电 子 科 技 大 学
单片机最小应用系统
设
计
报
告
指导老师:
学 生:
学 号:
机电工程学院 20xx年5月
单片机最小应用系统设计报告
一、设计题目 .................................................. 1
二、设计内容与要求 ............................................ 1
三、设计的目的与意义 .......................................... 1
四、系统硬件图 ................................................ 1
4.1系统的硬件电路原理图 .................................. 2
4.2 各主要芯片及相应组成电路 .............................. 3
五、程序流程图 ................................................ 4
六、系统程序 .................................................. 5
七、系统说明与分析 ........................................... 12
7.1设计步骤 ............................................. 12
7.2设计内容 ............................................. 13
八、总结 ..................................................... 13
九、参考文献 ................................................. 16
一、 设计题目
多点定是数字钟的设计
二、设计内容与要求
以AT89S51单片机为核心器件，组成一个定时数字钟系统，系统显示器由四位数字型数码管组成，分别显示小时和分钟，能够随时对当前时间进行调整，并能构随时输入定时时间，在定时时间到时会有提示音提示时间已到。
三、设计的目的意义
1. 通过本课程设计的学习，掌握数码管显示电路的动态显示原理；
2. 了解到CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，如下特点:具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流，可直接驱动LED显示器；
3. 掌握单片机定时器、中断的工作原理以及动态显示的编程方法，可以设计可以调整的数字闹钟。
4. 完成系统所需的硬件设计制作，在提高实际动手能力的基础上进一步巩固所学知识。
5. 进行题目要求功能基础上的软件程序编程，会用相应软件进行程序调试和测试工作。
6. 用AT89C51，CD4511设计出题目所要求的波形实现循环显示，并针对实际设计过程中软、硬件设计方面出现的问题提出相应解决办法。
四、系统的硬件电路图
4.1系统的硬件电路原理图
系统的硬件电路图如图1所示，从图中可以看到该电路主要有时钟电路、复位电路等组成。电源电路有设备提供，在原理图上不在说明，本文简单介绍电源电路的组成原理。
该图为多点定时数字钟的硬件电路图
4.2 各主要芯片及相应组成电路 1）8051单片机：
2) 时钟电路
该电路主要有电容C1、C2和晶振Y1组成。其组成原理图如图2所示，图中XTAL1为芯片内部振荡电路的输入端，XTAL2为芯片内部振荡电路的输出端。
图为时钟电路
3）复位电路
单片机通常采用的复位方式有上电复位和按钮复位两种。本次设计用的复位方式是按钮电平复位。其原理图如图3所示。当按下按钮SW时，电容对R6迅速放电，RESET端变为高电平，RESET松开后，电容通过电阻R6进行充电，RESET端恢复为低电平。
图为复位电路
五、程序流程图
该图为主程序框图
该图为中断数码管动态显示框图
六、系统的程序
SW1 EQU P3.0 ; 定义校分按钮
SW2 EQU P3.1 ；定义校时按钮
SW3 EQU P3.2 ；定义设定按钮
SW4 EQU P3.3 ；定义设定结束按钮
BUZZER EQU P3.4 ；定义蜂鸣器输出按钮 DIS EQU P2 ；定义显示器控制口
MS EQU 10H ；定义50ms计数器
SECS EQU 11H ；定义秒计数器
MINUTE EQU 12H ；定义分钟计数器
HOUR EQU 13H ；定义时计数器
DM EQU 14H ;定义显存地址
TMINUTE EQU 18H ；定义定时分单元 THOUR EQU 19H ；定义定时时单元 TTAB EQU 1AH ；时间表指针
ORG 0000H
AJMP Main ；转主程序
ORG 000BH
AJMP T0INT ；转T0定时程序
Main:MOV SP ,#60H
MOV P3,#0FFH ；将p3.0～p3.3设置为输入口 LCALL CLEAR
SETB EA ；允许中断
SETB ET0
CLR F0
MOV TMOD ,#01H ；清数码管闪亮控制标志 MOV TL0,#0B0H ；预装50ms初值
MOV TH0,#3CH
MOV B ,#50
MOV MS,#0
