單片機實訓(xùn)報告實驗題目：電子時鐘設(shè)計名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：實驗地點：福煤實驗樓B4052011年6月5日一、緒論1.1電子時鐘簡介1957年,Ventura發(fā)明了世界上第一個電子表，從而奠定了電子時鐘的基礎(chǔ)，電子時鐘開始迅速發(fā)展起來。但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。怎樣讓時鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計出新型時鐘?，F(xiàn)代的電子時鐘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，是人民日常生活補課缺少的工具。1.2電子時鐘的基本特點現(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，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。1.3電子時鐘的原理該電子時鐘由89C51，BUTTON，八段數(shù)碼管等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時，滿二十四小時為一天。而電路中唯一的一個控制鍵卻擁有多種不同的功能，按下又松開，可以實現(xiàn)屏蔽數(shù)碼管顯示的功能，達到省電的目的；直接按下不松開，則可以通過按鍵實現(xiàn)分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實現(xiàn)小時的調(diào)節(jié)，同樣每按一次小時加一。二、單片機簡介單片機全稱為單片機微型計算機(SingleChipMicrosoftcomputer)。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，單片機主要用來控制，所以又稱為微控制器(MicrocontrollerUnit)或嵌入式控制器。單片機是將計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機。2.1單片機的特點1.單片機的存儲器ROM和RAM時嚴格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲器，只存放程序，固定常數(shù)，及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。2.采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制需要，單片機有更強的邏輯控制能力，特別是單片機具有很強的位處理能力。3.單片機的I/O口通常時多功能的。由于單片機芯片上引腳數(shù)目有限，為了解決實際引腳數(shù)和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機器狀態(tài)來區(qū)分。

4.單片機的外部擴展能力很強。在內(nèi)部的各種功能部件不能滿足應(yīng)用的需求時，均可在外部進行擴展，與許多通用的微機接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計帶來了很大的方便。AT89C51的單片機結(jié)構(gòu)及原理。AT89C51單片機引腳圖如下：13EAL1PDH'ftDDPD.UftD1PD2WD213EAL1PDH'ftDDPD.UftD1PD2WD2：：CTAL2P[]期D3PO-iftDiPD-&fiD5Pn.&AD6RSTpn.TAD?pm響P2.WP22^.1DPSENP23W11ALEEAP2J&W13P2J&ft11P2.TJW15pmP1.1P12PINNTnp1JP331NT1P1.+PMTDP15P35/T1Pi￡P(guān)Ij&C'iIRP1.7P3.T/RDU1賣.5?,毗口1隹「心3「PlX5好帕35DI..-37D2..-志D3..-責(zé)Di...-擊D5..-33Db..-32DT/212RV'i/2125262?331D1112131i151617AT89C51引腳圖MCS-51單片機是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片，其各引腳功能如下：VCC：+5V電源。VSS：接地。RST：復(fù)位信號。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用完成單片機的復(fù)位初始化操作。XTAL1和XTAL2:外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度°XTAL1和XTAL2管腳應(yīng)接晶振電路，電路如圖1所示：圖（1）復(fù)位電路如圖2所示:三、Protues簡介ProteusISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如KeilC51uVision2等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件

