大工17春《单片机原理及应用》大作业题目及答案教学文案.docx
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大工17春《单片机原理及应用》大作业题目及答案教学文案.docx
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大工17春《单片机原理及应用》大作业题目及答案教学文案
网络教育学院
《单片机原理及应用》大作业
题目:
单片机的电子时钟设计
学习中心:
浙江龙游奥鹏学习中心
层次:
专升本
专业:
电气工程及其自动化
年级:
16年春季
学号:
201604451977
学生姓名:
李金阳
大工17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。
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2000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,成绩以零分计!
题目一:
单片机电子时钟设计
准则:
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:
(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。
第一章基于51系列单片机的电子时钟
设计与制作的概述
前言
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.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.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(digitalsignalprocessor)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.系统主要方框图
第二章硬件单元电路设计与参数计算
1.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220
~1K
,不接后果很严重,LED只亮一下。
2.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)=0.11S>2uS,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48M
3)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.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分别为:
S0功能选择,S1减,S2加,S3确认,S4复位。
4.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2.5~5.5V。
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。
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Vcc2>Vcc1+0.2V时,由Vcc2向DS1302供电,当Vcc2 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.LCD1602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.软件设计流程图 7.总原理图 第三章仿真测试 (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 数量 原件名称 数量 STC89C52RC 1 103可调电阻 1 DS1302 1 102排阻(9脚) 1 DS1302 1 4.7KΩ电阻 1 LCD1602 1 10KΩ电阻 2 32.768K晶振 30P电容 2 12M晶振 1 4.7Ω电阻 1 小按键 1 10uF电容 2 470Ω电阻 1 104电容 3 100uF电容 2 470uF电容 2 1KΩ电阻 1 2 第四章程序 .ORG0000H;程序开始入口 LJMPSTART ORG0003H;外中断0中断程序入口 RETI ORG000BH;定时器T0中断程序入口 LJMPINTT0;跳至INTTO执行 ORG0013H;外中断1中断程序入口 RETI ORG001BH;定时器T1中断程序入口 LJMPINTT1 ORG0023H;串行中断程序入口地址 RETI ;---------------主程序----------------------; START: MOVR0,#70H;70给R0,清70-7FH显示内存 MOVR7,#0FH CLEARDISP: MOV@R0,#00H;0给R0中的数为地址的内存中存放(70H) INCR0 DJNZR7,CLEARDISP MOV78H,#2;默认时间为12: 00,闹钟5: 00 MOV79H,#1 MOV74H,#2;防止上电时数码管显示00小时 MOV75H,#1 MOV66H,#1;中断退出时66H为1时,分、时计时单元数据移入显存标志 MOV68H,#1;上电默认闹钟开状态 MOV7DH,#6;闹钟时十位 MOV7CH,#3 MOV69H,#0 MOV7AH,#0AH;放入"熄灭符"数据 MOVTMOD,#11H;设T0、T1为16位定时器 