基于51单片机汇编语言的数字钟课程设计报告(含有闹钟万年历)

单片微型计算机课程设计报告多功能电子数字钟姓名许伟敏学号060301021124班级电气二班指导教师林卫2009-06-25目录一：概述………………………………………………………1二：设计基本原理简介………………………………………2三：设计要求及说明…………………………………………3四：整体设计方案……………………………………………4系统硬件电路设计4系统软件总流程设计5模块划分及分析6五：单模块流程设计…………………………………………8各模块设计概述、流程图8模块源程序集合及注释13六：单模块软件测试…………………………………………23七：系统检测调试……………………………………………24硬件电路调试软件部分烧写调试八：系统优化及拓展…………………………………………26九：心得体会…………………………………………………28单片微型计算机课程设计基于汇编语言的电子数字钟概述06电气工程及其自动化2班许伟敏06030010211241系统功能分析整体流程设计及模块划分完成总结报告验收下载调试（含硬件电路调试及软件烧写调试）系统合成调试编译模块流程设计硬件电路设计模块编码测试选题课程设计流程图↑一、概述课程设计题目：电子数字钟应用知识简介：51单片机单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。作为嵌入式系统控制核心的单片机具有其体积小、功能全、性价比高等诸多优点。51系列单片机是国内目前应用最广泛的单片机之一，随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用，51系列单片机的发展又进入了一个新的阶段。在今后很长一段时间内51系列单片机仍将占据嵌入式系统产品的中低端市场。汇编语言汇编语言是一种面向机器的计算机低级编程语言，通常是为特定的计算机或系列计算机专门设计的。汇编语言保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点，其代码具有效率高实时性强等优点。但是对于复杂的运算或大型程序，用汇编语言编写将非常耗时。汇编语言可以与高级语言配合使用，应用十分广泛。ISPISP（In-SystemProgramming）在系统可编程，是当今流行的单片机编程模式，指电路板上的空白元器件可以编程写入最终用户代码，而不需要从电路板上取下元器件。已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。本次课程设计便使用ISP方式，直接将编写好的程序下载到连接好的单片机中进行调试。选题目的及设计思想简介：课程设计是一次难得的对所学的知识进行实践的机会，我希望通过课程设计独立设计一个简单的系统从而达到强化课本知识并灵活运用的目的。电子数字钟是日常生活钟随处可见的简单系统。对电子数字钟的设计比较容易联系实际并进行拓展，在设计中我将力求尽可能跳出课本的样板，从现实生活中寻找设计原型和设计思路，争取有所突破。如图所示便是我本次课程设计流程图，设计的整个过程运用自顶向下分析、自底向上实现的办法进行设计，借鉴在软件工程中学习到的软件设计流程和规范来完成系统设计并在设计过程中体会软件设计的流程。单片微型计算机课程设计基于汇编语言的电子数字钟设计基本原理简介06电气工程及其自动化2班许伟敏06030010211242二、设计基本原理简介数字钟的设计首先要保证其走时尽可能准确，其次再根据人们日常的使用习惯来设定其附加功能。在设计中利用单片机定时计数器来完成走时并用两组输出口控制数码管来显示；通过编程向某一输出口输出方波实现报时及闹铃；利用输入端口外接各种开关来完成对走时及显示的控制（如预置时间等）。在设计中需要用到许多技巧。以下为我在学习单片机课程中总结的一些设计思想或方法：占空比概念在设计中的运用如图所示的一串方波序列，导通时间同周期的比值即占空比。