實務專題報告範本

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却毓
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1 義守大學電子工程學系專題製作計畫書電子鐘專題學生 : A 林宗福 A 張智閔 A 陳育揚指導老師 : 黃有榕中華民國年 0 5 月

3 摘要準時變成現實社會中非常重要的一件事情, 時間就是金錢, 不管是上課考試上班, 都是需要時間, 沒有時間人就會迷惘, 時間可以指引大家找到方向, 只要有了鐘錶就可以掌握時間, 也必定更有效率, 所以本專題所要做的是電子時鐘, 所使用的材料為電阻電容 IC Crystal Oscillator Transistor 二極體掃瞄式七段顯示器 Switch IC 座用這些零件所組合出來的成品, 可以運用在日常生活中, 並且由掃瞄式七段顯示器顯示

4 目錄目錄....i 圖目錄...ii 表目錄... iii 第一章緒論 1-1 研究背景研究動機研究目的...1 第二章文獻探討簡介使用說明電路動作分析電子時鐘程式碼...6 第三章預期結果及預期進度...15 參考文獻...16 i

5 圖目錄圖 (2.1) 8051 接腳圖...2 圖 (2.2) 電子鐘製作流程圖...5 圖 (2.3) 電子鐘電路圖...6 ii

6 表目錄表 (2.1) 使用材料...4 表 (3.1) 預期結果及預期進度. 15 iii

7 第一章緒論 1-1 研究背景我們都知道, 電腦的最基本組成單位是中央處理單元 (CPU) 記憶體以及 I/O, 各有其專司職責及用途在微電腦術語中, 通常我們所稱的微電腦指的是通用型微處理機晶片, 也就是說這些晶片只具有 CPU 的功能, 若想要構成一部完整的電腦系統, 則必須要搭配其它的記憶體晶片 I/O 介面晶片以及相關的支援晶片, 這些 CPU 晶片才能動作單晶片微電腦則是將 CPU 記憶體 I/O 這些單元組合在同一晶片之內, 這些晶片只需要少量的支援電路即可獨立工作, 所以單晶片微電腦又稱之為微控制器單晶片微電腦只含有少量的記憶體及 I/O 點, 以此所介紹的 8 位元 8051 除記憶體及 I/O 之外, 單晶片微電腦晶片還含有一些特殊的功能及內建電路, 包括硬體中斷計時器 LCD 液晶顯示器串列通信介面類比 / 數位轉換器數位 / 類比轉換器 PWM 信號輸出等等, 這些電路無非是要滿足一些特殊的設計需求 [1] 1-2 研究動機第一次摸到這顆 8051 時, 是在系上修習實驗課這門課的時後當時就覺得很神奇, 這顆 IC 可以重複燒錄,8051 可以在實際應用上佔有一席之地單晶片系統, 優點不外乎體積小, 省電, 速度快儘管它功能有限, 但是運用在控制家電配合 8051 組語大致上可以解決大部分的問題, 雖然它沒有華麗的介面, 但是易於使用組合語言控制, 速度也快, 也讓這一片小小的 IC, 在單晶片界頂出一片天由於沒有家電可以控制, 於是想挑戰在 8051 上設計一個時鐘, 希望能藉這個專題, 讓我更熟析 8051 這顆 CPU 的控制 [1] 1-3 研究目的藉由本次專題的過程中把系上所學的知識用在上面, 而這次所要製作的是電子時鐘, 它便是把微電子領域與系統整合領域所學到的知識運用在一起所做出來的成品, 藉由掃瞄式七段顯示器來顯示出時間 [1] 1

第二章文獻探討 2-1 8051 簡介 : 1. 8 位元的 CPU 2. 4KB 的 ROM 3. 128B 的 RAM 4. 32 條 I/O 線 5.

