#0AH ;放入熄灭符数据MOV TMOD,#11H ;设 T0、T1 为 16 位定时器MOV TL0,#0B0H ;50MS 定时初值（T0 计时用）MOV TH0,#3CHSETB EA ;总中断开放SETB ET0 ;允许 T0 中断SETB TR0 ;T0 定时器开始计时MOV R4,#14H ;1 秒定时用

17、初值（50MS20）START1:LCALL DISPLAY ;显示子程序LCALL BEEP ;闹钟查询JNB P1.7,SETTIME ;P1.7 口为 0 时转时间调整程序JMP START1 ;P1.7 口为 1 时跳回 START1;-时间闹钟调整系统-;NFLAG:MOV A,68H ;设置闹钟开关状态CJNE A,#1,BEE68MOV 68H,#0JMP E6BEE68:MOV 68H,#1E6:MOV 66H,#8 ;中断退出 66H 不为 1 时分、时计时单元数据移入显存标志SETTIME:LCALL DDLSET1:LCALL DISPLAY ;SETN1:INC R5

18、;SET5:LCALL DISPLAYSEETN1:LCALL DDL ;HHN1:JC SEETN1SET6:INC R5 ;SEET6:LCALL DISPLAYSEETNH1:LCALL DDLHOUU1:JC SEETNH1MOV 72H,7BHMOV 73H,7CHMOV 74H,7DHMOV 75H,7EHLCALL DDLLCALL DDLMOV 72H,68HMOV 73H,69HMOV 74H,7AHMOV 75H,7AHLCALL DDLLCALL DDLMOV 66H,#1LJMP START1JB P1.7,NFLAG ;键按下时间小于 1 秒，设置闹钟开关状态并查看闹

19、钟时间,不关走时,确保准确,大于 1 秒调时MOV TL1,#0B0H ;T1 闪烁定时初值MOV TH1,#3CHMOV R2,#06H ;进入调时状态，赋闪烁定时初值MOV 66H,#8 ;调闹钟时保持走时,关闭时钟显示数据SETB ET1 ;允许 T1 中断SETB TR1 ;开启定时器 T1调用显示,防止键按下无显示JNB P1.7,SET1 ;P1.7 口为 0 等待键释放MOV R5,#00H ;清设置类型闪烁标志闹钟分调整JB P1.7,SET5有键按下大于1秒分时间连续加(0.5 秒加1),小于1秒转调时状态JB P1.7,SET6 ;键释放查询,键释放自动转调时MOV R0,

20、#7CHLCALL ADD1MOV A,R3CLR CCJNE A,#60H,HHN1LCALL CLR0JMP SEETN1闹钟时调整JB P1.7,SEET6JB P1.7,SETFMOV R0,#7EHLCALL ADD1MOV A,R3CLR CCJNE A,#24H,HOUU1LCALL CLR0JMP SEETNH1SETF:LCALL DISPLAYJB P1.7,SETFLCALL DDLJNB P1.7,SETOUT ;短按调时,长按退出CLR ET0CLR TR0MOV 70H,#00H ;设定后的时间从 00 秒开始走时MOV 71H,#00HINC R5SET3:LCA

21、LL DISPLAYJB P1.7,SET3SETMM:LCALL DDLJB P1.7,SET4MOV R0,#77HLCALL ADD1MOV A,R3CLR CCJNE A,#60H,MMHMMH:JC SETMMLCALL CLR0AJMP SETMMSET4:INC R5SEET4:LCALL DISPLAYJB P1.7,SEET4SETHH:LCALL DDLJB P1.7,SETOUT1MOV R0,#79HLCALL ADD1MOV A,R3CLR CCJNE A,#24H,HOUUHOUU:JC SETHHLCALL CLR0AJMP SETHHSETOUT1:SETB E