在用单片机控制对多个数码管的扫描显示中，数码管接收到的电压可以看成是一串方波序列，占空比控制了数码管的亮度。实际上对显示延时时间的调节就是调节数码管电压的占空比，当占空比大于一定数值的时候数码管可以显示，实验证明占空比在0.1时仍可以使数码管清晰显示。利用这个概念可以比较直观地理解显示延时的调节。CPU的分时复用单片机只有一个CPU，因此在一个时间内只能执行一条语句，要使单片机同时控制多个外部元件（比如扬声器和数码管）就必须对单片机的CPU进行分时复用，让单片机在一小段时间内连续交替执行控制多个器件的语句，从表面上看，单片机便用一个CPU控制了多个元件。本次课程设计中对整点报时和闹铃功能的实现便用到了这个概念。单片机位寻址区的使用单片机内部数据存储器由20H到2FH共有16个字节的位寻址区可以被作为程序执行过程中的状态参数，许多程序模块至于两个状态（比如闪烁与正常显示，报时与不报时等）用位寻址区中的某一位来记录程序执行状态，在需要对状态进行判断的时候十分方便并且节约空间，一个字节便可以判断八个状态，而非位寻址区的地址记录程序状态时可能需要先进行变换，增加了执行成本且容易出错。检测开关时需要注意的问题对于用各种开关控制程序执行状态的程序设计中，需要注意实时地进行开关的检测，以确保一旦有开关动作，程序状态立即随之改变。此外，在用多个开关控制不同执行状态时，应注意设置开关检测的优先级以防止多个开关同时按下时出现错误。系统资源分配与使用单片机有许多资源是有限的不能滥用，比如定时计数器T,外部中断等，在设计一个多模块程序时，要注意先做一个整体规划，把稀缺资源用在昀需要用的地方。此外在有多个模块时，要注意模块间的数据传递，比如累加器A和进位标志C,在使用时要注意不能让前一个模块的数据对下一个模块产生不希望有的影响。在模块间的数据传递比较多时昀好用固定的内部数据存储器，以避免冲突发生错误。单片微型计算机课程设计基于汇编语言的电子数字钟设计要求及说明06电气工程及其自动化2班许伟敏06030010211243三、设计要求及说明㈠设计要求：基于单片机电路，借鉴生活中常见的电子钟的功能，结合课本的要求使用汇编语言设计一个简单的电子钟系统。要求使用简便，功能实用,错误少，有一定创新性。㈡电子数字钟实现的主要功能：①实现正常走时（秒→分→时→日→月→年进位）②能够预置时间和日期③能够自动区分平闰年和大小月④具有闹铃及设定闹铃时间功能⑤具有整点报时功能⑥具有生日提醒功能，能够预置生日时间⑦在任何一种预置状态下，预置项目会闪烁显示㈢其它设计说明①优先级：预置闹铃报时生日提醒正常显示，即预置状态下闹铃、报时功能及生日提醒功能都无效②生日时间到五个数码管显示“HAPPY”③生日显示状态下，按下中断INT0恢复正常显示且此后只有在下更改生日日期或第二年生日显示才有效。④正常显示状态下按下中断INT0进入预置状态，再按一次恢复。⑤用数码管（K0,K1）控制显示状态：00:时间，01：闹铃时间，10：日期，11：生日时间且显示样板如下图所示:⑥预置由拨码开关K2/K3/K4分别控制数码管12/34/56显示值，预置优先级：LED34LED12LED56(相应数码管显示的项目，显示状态下才能预置)⑦整点报时声音为59分51、53、55、57秒的后半秒报四声低音，59秒的后半秒报一声高音⑧闹铃每次响一分钟⑨不论是预置状态还是正常走时状态均能够自动区分平闰年和大小月⑩闹铃使能由拨码开关K5控制并实时显示生日：6月1日生日，最后两位bd为birthday的缩写闹铃：于早晨6点10分响，最后一位为一表示使能有效时间：12点39分45秒日期：08年2月29日单片微型计算机课程设计基于汇编语言的电子数字钟整体设计方案06电气工程及其自动化2班许伟敏06030010211244四、整体设计方案㈠硬件电路设计系统硬件电路根据系统功能可知，需要六个数码管，一个外部中断INT0，一个扬声器，由此结合单片机课程学习中对实验面板的了解，做出如下电路：如图，晶振频率12MHz,拨码开关数值由P0口读入；P2口的输出作为控制数码管的段控信号，经74LS573即8位数据锁存器接到数码管中。