8 第二章文獻探討簡介 : 1. 8 位元的 CPU 2. 4KB 的 ROM B 的 RAM 條 I/O 線 5. 兩個 16 位元的計時 / 計數器 6. 兩層優先權, 五個中斷來源 7. 全雙工的串列傳輸 8. 振盪器及時脈電路圖 (2.1) 8051 接腳圖 2

9 8051 單晶片的接腳名稱與功用,8051 總共有 40 支接腳,4 個 8 位元雙向 I/O, 其中 PORT3 除了可以當作 I/O 以外, 也兼具其他特殊功能 [2] 1. VCC: 接正電源 5V 2. GND: 接地 3. PORT0: 可做一般 I/O 使用, 當作輸入或輸出時應在外部接提升電阻, 外部記憶體擴充時, 當作資料匯流排 (D0~7) 及位址匯流排 (A0~7) 由 ALE 接腳輸出信號分時複用 4. PORT1: 一般 I/O 使用, 內部設有提升電阻 5. PORT2: 一般 I/O 使用, 內部也有提升電阻, 外部記憶體擴充時, 當作位址匯流排 (A8~15) 使用 6. RST: 晶片重置信號輸入腳, 只要輸入一高電位脈衝, 大於 2 個機械週期, 就可以完成重置動作 7. ALE/PROG: 接外部記憶體時, 位址栓鎖致能輸出脈衝, 利用此信號將位址栓鎖住, 以便取得資料碼未接外部記憶體時, 有 1/6 石英晶體的振盪頻率, 可做為外部時脈在燒錄 PROM 時, 此接腳也是燒錄脈波之輸入端 8. PSEN: 當作程式儲存致能外部程式記憶體之讀取脈波, 在每個機械週期會動 2 次, 外接 ROM 時, 與 ROM 的 /OE 腳連接 9. EA/VPP: 接高電位時, 讀取內部程式記憶體 ; 接低電位時, 讀取外部程式記憶體欲燒錄內部 EPROM 時, 利用此腳接收 12 伏特之燒錄供應電壓 10. XTAL1, XTAL2: 接石英晶體振盪器, 工作機械週期 = 石英晶體 /12 3

10 2-2 使用說明 1: 當電源被開啟時, 電路會重置 89C51,LED 顯示器將顯示 12:00 2:SW1 即左邊按鈕為控制時, 由於 1 天 24 小時, 則按 24 次後會自動歸零 3:SW2 即右邊按鈕為控制分, 由於 1 小時 60 分鐘, 則按 60 次後會自動歸零 4:SW3 即左上角按鈕為重置, 於按下後顯示 12:00 表 (2.1) 使用材料電阻 10kΩ *1 1kΩ *2 330Ω *4 100Ω *8 電容 470uF/25V *1 470uF/16V *1 10uF/25V *1 1uF/50V *1 220pF *2 IC Ua7805 *1 AT89C2051(20pin) *1 74LS247 *1 74LS132 *1 Crystal Oscillator MHz *1 Transistor CS9012 *4 二極體 1N4002 *1 掃瞄式七段顯示器 4 字共陽極 *1 Switch SW-PB *3 IC 座 20P *1 16P *1 14P *1 4

11 圖 (2.2) 電子鐘製作流程圖 2-3 電路動作分析 1: 開機時,89C2051 第 1 隻接腳會輸入一個由電阻和電容暫態動作產生的正脈衝來重置 89C2051 2: 在外部的 24MHz 在經過除頻後, 變成 0.5uS 的機械週期 3: 本電路是利用掃描的方式顯示七段顯示器, 先送出掃描信號在送出信號, 而因人類視覺暫留的現象, 看不出有掃描的動作, 其掃描頻率為 200Hz 4: 其掃描信號由 P1.4,P1.5,P1.6,P1.7 來輸出, 而 9012 電晶體來定址掃描式七段顯示器 5:74LS247 為共陽極七段顯示器的解碼器, 其 BCD 碼由 P1.0,P1.1,P1.2, P1.3 送出經 74LS247 送至各七段顯示器 [1] 5

圖 (2.3) 電子鐘電路圖 2-4 8051 電子時鐘程式碼 MinuiteKey.reg p3.0 ; 分調整按鍵 HourseKey.reg p3.1 ; 時調整按鍵 SecLed.

