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1、项目5 万年历的设计、仿真,5.1 工作任务5.2 理论基础5.3 工作过程5.4 能力拓展,5.1 工作任务,(1)具有实时显示年、月、日和时、分、秒功能;(2)走时准确，具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能;(3)时间与阴、阳历能够自动关联;(4)采用市电通过电源适配器供电，当市电停电时，不但万年历所有数据不丢失，且万年历照常运行(有后备电池供电，可供数年);(5)万年历设置运行到2030年。,返回,5.2 理论基础,80C51单片机内部设有两个可编程的16位定时/计数器，简称定时器O(TO)和定时器1(T1)。它们均可用作定时控制、延时以及对外部事件计数。在定时/计数器中除了两个16
2、位的计数器之外，还有两个特殊功能寄存器(控制寄存器和方式寄存器)。其逻辑结构如图5一1所示。由图可见，16位定时/计数器分别由两个8位专用寄存器组成，即TO由THO和TLO构成，T1由TH1和TL1构成，地址分别为8AH一8DH。当定时/计数器被设定为某种工作方式后，它就会按设定的工作方式独立运行，不再占用CPU的操作时间，直到加1计数器计满溢出，才向CPU申请中断。,上一页,下一页,返回,5.2 理论基础,5.2.1定时/计数器定时/计数器是一种可编程的部件，在其工作之前必须将控制字写入工作方式寄存器和控制寄存器，这个过程称为定时/计数器的初始化。1.工作方式寄存器TMODTMOD用于控制T
3、O和T1的工作方式，其各位定义如下:TMOD中各位功能如下:(1)MO,M1:工作方式控制位。可构成如表5一1所示的4种工作方式:,上一页,下一页,返回,5.2 理论基础,(2)c/T:功能选择位。c/T-0为定时器方式，c/T=I为计数器方式。(3)GATE:选通控制位。当(ATE=0时，只用软件对TRO(或TR1)置1即可启动定时器开始工作，当(ATE=1时，只有在INTO(或INT1)引脚为1，且用软件对TRO(或TR1)置1才能启动定时器工作。TMOD不能位寻址，只能用字节方式设置工作方式。复位时，TMOD所有位均为O。2.控制寄存器TCONTCON的作用是控制定时器的启动、停止以及标
4、志定时器的溢出和中断情况。定时器控制字TCON的格式如下:,上一页,下一页,返回,5.2 理论基础,3.定时/计数器的工作方式由上节可知，对TMOD中M1,M0的设置，可选择4种工作方式，这4种工作方式中除了工作方式3以外，其他3种工作方式的基本原理都是一样的。下面介绍这4种工作方式的结构、特点及工作情况。(1)工作方式0方式0是一个13位的定时/计数器。其逻辑结构如图5一2所示，以TO为例进行说明。(2)工作方式1方式1是一个16位的定时/计数器。其逻辑结构如图5一3所示，其操作几乎与方式0完全相同，唯一的差别是在方式1中，定时器是以16位二进制数参与操作，且定时时间为:,上一页,下一页,返
5、回,5.2 理论基础,(3)工作方式2方式2是能重置初值的8位定时/计数器。其逻辑结构如图5一4所示。工作方式2的定时时间为:(4)工作方式3方式3只适用于定时器TO。定时器TO在方式3下被拆成两个独立的8位计数器TLO和THO(见图5一5).,上一页,下一页,返回,5.2 理论基础,5.2.2定时/计数器应用举例使用定时/计数器前，需对其进行初始化。初始化的大致步骤如下:确定工作方式:对TMOD赋值;向定时/计数器THO,TLO或TH1,TL1写入初值;根据需要开放定时/计数器的中断:直接对允许控制寄存器IE的位赋值;启动定时/计数器工作:若用软件启动(GATE=0)，则对TRO或TR1置“