是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。本章介紹ProteusISIS軟件的工作環(huán)境和一些基本操作。3.1工作界面isiwUNTITLED-ISISPruftihiiiuiirilFile-Ve*uEdkLfcraiyToalsCe^gn_Gaph_Source-DebugTemplateS^slerri_Help—|王旻單□sSWJ劇易登』回E申+5耳殘快心f更電皇呂呂IILII%護暮參KZL神段崖園八囪為I國懷準工牛圣預(yù)箕苗'-I繪圖工具行U；DEVICES繪圖工具行U；DEVICEScor^i,*|■|I，|II」■]|Pc<Jakeed//\.|」|/「額^DOO也布借云可冢方斥已制嗦牝停至注程控習(xí)技日II:長育欄四、數(shù)字鐘的基本原理4.1實現(xiàn)功能采用51單片機系列AT89C51，對時鐘進行控制單片機有單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機值需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。開機運行時，顯示00：00:00的時間開始計時；首先按下SB開關(guān)，P3.5控制“秒”的調(diào)整，每按一次加1秒；P3.3控制“分”的調(diào)整，每按一次加1分；P3.2控制“時”的調(diào)整，每按一次加1小時；4.2系統(tǒng)工作原理工作原理：數(shù)字時鐘是一個將“時”，“分”“秒”顯示與人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外還有校時功能。因此，一個基本的數(shù)字時鐘電路主要由顯示器“時”，“分”“秒”和單片機。8個數(shù)碼管的段選、位選分別接到單片機的P1、P2口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動態(tài)顯示的工作原理工作，將標準秒信號送入“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“時鐘脈沖”信號，該信號將被送到“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V“分”、“秒”通過八段顯示器顯示。校對電路用來對“”“”“”顯示進行校對調(diào)整。五、數(shù)字鐘的硬件、軟件設(shè)計電路原理圖:電腦鐘的protues原理圖如下5.1對原理圖分析使用At89C51控制，其中使用p2做輸出，p3口做控制信號，使用外部中斷1作調(diào)節(jié)小時，外部中斷0作調(diào)節(jié)分鐘，定時器1在計數(shù)模式作調(diào)節(jié)秒，定時器1在定時模式用于計數(shù)，而p0.0做總控開關(guān)的入口。其中黃燈顯示是否在調(diào)節(jié)狀態(tài)，當(dāng)亮?xí)r為可調(diào)，當(dāng)滅時不可調(diào)。基本原理如下軟時鐘是利用單片機內(nèi)部的定時器'計數(shù)器來實現(xiàn)的，它的處理過程如下：首先設(shè)定單片機內(nèi)部的一個定時器'計數(shù)器工作于定時方式，對機器周期計數(shù)形成基準時間，然后用另一個定時器'計數(shù)器或軟件計數(shù)的方法對基準時間計數(shù)形成秒，秒計60次形成分，分計60次形成小時，小時計24次則計滿一天。然后通過數(shù)碼管把它們的內(nèi)容在相應(yīng)位置顯示出來即可。數(shù)碼管顯示一般采用動態(tài)顯示方式。動態(tài)顯示方法線路相對簡單，但需動態(tài)掃描，掃描頻率要大于人眼視覺暫留頻率，信息看起來才穩(wěn)定。譯碼方式可分為軟件譯碼和硬件譯碼，軟件譯碼通過譯碼程序查得顯示信息的字段碼;硬件譯碼通過硬件譯碼器得到顯示信息的字段碼，實際中通常采用軟件譯碼。在具體處理時，定時器計數(shù)器采用中斷方式工作，對時鐘的形成在中斷服務(wù)程序中實現(xiàn)。在主程序中只需對定時器計數(shù)器初始化、調(diào)用顯示子程序和控制子程序。另外，為了使用方便，設(shè)計了簡單的按鍵，可以通過按鍵實現(xiàn)時、分的調(diào)整，這樣在主程序中就加入了鍵盤設(shè)置子程序。時制式為24小時制。1采用LED數(shù)碼管顯示時、分，秒采用數(shù)字顯示。2具有方便的時間調(diào)校功能。3計時穩(wěn)定度高，可精確校正計時精度。2總體方案設(shè)計5.2實現(xiàn)時鐘計時的基本方法利用C51系列單片機的可編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)時鐘計數(shù)。計數(shù)初值計算：把定時器設(shè)為工作方式1，定時時間為50ms，則計數(shù)溢出20次即得時鐘計時最小單位秒，使用T0，方式1，50ms定時，fosc=12MHz。