MOV SECS ,#0 ；预装秒初值 MOV MINUTE ,#01h ；预装分初值 MOV HOUR ,#0CH ；预装时初值 MOV TMINUTE ,#0 ；预置定时分 MOV THOUR,#6H ；预装定时时 SETB TR0 ；启动T0
LOOP1:SETB BUZZER
MOV R0,#MINUTE
LCALL SPLIT ；调用子程序 LCALL DISP ；调用显示程序 MOV A,SECS
LCALL COMP
MOV R0,#MINUTE
LCALL SPLIT
LCALL DISP
SCAN:JB SW3,LOOP1
LCALL tSet ；调用设定时间设置程序 SJMP LOOP1
tSET:LCALL CLEAR ；调用时间表清除程序
LCALL BB
SET0:MOV R0,#MINUTE
LCALL SPLIT
LCALL DISP ；调用显示子程序 JNB SW3,SET0
setb F0
MOV TTAB,#20H
SET1:MOV R0,#TMINUTE
LCALL SPLIT
LCALL DISP
JNB SW1,SETM ；判断设置分按钮是否有效 JNB SW2,SETH ；判断设置时按钮是否有效 JNB SW3,SAVE
JNB SW4,SET1
SJMP SEXIT
SETM:MOV R0,#TMINUTE
LCALL SPLIT
LCALL DISP
JNB SW1,SETM
MOV A,TMINUTE ；取定时分
ADD A,#1 ；定时分加1
DA A ； 十进制调整
MOV TMINUTE ,A ；保存定时分 CJNE A ,#60H ,SET1
MOV TMINUTE ,#0
SJMP SET1
SETH:MOV R0,#TMINUTE
LCALL SPLIT
LCALL DISP
JNB SW2,SETH ；等待SW2释放
MOV A,THOUR ；取定时时
ADD A,#1 ；定时时加1
DA A
MOV THOUR ,A
CJNE A ,#24 ,SET1
MOV THOUR ,#0
SJMP SET1
SAVE:MOV R0,#TMINUTE
LCALL SPLIT
LCALL DISP ；调用显示子程序 JNB SW3,SAVE
LCALL BB
MOV R0,TTAB ；取时间表指针 MOV @R0,THOUR
INC R0
MOV @R0,TMINUTE
INC R0
MOV TTAB,R0
CJNE R0,#60H,SET1 ；判断时间表是否存满 SEXIT:LCALL BB
CLR F0
RET
BB:MOV R5,#40H
LOOP3:MOV R6,#80H
DJNZ R6,$
CPL BUZZER
DJNZ R5,LOOP3
SETB BUZZER
RET
SPLIT:MOV R1,#DM ；显存首地址
MOV A,@R0 ；取分钟
ANL A,#0F0H ；取分钟的个位 MOV @R1,A ；送显存
INC R1 ；
MOV A,@R0
ANL A,#0F0H ；取分钟的个位 SWAP A
MOV @R1,A ；送显存 INC R1
INC R0
MOV A,@R0 ；取小时 ANL A,#0F0H ；取小时个位 MOV @R1,A
INC R1
MOV A,@R0
ANL A,#0F0H
SWAP A
MOV @R1,A ；送显存
RET
DISP: PUSH 00 ；保护现场
PUSH 01
PUSH 02
PUSH 03
PUSH ACC
MOV R0,#DM ；显示缓冲区首地址 MOV R2,#0EFH
JNB F0,DISP0
DJNZ B,DISP1
CPL F0
MOV B,#50
SJMP DISP1
DISP0:CLR F0
DISP1:ORL DIS ,#0F0H ；关显示器
MOV R3,#100
DJNZ R3,$
JB F0,HIDE
MOV A,R2 ;取位控码
ANL A,#0F0H ；屏蔽无关位
ORL A,@R0
MOV DIS ,A
HIDE:MOV R3,#200
DJNZ R3,$
INC R0 ；指向下一位显存
MOV A,R2 ；取字位码
RL A
MOV R2,A
JB ACC.0,DISP1 ；判断显示器是否扫描一遍 DEEIT:POP ACC
POP 03
POP 02
POP 01
POP 00
RET
COMP:MOV R1,#20H ；时间表首地址 COMP1:MOV A,@R1 ；取时间表的小时
CJNE A,HOUR,COMP5
INC R1
MOV A,@R1
CJNE A,MINUTE,COMP6
MOV R5,#40
MOV R4,#10
MOV R6,#30
MOV R7,#40
COMP2:MOV R0,#MINUTE
LCALL SPLIT
LCALL DISP ；调用显示程序 DJNZ R6,COMP2
MOV R6,#30
CPL BUZZER
DJNZ R5,COMP2
MOV R5,#40 ；响铃
COMP3:MOV R0,#MINUTE
LCALL SPLIT
LCALL DISP
DJNZ R4,COMP3
MOV R4,#20
CPL BUZZER
DJNZ R7,COMP3
MOV R7,#40
COMP4:LCALL DISP
MOV A,SECS
JZ COMP4
COMP5:INC R1
COMP6:INC R1