6、1;若由外部中断引脚电平启动(GATE-1)，则尚需给INTO或INT1加高电平才能启动。,上一页,下一页,返回,5.2 理论基础,5.2.3与本项目相关的指令1.逻辑或运算指令这组指令的功能是两操作数所确定的内容按位相或后，结果送到日的操作数地址中。同与逻辑一样，对于最后两条指令，当直接地址为I/o口时，也进行“读一改一写”操作。,上一页,下一页,返回,5.2 理论基础,与、或逻辑运算结合使用，可以实现对某单元内容的某些位进行交换，而其余位保持不变。2.逻辑异或运算指令同样，最后两条指令，也具有“读一改一写”功能。异或操作也是按位进行的，当两操作数相同时结果为0，不同时结果为1.,上一页,下
7、一页,返回,5.2 理论基础,任一操作数与它自身相等的数异或，结果为0;任一操作数与00 H异或，结果为操作数本身;任一操作数与OFFH异或，结果为操作数的非。3.累加器清“0”与取反指令清“0”指令:CLR A;A0取反指令:CPL A;A(A)清“0”与取反指令只对累加器A操作，它们都是单字节指令，若用上述异或指令也可以对某操作数清“0”或取反，但至少要二字节指令。80C51没有求补指令，若需进行求补计算，可用“取反加1”实现。4.移位指令RL A;左小循环RR A;右小循环,上一页,下一页,返回,5.2 理论基础,R TC A;左大循环RRC A;右大循环同样，移位指令也只对累加器A进行
8、操作。前两条指令分别将A中内容循环左移或石移一位，后两条指令分别将A中内容连同进位位CY一起循环左移或右移一位。以上移位指令的操作过程，可以用图5-7说明。,上一页,返回,5.3 工作过程,5.3.1构思学生查阅该项目相关资料，如教材、参考书目、图书、网络资源等，收集万年历信息;教师采用多媒体课件讲授该项目理论知识相关内容，为学生制作万年历奠定理论基础;学生通过与指导教师交流确定总体设计方案和各模块的设计方案。解决该项目设计，仿真和制作的疑难问题。最终完成学生工作页(如表5-2)的填写。5.3.2设计各小组集中讨论，汇总信息并整理，确定该项目的设计方案，要保证项目的可行性和可操作性。电路设计枢
9、图如图5一8所示，万年历的硬件电路图参见图5一9.,下一页,返回,5.3 工作过程,1.单片机选型2.电源、时钟电路和复位电路3.显示模块设计4.时钟模块设计5.调时模块6.软件程序设计项目的程序流程图如图5一10、图5一11所示。5.3.3项目实施1.制作秒表的电路板列出所需元件清单，如表5-3所示。,上一页,下一页,返回,5.3 工作过程,2.硬件测试3.软件测试5.3.4 项目评价以教师为主，通过教师评价、学生自评、学生互评、成果评定等四个方面对学生的项目完成情况进行综合评价;同时对项目报告进行评价;按项目的技术指标进行评价;对实施记录和实训报告进行评价;以及对学生的学习态度、工作态度、
10、团结协作精神、出勤率、敬业爱岗和职业道德进行评价。以专兼教师为主，按以下几个方面对学生完成项目的整个过程进行评价，项目考核具体内容见表5-4所示。,上一页,返回,5.4 能力拓展,在设计出的万年历的基础上，可以设计一款具有上、下课响铃功能;具有防御报警功能;具有温度计功能的多功能万年历，其硬件原理图如图5一14所示。,返回,图5一1 80C51牢时/计数器谬辑结构图,返回,表5一1 4种工作方式,返回,图5一2工作方式0逻辑结构图,返回,图5-3 工作方式1逻辑结构图,返回,图5-4工作方式2逻辑结构图,返回,图5-5工作方式3 逻辑结构图,返回,图5一6例5.3题波形示意图,返回,图5一7 移位指令操作讨程,返回,表5-2 学生工作页,返回,图5一8 电路设计框图,返回,图5-9 万年历的硬件电路图,返回,图5一10主程序流程图,返回,图5一11时间调整程序流程图,返回,图5-12 万年历仿真图,返回,图5-13 万年历调时仿真图,返回,表5-3元件清单,返回,表5-4 项目考核表,返回,图5一14 硬件原理图,返回,