則初值X滿足(216-X)X1/12MHzX12rs=50000usX=15536f0011110010110000—3CB0H采用中斷方式進行溢出次數(shù)累計，計滿20次為秒計時(1秒)；從秒到分和從分到時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)。5.3數(shù)字鐘的軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖:LJMPMAINORG0003HLJMPSHIORG000BHLJMPJISHIORG0013HTMODTMOD,#01HR4,#20TH1,#255TL1,#255TH0,#3CHTL0,#0B0HLJMPFENORG001BHLJMPMIAOORG0030HMAIN:MOVMOVMOVMOVMOVMOVCLREX0CLREX1SETBET0CLRET1SETBEASETBTR0SETBTR1SETBIT0SETBIT1MOVR0,#00HMOVR1,#00HMOVR5,#00HSETBP0.1FANHUI:MOVDPTR,#TABMOVA,R0MOVB,#10DIVABMOVCA,@A+DPTRMOVP2,AMOVP1,#02HLCALLDELAYMOVP2,#0FFHMOVA,BMOVCA,@A+DPTRMOVP2,AMOVP1,#01HLCALLDELAYMOVP2,#0FFHMOVP1,#04HMOVP2,#0BFHLCALLDELAYMOVP2,#0FFHMOVA,R1MOVB,#10DIVABMOVP1,#10HMOVCA,@A+DPTRMOVP2,ALCALLDELAYMOVP2,#0FFHMOVP1,#08HMOVA,BMOVCA,@A+DPTRMOVP2,ALCALLDELAYMOVP2,#0FFHMOVP1,#20HMOVP2,#0BFHLCALLDELAYMOVP2,#0FFHJNBP0.0,ZKMOVP1,#80HMOVA,R5MOVB,#10DIVABMOVCA,@A+DPTRMOVP2,ALCALLDELAYMOVP2,#0FFHMOVP1,#40HMOVA,BMOVCA,@A+DPTRMOVP2,ALCALLDELAYMOVP2,#0FFHJNBP0.0,ZKLJMPFANHUIZK:CPLET1CPLEX0CPLEX1CPLET0CPLP0.1LJMPFANHUIJISHI:MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HDJNZR4,LOOPMOVR4,#20INCR0CJNER0,#60,LOOPMOVR0,#00HINCR1CJNER1,#60,LOOPMOVR1,#00HINCR5CJNER5,#24,LOOPMOVR5,#00HLOOP:RETIDELAY:MOVR2,#10ZJ:MOVR3,20DJNZR3,$DJNZR2,ZJRETRETORG0200HMIAO:CLREAINCR0SETBEARETIFEN:CLREAINCR1SETBEARETISHI:CLREAINCR5SETBEARETIORG0300HTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HEND5.4程序的調(diào)試過程在PROTEUS中設(shè)計硬件PROTEUS軟件使用過程如下：1）選擇元器件2）放置元器件3）連線4）添加程序5）運行仿真2、在WAVE中編寫程序，編譯、連接形成HEX文件。3、在PROTEUS中把HEX文件加載到單片機芯片上。即protues原理圖中。4、運行仿真看結(jié)果如圖：■■■■■■■■■F33TH0P3LErssmraMnp?，rEra.wxdE*BFED+AQ^ADfrAQWADCiAQlWAW￡□「§*?fl5.5元器件清單元器件清單如下單片機TA89C511個按鍵BUTTON1個電阻RES500/8個10K/5個電容CAP22UF/2個33pF/1個晶振CRYSTAL1個LED數(shù)碼管7SEG-MPX8-CA-BLUE（CA:共陽，CC:共陰）1個地GRAND電源POWER

六、心得體會為期一周的單片機課程設(shè)計讓我們受益匪淺.此次課程設(shè)計軟件與硬件相結(jié)合，考察了我們的焊接水平與編程能力.對于我們應(yīng)用電子技術(shù)的學(xué)生而言焊接是不成問題，也很順利；可到了編程時就出現(xiàn)了很大的障礙,先開始的顯示時鐘還算順利，下面的報警部分就花費了相當(dāng)長的時間，還有加上報警時的音樂也是我們到圖書館里查閱資料由匯編轉(zhuǎn)化成C語言得來的.本來還以為編程會很簡單的,等到實際操作起來才知道它的復(fù)雜性，沒有想像中的那么得心應(yīng)手，理解流程是有思維的前提.單片機是我們上學(xué)期開設(shè)的課程，所以很多專業(yè)知識也都忘記了.不過經(jīng)過我們一步步的努力，花費的時間與精力終于沒有白費，效果漸漸地出現(xiàn)了.其實本身程序的思維是正確的，只是步驟中有點小錯誤,所以導(dǎo)致整個程序的結(jié)果很亂,在仔細修改程序之后，終于一步步地達到效果了.我們將各個部分的程序編好后怎么都連不起來，出不了預(yù)期的效果.對于硬件在編程過程中PCB板的接觸又是一個頭疼的問題,在進行編譯的時候，數(shù)碼顯示管上什么都沒有，按一下旁邊與之相連的元器件時就有顯示了，所以也花費了好多時間在PCB板的重新焊接上.對于軟件我們在時鐘完成后