22、T0SETB TR0 ;计时开始SETOUT:MOV R5,#00H ;清设置类型闪烁标志CLR TR1 ;关闭 T1CLR ET1 ;关 T1 中断MOV 66H,#1SETOUT2:LCALL DISPLAYJNB P1.7,SETOUT2LJMP START1;-延时 1 秒钟-;DDL:MOV 18H,#36DDL0:MOV 17H,#239DDL1:LCALL DISPLAYDJNZ 17H,DDL1DJNZ 18H,DDL0RET;-T0 中断程序-;INTT0:PUSH ACC ;打包PUSH PSWCLR ET0CLR TR0MOV A,#0B7HADD A,TL0MOV TL

23、0,AMOV A,#3CHADDC A,TH0MOV TH0,ASETB TR0DJNZ R4,OUTT0 ;20 次中断未到中断退出ADDSS:MOV R4,#14H ;20 次中断到（1 秒）重赋初值MOV R0,#71H ;指向秒计时单元（70-71H）ACALL ADD1 ;调用加 1 程序（加 1 秒操作）MOV A,R3 ;秒数据放入 A（R3 为 2 位十进制数组合）CLR C ;清进位标志CJNE A,#60H,ADDMMADDMM:JC OUTT01 ;小于 60 秒退出ACALL CLR0 ;等于或大于 60 秒清 0MOV R0,#77H ;指向分计时单元（76H-77H

24、）ACALL ADD1MOV A,R3CLR CCJNE A,#60H,ADDHHADDHH:JC OUTT0ACALL CLR0MOV R0,#79H ;指向小时计时单元（78H-79H）ACALL ADD1MOV A,R3CLR CCJNE A,#24H,HOURHOUR:JC OUTT0ACALL CLR0OUTT0:MOV A,66H ;查询标志CJNE A,#1,OUTT01MOV 72H,76H ;中断退出时将分、时计时单元数据移入对应显示单元MOV 73H,77HMOV 74H,78HMOV 75H,79HOUTT01:POP PSW ;出栈POP ACCSETB ET0 ;开放

25、 T0RETI ;中断返回;-加 1 程序-;ADD1:MOV A,R0 ;取当前计时单元数据到 ADEC R0 ;指向前一地址SWAP A ;A 中数据高四位与低四位交换ORL A,R0 ;前一地址中数据放入 A 中低四位ADD A,#01H ;A 加 1 操作DA A ;十进制调整MOV R3,A ;移入 R3 寄存器ANL A,#0FH ;高四位变 0MOV R0,A ;放回前一地址单元MOV A,R3 ;取回 R3 中暂存数据INC R0 ;指向当前地址单元SWAP A ;A 中数据高四位与低四位交换ANL A,#0FH ;高四位变 0MOV R0,A ;数据放入当削地址单元中RETC

26、LR0:CLR CCLR A ;清累加器MOV R0,A ;清当前地址单元DEC R0 ;指向前一地址MOV R0,A ;前一地址单元清 0RET ;子程序返回;-调时闪烁程序-;INTT1:PUSH ACCPUSH PSWMOV TL1,#0B0HMOV TH1,#3CHDJNZ R2,INTT1OUT ;0.3 秒未到退出中断（50MS 中断 6 次）MOV R2,#06H ;重装 0.3 秒定时用初值CPL 02H ;0.3 秒定时到对闪烁标志取反JB 02H,FLASH1 ;02H 位为 1 时显示单元熄灭MOV A,R5CJNE A,#01H,NLJMP NNN1NL:CJNE A,

27、#02H,NL1LJMP NNN1NL1:CJNE A,#03H,NL2LJMP NLLNL2:CJNE A,#04H,INTT1OUTLJMP NLLNLL:MOV 72H,76HMOV 73H,77HMOV 74H,78HMOV 75H,79HAJMP INTT1OUTNNN1:MOV 72H,7BHMOV 73H,7CHMOV 74H,7DHMOV 75H,7EHINTT1OUT:POP PSW ;POP ACCRETI ;FLASH1:MOV A,R5CJNE A,#01H,MLLJMP MNN1ML:CJNE A,#02H,ML1LJMP MNN2ML1:CJNE A,#03H,MN

