單片機課程設計數(shù)字鐘報告

1、單片機課程設計正文數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時,分,秒，數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用,使得數(shù)字鐘的精度,遠遠超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應用，有著非常現(xiàn)實的意義。二、 題目及要求 設計一個多功能數(shù)字鐘，使其具有以下功能：

2、1、 由晶振電路產(chǎn)生標準秒信號。2、 能夠顯示時、分、秒：完成顯示由秒00一直加1至59，再恢復為00；分加1，由00至01，一直加1至59，再恢復00；時加1，由00至01，一直加1到23，再恢復00。3、 要有手動快速校時、校分、秒。4、 要有報時電路（蜂鳴器每分鐘短叫一聲，一小時長叫一聲）。5、 自定義電路，設計、調試，并完成實驗報告。要求設計基于單片機的多功能數(shù)字鐘，即用單片機來實現(xiàn)課程設計。三、 總體思路數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間一致，故需要在電路上加一個校時電路。對于一般的數(shù)字鐘多會有報時功能。針對以上敘述，可整體構

3、想：標準頻率可由振蕩電路產(chǎn)生，更精確時，可由石英晶體產(chǎn)生。計數(shù)，可由2個60進制計數(shù)器，分別作為秒、分計數(shù)單元，一個24進制，作為時計數(shù)單元。計數(shù)單元同樣可采用中斷定時方式，這就需要由軟件來實現(xiàn)。對于校時部分，一般都是手動進行，通過按鍵來控制時、分、秒的快速校準。報時電路，可每小時短報時，也可設定每天的幾點準時鬧鈴。至于，顯示時間的部分可由數(shù)碼管也可由液晶顯示來完成。針對以上設計思路，可有多種設計方案。對于具體的，參考方案論證。四、 方案論證方案一：純電路設計此方案電路總方框圖如下： 圖 1 系統(tǒng)原理框圖（1）振蕩電路：振蕩電路主要是用來產(chǎn)生一固定頻率的方波，可由定時器555與RC組合具體電路

4、如下：圖 2 555與RC組成的多諧振蕩器圖但由于一般情況下，數(shù)字鐘需要較高的精確度，所以我們可以石英晶體來產(chǎn)生方波信號，電路圖如下：圖 3 石英晶體振蕩器圖振蕩器是數(shù)字鐘的核心。振蕩器的穩(wěn)定度及頻率的精確度決定了數(shù)字鐘計時的準確程度，通常選用石英晶體構成振蕩器電路。石英晶體振蕩器的作用是產(chǎn)生時間標準信號。因此，一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過分頻得到這一時間脈沖信號。（2）分頻電路：分頻電路主要是用來將振蕩器產(chǎn)生的固定頻率方波，經(jīng)一次或多次分頻得到1Hz的方波即1秒的時間。（3）計數(shù)電路：可用2個60進制計數(shù)器分別作為分、秒的計數(shù)單元，1個24進制計數(shù)器作為時的計數(shù)單元。以1Hz的方波作為秒計數(shù)的

5、CLK時鐘信號，以秒計數(shù)溢滿進位位作為分的CLK時鐘信號，以分計數(shù)溢滿進位位作為時的CLK時鐘信號。部分電路如下： 圖4 秒、分計數(shù)電路（4）校時電路：可通過手動來斷開電路工作，然后快速調節(jié)時、分、秒，調整后，系統(tǒng)再繼續(xù)計數(shù)。（5）報時電路：可設定每小時短時報時，可以分計數(shù)溢滿進位位控制蜂鳴器?；蛘呙看蔚墓潭〞r間鬧鈴。對以上電路分析知，方案一完全由硬件電路實現(xiàn)，不需軟件，也就不需編程。這也就注定了其硬件電路的復雜性，需要較高的硬件技術。因此，我們采用軟硬件結合的方法，既減少硬件電路，也可保證此數(shù)字鐘的高準確度。因此，根據(jù)現(xiàn)實情況及課題要求，我們采用方案二。具體過程見具體實現(xiàn)部分。方案二：采用A

6、T89S52單片機設計主要以52芯片為核心，可內(nèi)部或外部產(chǎn)生信號，采用中斷的方式定時。系統(tǒng)由AT89S52單片機、鎖存器74HC573、LED 數(shù)碼管、按鍵、發(fā)光二極管等部分構成，能實現(xiàn)比較精確的走時、時間的調整等功能。秒信號是由單片機內(nèi)部的定時器產(chǎn)生，通過軟件計數(shù)和軟件的譯碼，以動態(tài)掃描的方式將時間顯示在數(shù)碼管上面。通過按鍵的檢測可以控制單片機相應的動作，來達到調時的目的。五、 具體實現(xiàn)電路如下：圖 5 總體電路圖（一）、硬件設計1、電源電路：電源是單片機系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅為系統(tǒng)提供多路電壓源，還直接影響到系統(tǒng)的技術指標和抗干擾性能。AT89S52單片機和一般的數(shù)字芯片一樣，都是5V