数码管采用共阴接法（图中未标示）;P1.0-P1.5作为数码管的位控信号输出端；开关W2经一个基本RS锁存器接入INT0，每按一次开关INTO取反一次，按两次输入一个下降沿；扬声器由P1.6口控制。单片微型计算机课程设计基于汇编语言的电子数字钟整体设计方案06电气工程及其自动化2班许伟敏06030010211245㈡系统软件总流程设计根据系统要求，设计出系统软件总流程图如下以T0作为正常走时的计时器，T1作为预置状态下预置项目值自动跳升的控制计时器，INT0作为设定预置及清楚生日信号的控制按钮设计使每一轮显示（即六个数码管都显示一次）便检测一次开关使YYYNNN闹铃/报时？预置有效？生日信号？初始化开关检测并将要显示的项目送入显示缓存预置项目闪烁显示其余项目正常显示正常显示显示生日祝福HAPPY闹铃/报时T0中断走时（进位秒→分→时→日→月→年）T1预置时间/日期/闹铃时间/生日日期INT0中断设定（预置信号设置/清除；生日标志清除）软件系统总流程图↑单片微型计算机课程设计基于汇编语言的电子数字钟整体设计方案06电气工程及其自动化2班许伟敏06030010211246上图的“检测开关值→判断并显示→检测开关值”的循环时间大约为10ms,即每隔10ms检测一次开关值，每个数码管接收到的电压信号占空比大约为1/7，确保数码管正常显示。三个中断源中断程序执行时间每次均为几十毫秒，基本不影响主程序的显示及闹铃输出。中断优先级T0INT0T1,首先确保走时尽可能的准确，其次由于T1的开启和关闭是由INT0进行控制的，故INT0优先级较高。此外有优先级“预置显示闹铃整点报时生日显示”，由于预置显示是人为控制的故优先级最高，考虑到日常生活中假如闹铃或整点报时被生日显示覆盖可能使影响到人们的日常生活故设定生日优先级最低，且闹铃最多影响生日信号一分钟。闹铃和整点报时不影响正常的时间等的显示。㈢模块划分及分析根据系统功能将模块划分如下ONE:初始化程序模块进行资源分配（EQU,BIT伪指令），设定初值，各中断初始化TWO:开关检测模块检测开关号，将要显示值送入显示缓存THREE:显示主程序显示显示缓存中值，并进行生日，闹铃，报时判断SEVEN:显示生日祝福HAPPY程序经显示主程序判断生日时间到要执行的显示HAPPY程序(其实可以认为是显示主程序的一部分)EIGHT：闹铃及整点报时判断程序判断是否闹铃或报时，如果是则CPLP1.6且忽略生日信号，反之则继续执行后续语句单片微型计算机课程设计基于汇编语言的电子数字钟整体设计方案06电气工程及其自动化2班许伟敏06030010211247NINE:中断（TO）计时程序包含了秒→分→时→日→月→年进位以及判断大小月及平闰年以及生日标志设定TEN:中断预置程序控制预置项目的自动加计数的延时时间，并能判断大小月及平闰年ELEVEN:中断（INT0）控制程序控制预置的开/关及生日信号的清楚TEWLVE：延时程序用于闪烁时的数码管亮度控制模块划分中遇到的问题及解决:模块划分的过程中遇到的问题不多，只做了一个比较大的修改。刚开始设置模块的时候并没有设定显示缓存LED12、LED34、LED56而是将主显示模块THREE分成四个部分分别实现对时间、日期、闹铃、生日的显示(编号FOUR、FIVE,SIX便是删去的另外三个部分的程序名)并通过检测开关决定跳转到哪一个部分去执行，但经过分析发现这样做极大地浪费了存储空间而设置显示缓存后，只需要在检测开关后将相应要显示的数据送入显示缓存并在主程序中对显示缓存进行显示即可，这样做大大地缩减了程序存储空间而程序可读性也增强了。在程序编码完成后发现，没有必要将SEVEN显示HAPPY程序同THREE显示主程序单列开来，TWELVE延时程序也并不是必要的，并且模块的划分还有些值得商榷的地方，本报告中的程序还可以通过模块划分的优化修改得更加精简一些。单片微型计算机课程设计基于汇编语言的电子数字钟单模块流程设计06电气工程及其自动化2班许伟敏060