28、LJMP MLLMN:CJNE A,#04H,INTT1OUTLJMP MHLMLL:MOV 72H,7AHMOV 73H,7AH ;MOV 74H,78HMOV 75H,79HAJMP INTT1OUTMHL:MOV 72H,76HMOV 73H,77HMOV 74H,7AH ;MOV 75H,7AHAJMP INTT1OUTMNN1:MOV 72H,7AHMOV 73H,7AH ;MOV 74H,7DHMOV 75H,7EHAJMP INTT1OUTMNN2:MOV 72H,7BHMOV 73H,7CH恢复现场中断退出显示单元（72-73H），将不显示分数据显示单元（74-75H），小时数

29、据将不显示显示单元（72-73H），将不显示闹钟分数据MOV 74H,7AHMOV 75H,7AH ;显示单元（74-75H），闹钟小时数据将不显示AJMP INTT1OUT;-显示-;DISPLAY:MOV DPTR,#DISDATAMOV A,70HMOVC A,A+DPTRMOV P3,ACLR P1.0NOPNOPNOPSETB P1.0MOV A,71HMOVC A,A+DPTRMOV P3,ACLR P1.1NOPNOPNOPSETB P1.1MOV A,72HMOVC A,A+DPTRMOV P3,ACLR P1.2NOPNOPNOPSETB P1.2MOV A,73HMOVC

30、A,A+DPTRMOV P3,ACLR P1.3NOPNOPNOPSETB P1.3MOV A,74HMOVC A,A+DPTRMOV P3,ACLR P1.4NOPNOPNOPSETB P1.4MOV A,75HMOVC A,A+DPTRMOV P3,ACLR P1.5NOPNOPNOPSETB P1.5RETBEEP:MOV A,68H ;CJNE A,#1,BEEREMOV A,78H ;CJNE A,7DH,BEERE查询标志查询闹钟时个位MOV A,79H ;查询闹钟时十位CJNE A,7EH,BEEREMOV A,76H ;查询闹钟分个位CJNE A,7BH,BEEREMOV A,

31、77H ;查询闹钟分十位CJNE A,7CH,BEEREBB:CLR P1.6LCALL DDLSETB P1.6LCALL DDLJNB P1.7,BEERRBEERE:RETBEERR:SETB P1.6MOV 68H,#0LCALL DISPLAYJNB P1.7,BEERRJMP BEEREDISDATA:DB 0C0H,0F9H,64H,70H,59H,52H,42H,0F8H,40H,50H,0FFH ;0123456789 空白END第五章第五章 心得体会心得体会经过这次理工的大作业设计训练让我受益匪浅。下面是这次我对大作业进行的总结，总结收获与不足，以便在今后的学习工作中能有所

32、受用。一、通过这次的大作业，让我更加明白了其重要性，也是通过这次的大作业，我去探索一些未知的或是尚未深刻理解的东西。二、思想的转变，、这次大作业给了我们很大的发挥空间，可以自己来设计电路，自己来仿真测试，至此知道了以后做事做东西都不能老靠着前面人，要做到能自己解决的就自己解决，这样才能提高自学能力，这是很有必要的。三、发现理论知识的不足，之前自己总觉得学这个没有用，学那个没处用，现在做过自己的小设计就发现其实我们所上课程，所学知识都用的上，还不够呢。做设计就是需要建立在扎实的理论知识基础上，这样才不会脱离实际，也更加的有目的，以后上课可得认真听讲，做好随堂笔记。总之，这次大作业让我收获颇丰，同时也让我发现了自身的诸多不足。我将通过学习、实践等方式不断提高，努力改善，克服那些在学习、获得知识的前进道路上的障碍。在今后的学习、工作中有更大的收获，在不断学习，探索中，实现自己的人身价值！