7、電壓供電，所以可以共用一個5V電源。另外，為了提高電源的穩(wěn)定性，在離電源的最近處做好退耦處理，可用一個電容，以濾去干擾，保證電源的穩(wěn)定。2、鎖存器74HC573：74HC573包含八路D 型透明鎖存器，每個鎖存器具有獨立的D 型輸入，以及適用于面向總線的應用的三態(tài)輸出。所有鎖存器共用一個鎖存使能（LE）端和一個輸出使能（OE）端。Dn：第n路輸入數(shù)據(jù); On：第n路輸出數(shù)據(jù);當LE為高時，數(shù)據(jù)從Dn輸入到鎖存器，在此條件下，鎖存器進入透明模式，也就是說，鎖存器的輸出狀態(tài)將會隨著對應的D輸入每次的變化而改變。當LE為低時，鎖存器將存儲D輸入上的信息一段就緒時間，直到LE的下降沿來臨。當OE為低時

8、，8個鎖存器的內(nèi)容可被正常輸出；當OE為高時，輸出進入高阻態(tài)。OE端的操作不會影響鎖存器的狀態(tài)。操作電壓范圍：2.0V6.0V。低輸入電流：1.0uA下圖為74HC573的引腳圖：3、 數(shù)碼管顯示電路：要同時使得6個數(shù)碼管點亮，所需的IO口是很多的。為了節(jié)省單片機的IO口，通常采用動態(tài)掃描的顯示方法，將每個數(shù)碼管的同名段連在一起，分6次向數(shù)碼管寫數(shù)據(jù)，每次對6個數(shù)碼管寫相同的數(shù)據(jù)，每次選通一個數(shù)碼管，完成掃描，通過調整、縮短掃描的時間，由于人眼的視覺暫留作用，使得人們看起來就像同時顯示一樣，以達到動態(tài)顯示的目的。部分電路如下：此處數(shù)碼管采用LG5011AH型號的共陰極接法，其管腳如下：4、AT

9、89S52單片機：其引腳如下：電源引腳：40（VCC）接+5V電源，20（GND）接地。晶振采用內(nèi)部方式。晶體振蕩器與AT89S52的接法為如圖所示，XTAL1和XTAL2腳接到12MHz的晶體振蕩器上，與兩個30pf的電容并聯(lián)，并接低電平。 19（XTAL1）,18（XTAL2） XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時鐘電路設計是采用的內(nèi)部方式，

10、即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為30F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作

11、。9（RESET）復位鍵在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平，52芯片便循環(huán)復位。復位后P0P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序。復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。本次采用了手動復位，電路如下：輸入輸出口的連接P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為

12、原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。本次設計使用P0口的P0.0P0.2來分別控制調時中的時、分、秒。電路如下 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 本次設計P1口分別接段選74HC573的29引腳，鎖存控制數(shù)碼管的點亮。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，

13、其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。本次設計使用P2口的P2.0P2.5分別接位選74HC573的27腳，控制數(shù)碼管輪流點亮。此外，我們同樣用P2.7口控制蜂鳴器的報時。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3

14、口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。本次使用了P3的P3.1P3.2分別控制段選和位選。蜂鳴器的使用蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。其中蜂鳴器電路中三極管的作用是放大聲音信號.三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當基極電壓UB有一個微小的變化時，基極電流IB也會隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電

15、極電流IC會有一個很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。具體電路如下：（二）、軟件實現(xiàn)利用C語言編程如下（部分說明已注釋）：/*P1口接段選，P2口接位選（P2.0到P2.5），段選letch接P3.1，位選letch接P3.2*/#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int void SYSCLK_Init (void);void Port_Init(

16、void);void delay();sbit dula = P31;sbit wela = P32;sbit alarm = P27;sbit key1=P00;sbit key2=P01;sbit key3=P02;uchar code duan=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,/共陰極數(shù)碼管的顯示譯碼 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;uchar code wei=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf; /段選編碼uchar i,j; /定義循環(huán)變量uchar sec1=0

17、,sec2=0,min1=0,min2=0,hour1=0,hour2=0,sec=0,min=0,hour=0; /定義代表時分秒的變量uchar con=0;uint ms10; /定義10ms定時變量keyscan() /調時按鍵處理函數(shù) EA=0;if(key1=0)delay();delay();if(key1=0)while(!key1);sec+;if(sec=60)sec=0;if(key2=0)delay();delay();if(key2=0)delay();while(!key2);min+;if(min=60)min=0;if(key3=0)delay();delay(

18、);if(key3=0)while(!key3);hour+;if(hour=24)hour=0; EA=1; void main (void) alarm = 0; TMOD=0x02; TH0=0x06; TL0=0x06; EA=1; ET0=1; TR0=1; while(1) keyscan(); P2=0xff;dula=0;P1=duansec1; /*6*/顯示秒的個位dula=1;wela=0;P2=0xfe;wela=1;delay(); P2=0xff;dula=0;P1=duansec2; /*5*/ /顯示秒的十位dula=1;wela=0;P2=0xfd;wela=

19、1;delay();P2=0xff;dula=0;P1=duanmin1; /*4*/ /顯示分的個位dula=1;wela=0;P2=0xfb;wela=1;delay();P2=0xff;dula=0;P1=duanmin2; /*3*/ /顯示分的十位dula=1;wela=0;P2=0xf7;wela=1;delay();P2=0xff;dula=0;P1=duanhour1; /*2*/ /顯示時的個位dula=1;wela=0;P2=0xef;wela=1;delay();P2=0xff;dula=0;P1=duanhour2; /*1*/ /顯示時的十位dula=1;wela=0;P2=0xdf;wela=1;delay(); void delay() /定義延時函數(shù)uint j,k;for(j = 0; j50; j+)for(k = 0;k5;k+);void timer0(void) interrupt 1 /使用定時器0中斷 ms10+; if(ms10