12 圖 (2.3) 電子鐘電路圖電子時鐘程式碼 MinuiteKey.reg p3.0 ; 分調整按鍵 HourseKey.reg p3.1 ; 時調整按鍵 SecLed.reg p3.7 ;Sec Flash Led OneSec.equ 30h ;OneSec 為計時 1 秒的計數器 6

13 Hourse.equ 31h ; 時暫存器 Minuite.equ 32h ; 分暫存器 Second.equ 33h ; 秒暫存器 ScanCounter.equ 34h ; 掃描計數器 ScanCode.equ 35h ; 掃描碼暫存器 (1110->1101->1011->0111->1110->..) DisplayBuffer.equ 36h ; 時鐘顯示緩衝器 (36h~39h, 共四個位元組 ) org 0 jmp Reset org 0bh jmp Timer0 ;Timer0 產生中斷後跳至 Timer0 副程式執行 Reset: mov sp,#5fh ; 設定堆疊由 60H 開始. Start: mov ScanCounter,#0 ; 設定 scancount 的初值為 00h, 即從 d0 顯示器開始掃描 mov ScanCode,# b; 設定由第 1 個顯示器開始顯示 (0 代表顯示器動作 ) mov Hourse,#12h ; 設定重置後時鐘由 12:00:00 開始走 mov Minuite,#00h ; mov Second,#00h ; mov tmod,# b ; 設定 Timer0 工作模式為 Mode1 mov th0,#>(2** );? 設定 Timer0 計時個脈波後產生中斷 mov tl0,#<(2** ) 7

14 setb tr0 ; 啟動 Timer0, 開始計時 mov OneSec,#200 ; 設定 OneSec 的內容為 200, 每當 Timer0 中斷 ; 一次就將它減 1, 當 OneSec 的內容被減到 0 ; 時, 表示中斷 200 次, 即 200 * 5ms = 1 秒. CheckMinuiteKey: jb MinuiteKey,CheckHourseKey ; 檢查按鍵 MinuiteKey 是否被按下, 若有則 ; 往下執行分調整 ( 加 1) 的動作, 若沒有繼續檢查 ;HourseKey 鍵 mov a,minuite ; 將分加 1 add a,#1 ; da a ; mov Minuite,a ; cjne a,#60h,debounce_1; 檢查分是否已到達 60, 若沒有則跳去防彈跳副程式 mov Minuite,#0 ; 若分已達 60 則將分調整為 0 26 Debounce_1: call Delay ; jnb MinuiteKey,$ ; 檢查按鍵 MinuiteKey 鍵是否已放掉, 若已放掉則離開 CheckHourseKey: jb HourseKey,CheckMinuiteKey ; 說明同上 8

15 mov a,hourse ; 說明同上 add a,#1 da a mov Hourse,a cjne a,#24h,debounce_2 mov Hourse,#0 Debounce_2: call Delay jnb HourseKey,$ jmp CheckMinuiteKey ;============================= ;== 延時副程式 == ;============================= Delay: mov r6,#100 $1: mov r7,#250 $2: djnz r7,$2 djnz r6,$1 ret ;============================= 9

16 ;== 計時中斷副程式 == ;============================= ; 計時採用 Timer0 Mode 1 ;(@fosc=12mhz One Cycle Time = 1us) Timer0: mov TH0,#>(2** ); 設定 Timer0 計時個脈波 mov TL0,#<(2** );? 計時個脈波共需 10000*0.5us=5ms 時間 push acc push psw setb rs0 ; 設定 Timer0 工作在暫存器庫 1(BANK 1) clr rs1 djnz OneSec,NoOneSecond; 將 OneSec 內容減 1, 判斷是否為 0, 若不為 ;0 則跳至 NoOneSecond mov OneSec,#200 ; 設定 OneSec 的內容重設為 200 (1 秒 ) cpl SecLed ;Falsh Sec Led (One Time / 0.5 Sec) call Clock ; 呼叫時鐘副程式 27 NoOneSecond: mov a,onesec cjne a,#100,nosecflash 10