MOVTL0,#0B0H;50MS定时初值(T0计时用) MOVTH0,#3CH SETBEA;总中断开放 SETBET0;允许T0中断 SETBTR0;T0定时器开始计时 MOVR4,#14H;1秒定时用初值(50MS×20) START1: LCALLDISPLAY;显示子程序 LCALLBEEP;闹钟查询 JNBP1.7,SETTIME;P1.7口为0时转时间调整程序 JMPSTART1;P1.7口为1时跳回START1 ;-----------------------时间闹钟调整系统--------------------------; NFLAG: MOVA,68H;设置闹钟开关状态 CJNEA,#1,BEE68 MOV68H,#0 JMPE6 BEE68: MOV68H,#1 E6: MOV66H,#8;中断退出66H不为1时分、时计时单元数据移入显存标志 MOV72H,7BH MOV73H,7CH MOV74H,7DH MOV75H,7EH LCALLDDL LCALLDDL MOV72H,68H MOV73H,69H MOV74H,7AH MOV75H,7AH LCALLDDL LCALLDDL MOV66H,#1 LJMPSTART1 SETTIME: LCALLDDL JBP1.7,NFLAG;键按下时间小于1秒,设置闹钟开关状态并查看闹钟时间,不关走时,确保准确,大于1秒调时 MOVTL1,#0B0H;T1闪烁定时初值 MOVTH1,#3CH MOVR2,#06H;进入调时状态,赋闪烁定时初值 MOV66H,#8;调闹钟时保持走时,关闭时钟显示数据 SETBET1;允许T1中断 SETBTR1;开启定时器T1 SET1: LCALLDISPLAY;调用显示,防止键按下无显示 JNBP1.7,SET1;P1.7口为0等待键释放 MOVR5,#00H;清设置类型闪烁标志 SETN1: INCR5;闹钟分调整 SET5: LCALLDISPLAY JBP1.7,SET5 SEETN1: LCALLDDL;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 JBP1.7,SET6;键释放查询,键释放自动转调时 MOVR0,#7CH LCALLADD1 MOVA,R3 CLRC CJNEA,#60H,HHN1 HHN1: JCSEETN1 LCALLCLR0 JMPSEETN1 SET6: INCR5;闹钟时调整 SEET6: LCALLDISPLAY JBP1.7,SEET6 SEETNH1: LCALLDDL JBP1.7,SETF MOVR0,#7EH LCALLADD1 MOVA,R3 CLRC CJNEA,#24H,HOUU1 HOUU1: JCSEETNH1 LCALLCLR0 JMPSEETNH1 SETF: LCALLDISPLAY JBP1.7,SETF LCALLDDL JNBP1.7,SETOUT;短按调时,长按退出 CLRET0 CLRTR0 MOV70H,#00H;设定后的时间从00秒开始走时 MOV71H,#00H INCR5 SET3: LCALLDISPLAY JBP1.7,SET3 SETMM: LCALLDDL JBP1.7,SET4 MOVR0,#77H LCALLADD1 MOVA,R3 CLRC CJNEA,#60H,MMH MMH: JCSETMM LCALLCLR0 AJMPSETMM SET4: INCR5 SEET4: LCALLDISPLAY JBP1.7,SEET4 SETHH: LCALLDDL JBP1.7,SETOUT1 MOVR0,#79H LCALLADD1 MOVA,R3 CLRC CJNEA,#24H,HOUU HOUU: JCSETHH LCALLCLR0 AJMPSETHH SETOUT1: SETBET0 SETBTR0;计时开始 SETOUT: MOVR5,#00H;清设置类型闪烁标志 CLRTR1;关闭T1 CLRET1;关T1中断 MOV66H,#1 SETOUT2: LCALLDISPLAY JNBP1.7,SETOUT2 LJMPSTART1 ;--------------------------延时1秒钟-----------------------; DDL: MOV18H,#36 DDL0: MOV17H,#239 DDL1: LCALLDISPLAY DJNZ17H,DDL1 DJNZ18H,DDL0 RET ;----------------------------T0中断程序------------------------; INTT0: PUSHACC;打包 PUSHPSW CLRET0 CLRTR0 MOVA,#0B7H ADDA,TL0 MOVTL0,A MOVA,#3CH ADDCA,TH0 MOVTH0,A SETBTR0 DJNZR4,OUTT0;20次中断未到中断退出 ADDSS: MOVR4,#14H;20次中断到(1秒)重赋初值 MOVR0,#71H;指向秒计时单元(70-71H) ACALLADD1;调用加1程序(加1秒操作) MOVA,R3;秒数据放入A(R3为2位十进制数组合) CLRC;清进位标志 CJNEA,#60H,ADDMM ADDMM: JCOUTT01;小于60秒退出 ACALLCLR0;等于或大于60秒清0 MOVR0,#77H;指向分计时单元(76H-77H) ACALLADD1 MOVA,R3 CLRC CJNEA,#60H,ADDHH ADDHH: JCOUTT0 ACALLCLR0 MOVR0,#79H;指向小时计时单元(78H-79H) ACALLADD1 MOVA,R3 