CJNE R1,#60H,COMP1
RET
CLEAR:MOV R0,#20H ；定时时间表首地址
MOV A,#0FFH
LOOP2:MOV @R0,A ；清除定时时间表
INC R0
CJNE R0,#60H,LOOP2
RET
T0INT:PUSH ACC ；保护现场
MOV TL0 ,#0B0H ；50ms定时 MOV TH0,#3CH
JB F0,LP2
JNB SW1,VERM ；判断校分按钮是否有效 JNB SW2,VERH ；判断校时按钮是否有效 LP2:INC MS
MOV A,MS
CJNE A,#3,LP3
CLR LED
LP3:CJNE A,#20,T0EXIT ；判断一秒是否到
SETB LED
MOV MS ,#0
INC SECS
MOV A,SECS
CJNE A,#60,T0EXIT ；判断秒是否等于60 MOV SECS,#0 ；秒清零
MOV A,MINUTE ；分加1
ADD A,#1 ；十进制调整
DA A
MOV MINUTE ,A
CJNE A,#60,T0EXIT ；判断分是否等于60 MOV MINUTE ,#0 ；分清零
MOV A,HOUR ；时加1
ADD A,#1 ；十进制调整
DA A
MOV HOUR,A
CJNE A,#24H ,T0EXIT
MOV HOUR ,#0
T0EXIT:POP ACC
RETi ；中断返回
VERM:MOV A,MINUTE ；取分
ADD A,#1 ；分加1
DA A
MOV MINUTE,A ；保存分
CJNE A ,#60,VERM1
MOV MINUTE,#0
VERM1:MOV SECS ,#0
POP ACC
RETi ；中断返回
VERH:MOV A,HOUR ；取时
ADD A,#1
DA A
MOV HOUR,A ；保存时
CJNE A ,#24,VERH1
MOV HOUR ,#0
VERH1:MOV SECS ,#0
POP ACC
RETi ；中断返回
END
七、系统的功能分析与说明
7.1设计步骤
1. 理解设计任务要求（通过阅读有关资料及调查研究）；
2. 对总体方案进行分析、论证；
3. 系统硬件电路的设计；
4. 系统控制软件的设计；
1) 以功能明确、相互界面能清晰分割的软件程序为基础，确定主程序流程框图；
2) 以主程序流程框图为基础，确定各模块程序算法及实现的功能，进一步
确定各模块程序流程框图；
3) 根据软件流程框图，用AT89C51汇编语言编写主程序和延时子程序；
4) 系统软、硬件的调试；
5) 编写课程设计说明书；
6) 答辩验收
7.2设计内容
1.该系统控制器有四位LED数码显示器，具有基本时钟及多点报时功能，可用于作为时间指示及多点时间提醒。
2.时间校对
在任何时候均可通过按压校时和校分按钮进行显示时间调整。每按动一下校时按钮，小时自动加1；当小时指示为24时，再加1将自动清零。每按动一下校分按钮，分自动加1，当分钟指示59时，再按动校分按钮，分钟将变为00.
3.设定定时时间
需要设定报时时间的点时，应首先按设定按钮，然后再按动校时和校分按钮，是指示的时间与要求的时间一致，再按设定按钮保存。设定完毕，最后按结束按钮退出设定状态，返回正常的计时状态。
八、总结
1、在设计系统过程中，学会用Protel 画原理图和PCB图。通过查阅相关的书籍，设计了电路原理图，经过仿真和反复的修改电路中元器件的参数得到了可行的电路图。
2、接下来是最关键的步骤——电路板的调试，软硬件相结合，开始将程序烧到硬件电路中，刚开始工作比较正常，达到了题目的要求，当程序运行几个循环后，发现开始出现错误。输出的波形比较紊乱，然后进行故障的排查，检查硬件和软件都没有问题，再进行一次调试还是不行，通过查阅CDD4511译码芯片的资料，发现问题的所在，自己将片选信号接到地上可能导致一直工作状态，出现程序紊乱的现象。
3、经过学习单片机接口实验这门课，使自己对单片机有了更深入的了解，提高了自己的动手能力。很感谢在整个课程学习中老师和师兄们的指导，以及同班同学的热心帮助。
九、参考文献
[1] 肖玲妮，袁增贵.Protel99SE.北京：清华大学出版社，2003.
[2] 江太辉.MCS-51系列单片机原理与应用[M].广州：华南理工大学出版社，2002.
[3] 何立民.单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M].北京:北京航空航天
大学出版社，1999.
[4] Protel 99SE电子工程实践基础与典型范例 谈世哲 宋一兵.电子工业出版社，2008
[5] 房小翠.单片机实用系统设计技术[M].北京：国防工业出版社，1993
[6] 刘守义.单片机应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.
[7]蔡明文 冯先成.单片机课程设计[M].华中科技大学出版社.2007
[8]胡建等 单片机原理及接口技术实践教程[M].机械工业出版社.2004
[9] 李光飞等.单片机课程设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社，
2004
[10] 潘永雄.新编单片机原理与应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.