17 cpl SecLed ;Flash Sec Led (One Time / 0.5 Sec) NoSecFlash: call ClockDisplayBuffer; 呼叫時時鐘顯示緩衝器調整副程式 call ScanDisplay ; 呼叫掃描顯示副程式 pop psw pop acc reti ; 回到主程式 ;============================ ;== 顯示副程式 == ;============================ ; 將位於 DisplayBuffer 中的時鐘 ScanDisplay: mov r0,#scancounter ; mov a,@r0 ; 根據 ScanCounte 的內容, 計算出目前要顯示的資料位 add a,#displaybuffer; 址 ((ScanCounte)+#DiplayBuffer), 計算出來之後 mov r1,a ; 放進 R1 mov a,scancode anl a,#0fh swap a ; 將顯示的位置 (ScanCounte) 與顯示的資料 ( 由 R1 指定 ) orl a,@r1 ; 合併成一個位元組 ( 高 4 位元為 ScanCounte, 低 4 位元為 11

18 mov p1,a ; 顯示資料 ), 將此資料由 P0 輸出 mov a,scancode ; rl a ; 將掃描碼的內容左移 ( 因為 4 個顯示器須輪流顯示 ) mov ScanCode,a ; mov r0,#scancounter ; ; 將 scancount 的內容加 1, 即指到下一個顯示器 ; 檢查 scancount 的內容是否已加到 4, 若還沒有則跳至 ;NotOver( 只有 4 個顯示器 ) ; 若已顯示到第 4 個顯示器 (scancount=4), 則將其重設 ; 為 0, 重回到 Do 顯示. mov ScanCode,# b; 重回到第 1 個顯示器顯示 NotOver: ; ret ;============================ ;== 時鐘副程式 == ;============================ Clock: mov a,second ; add a,#1 ; 將秒加 1, 並做 BCD 調整 28 12

19 da a ; mov Second,a cjne a,#60h,notoverflow; 判斷秒是否已加到 60H, 若不是則離開 mov Second,#0 ; 若是就將秒清除為 0 mov a,minuite ; 將分加 1, 並做 BCD 調整 add a,#1 da a mov Minuite,a cjne a,#60h,notoverflow; 判斷分是否已加到 60H, 若不是則離開 mov Minuite,#0 ; 若是就將分清除為 0 mov a,hourse ; 將時加 1, 並做 BCD 調整 add a,#1 da a mov Hourse,a cjne a,#24h,notoverflow; 判斷時是否已加到 24H, 若不是則離開 mov Hourse,#0 ; 若是就將時清除為 0 NotOverFlow: ret ;============================ ;== 時鐘顯示緩衝器調整 == 13

20 ;============================ ClockDisplayBuffer: mov r0,#displaybuffer mov a,minuite ; 分的個位數存入 DisplayBuffer 位址 anl a,#0fh inc r0 ; 分的十位數存入 DisplayBuffer+1 位址 mov a,minuite anl a,#0f0h swap a inc r0 ; 時的個位數存入 DisplayBuffer+2 位址 mov a,hourse anl a,#0fh inc r0 ; 時的十位數存入 DisplayBuffer+3 位址 mov a,hourse anl a,#0f0h swap a 14

21 ret END ; 程式結束 [1] 第三章預期結果及預期進度表 3.1 預期結果及預期進度月次 5 月 6 月工作項目規劃電路利用 Orcad 繪製電路圖撰寫電子時鐘程式碼程式碼除錯全計畫報告撰寫完成進度 40 % 55 % 有標示黑圈的是有完成的 15

22 參考文獻 : [1] 作品專題報告 [2] 英特爾

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<4D F736F F D20B3E6B4B9A4F930365F32A443AC71C5E3A5DCBEB9B1B1A8EE2E646F63> 七段顯示器控制電路四位數 _ 使用解碼器驅動 +5 V 10 uf 8.2 k 12 MHz 20 pf 1 2 3 4 5 6 7 8 9 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RESET 10 P3.0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 XTAL2 XTAL1