CLRC CJNEA,#24H,HOUR HOUR: JCOUTT0 ACALLCLR0 OUTT0: MOVA,66H;查询标志 CJNEA,#1,OUTT01 MOV72H,76H;中断退出时将分、时计时单元数据移入对应显示单元 MOV73H,77H MOV74H,78H MOV75H,79H OUTT01: POPPSW;出栈 POPACC SETBET0;开放T0 RETI;中断返回 ;---------------------------加1程序--------------------------; ADD1: MOVA,@R0;取当前计时单元数据到A DECR0;指向前一地址 SWAPA;A中数据高四位与低四位交换 ORLA,@R0;前一地址中数据放入A中低四位 ADDA,#01H;A加1操作 DAA;十进制调整 MOVR3,A;移入R3寄存器 ANLA,#0FH;高四位变0 MOV@R0,A;放回前一地址单元 MOVA,R3;取回R3中暂存数据 INCR0;指向当前地址单元 SWAPA;A中数据高四位与低四位交换 ANLA,#0FH;高四位变0 MOV@R0,A;数据放入当削地址单元中 RET CLR0: CLRC CLRA;清累加器 MOV@R0,A;清当前地址单元 DECR0;指向前一地址 MOV@R0,A;前一地址单元清0 RET;子程序返回 ;-------------------------调时闪烁程序----------------------; INTT1: PUSHACC PUSHPSW MOVTL1,#0B0H MOVTH1,#3CH DJNZR2,INTT1OUT;0.3秒未到退出中断(50MS中断6次) MOVR2,#06H;重装0.3秒定时用初值 CPL02H;0.3秒定时到对闪烁标志取反 JB02H,FLASH1;02H位为1时显示单元"熄灭" MOVA,R5 CJNEA,#01H,NL JMPNNN1 NL: CJNEA,#02H,NL1 LJMPNNN1 NL1: CJNEA,#03H,NL2 LJMPNLL NL2: CJNEA,#04H,INTT1OUT LJMPNLL NLL: MOV72H,76H MOV73H,77H MOV74H,78H MOV75H,79H AJMPINTT1OUT NNN1: MOV72H,7BH MOV73H,7CH MOV74H,7DH MOV75H,7EH INTT1OUT: POPPSW;恢复现场 POPACC RETI;中断退出 FLASH1: MOVA,R5 CJNEA,#01H,ML LJMPMNN1 ML: CJNEA,#02H,ML1 LJMPMNN2 ML1: CJNEA,#03H,MN LJMPMLL MN: CJNEA,#04H,INTT1OUT LJMPMHL MLL: MOV72H,7AH MOV73H,7AH;显示单元(72-73H),将不显示分数据 MOV74H,78H MOV75H,79H AJMPINTT1OUT MHL: MOV72H,76H MOV73H,77H MOV74H,7AH;显示单元(74-75H),小时数据将不显示 MOV75H,7AH AJMPINTT1OUT MNN1: MOV72H,7AH MOV73H,7AH;显示单元(72-73H),将不显示闹钟分数据 MOV74H,7DH MOV75H,7EH AJMPINTT1OUT MNN2: MOV72H,7BH MOV73H,7CH MOV74H,7AH MOV75H,7AH;显示单元(74-75H),闹钟小时数据将不显示 AJMPINTT1OUT ;-------------------------显示-------------------------------; DISPLAY: MOVDPTR,#DISDATA MOVA,70H MOVCA,@A+DPTR MOVP3,A CLRP1.0 NOP NOP NOP SETBP1.0 MOVA,71H MOVCA,@A+DPTR MOVP3,A CLRP1.1 NOP NOP NOP SETBP1.1 MOVA,72H MOVCA,@A+DPTR MOVP3,A CLRP1.2 NOP NOP NOP SETBP1.2 MOVA,73H MOVCA,@A+DPTR MOVP3,A CLRP1.3 NOP NOP NOP SETBP1.3 MOVA,74H MOVCA,@A+DPTR MOVP3,A CLRP1.4 NOP NOP NOP SETBP1.4 MOVA,75H MOVCA,@A+DPTR MOVP3,A CLRP1.5 NOP NOP NOP SETBP1.5 RET BEEP: MOVA,68H;查询标志 CJNEA,#1,BEERE MOVA,78H;查询闹钟时个位 CJNEA,7DH,BEERE MOVA,79H;查询闹钟时十位 CJNEA,7EH,BEERE MOVA,76H;查询闹钟分个位 CJNEA,7BH,BEERE MOVA,77H;查询闹钟分十位 CJNEA,7CH,BEERE BB: CLRP1.6 LCALLDDL SETBP1.6 LCALLDDL JNBP1.7,BEERR BEERE: RET BEERR: SETBP1.6 MOV68H,#0 LCALLDISPLAY JNBP1.7,BEERR JMPBEERE DISDATA: DB0C0H,0F9H,64H,70H,59H,52H,42H,0F8H,40H,50H,0FFH;0123456789空白 END 第五章心
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