數(shù)字式電子鐘設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)摘要單片機(jī)因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個(gè)芯片上而得名，就是把中央處理器、 隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及I/O接口電路等部件集 成在一個(gè)芯片上。基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘精確度較高，因?yàn)樵诔绦虻膱?zhí)行過程中，任何指令都不影響定時(shí)器的正常計(jì)數(shù)，即便程序很長也不會(huì)影響中斷的時(shí)間。本設(shè)計(jì)使用12MHZ晶振與單片機(jī)AT89C52相連接，以AT89C52芯片為核心，采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示，通過使用該單片機(jī)，加之在顯示電路部分使用74HC244驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)在6個(gè)LED數(shù)碼管上顯示日期、時(shí)間、定時(shí)、鬧鈴，通過 6個(gè)按 鍵實(shí)現(xiàn)設(shè)置日期、進(jìn)行調(diào)時(shí)、設(shè)定鬧鈴、倒計(jì)時(shí)等功能，在實(shí)現(xiàn)各

2、功能時(shí)數(shù)碼管 進(jìn)行相應(yīng)顯示，鬧鈴或定時(shí)時(shí)間到時(shí)蜂鳴器響， 按下鬧鈴鍵或定時(shí)鍵時(shí)，聲音停 止。軟件部分用C語言實(shí)現(xiàn)，分為顯示、延遲、調(diào)時(shí)、鬧鈴、定時(shí)、調(diào)整日期等 部分。通過軟硬件結(jié)合達(dá)到最終目的。關(guān)鍵詞：電子鐘；單片機(jī)；動(dòng)態(tài)掃描；C語言目錄1引言 32整體設(shè)計(jì)思路及其方案的選擇 43主要元件的使用方法 43.1 AT89C52 單片機(jī) 53.2 74HC244 驅(qū)動(dòng)器 53.3 DS18B02液晶顯示 64 電路設(shè)計(jì) 74.1整體設(shè)計(jì) 74.2 分塊設(shè)計(jì) 74. 2.1輸入部分 74. 2.2 輸出部分（顯示電路） 84. 2.3晶振與復(fù)位電路： 95 程序設(shè)計(jì) 95.1程序思路 95.2 程序

3、設(shè)計(jì)步驟 105.3 程序的主要模塊 105.3.1延遲程序 105.3.2 中斷服務(wù)子程序 115.3.3 主程序 115.3.4 顯示程序 115.3.5 鬧鈴程序 126功能仿真 126.1軟件介紹 126.2 仿真過程 12參考文獻(xiàn) 14單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)1引言單片機(jī)因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個(gè)芯片上而得名，就是把中央處理器、 隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及I/O接口電路等部件集 成在一個(gè)芯片上。單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視 和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機(jī)具有體積小、功能多、價(jià)格低廉、使用方 便、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。因

4、此，它應(yīng)用廣泛前景美好，它的實(shí)用性大大地提高 了我對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的興趣。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)日期、時(shí)、分、秒，數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，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(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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?cái)U(kuò)展了鐘表的報(bào)時(shí)功能。數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?，廣泛應(yīng)用于家庭、 車站、碼頭、劇院、辦公室等場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作帶來極大的方便。 不僅如此，在現(xiàn)代化的進(jìn)程中，也離不開電子鐘的相關(guān)功能和原理， 比如機(jī)械手 的控制、家務(wù)的自動(dòng)化、定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定 時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘

5、箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自 動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。而且是控制的核心部分。因 此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方法有多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘， 也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘 還可以利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有特點(diǎn)，其中，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，便于功能擴(kuò)充， 精確度高等特點(diǎn)2整體設(shè)計(jì)思路及其方案的選擇 整體設(shè)計(jì)思路首先由單片機(jī)的定時(shí)器P3 口在一定的時(shí)間里產(chǎn)生一個(gè)中斷，這時(shí)單片機(jī)由 這個(gè)中斷信號(hào)進(jìn)行判斷處理，然后由液晶顯示進(jìn)行時(shí)間的顯示。按鍵輸入

6、部分的輸入信號(hào)也通過單片機(jī)處理，然后由液晶顯示其需要顯示的結(jié)果。 及其方案的選擇方案一：利用時(shí)鐘芯片給單片機(jī)輸入時(shí)鐘信號(hào)芯片信號(hào)：PCF8583此芯片可以對(duì)時(shí)鐘、鬧鐘、日歷進(jìn)行調(diào)整，且 精準(zhǔn)度比較高，可以精準(zhǔn)到1/100秒。方案優(yōu)點(diǎn)：走時(shí)精度高，編程時(shí)無需考慮各部分運(yùn)行時(shí)的時(shí)間干擾， 方案缺點(diǎn)：硬件電路要稍微復(fù)雜點(diǎn)，軟件編程時(shí)要加部分芯片的程 序。方案二：直接利用單片機(jī)本身的定時(shí)器中斷進(jìn)行時(shí)間的走時(shí)方式0:不推薦方式1： 16位計(jì)數(shù)器，常用方式2:自動(dòng)重裝初值的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式3： T0相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器方案優(yōu)點(diǎn)：不需要其它芯片就可以進(jìn)行時(shí)鐘的走時(shí)，并且精準(zhǔn)度可以到1/100

7、秒。方案缺點(diǎn)：精準(zhǔn)度越高誤差越大方案三：禾I用程序的延時(shí)進(jìn)行時(shí)鐘的走時(shí)用for循環(huán)for(j=148;j0;j-);延時(shí)一毫秒來確定時(shí)間方案優(yōu)點(diǎn)：簡單、經(jīng)濟(jì)，軟件稍微簡單方案缺點(diǎn)：走時(shí)不精準(zhǔn)，且在時(shí)間的走時(shí)過程中不確定因素太多綜上信息，我選擇方案二，因?yàn)榉桨笩o需在硬件上添加一塊時(shí)鐘芯片，軟件上也無需添加一段時(shí)鐘芯片的啟動(dòng)程序，軟件、硬件的調(diào)試都要稍微簡單點(diǎn)，雖然精準(zhǔn)度要比方案一的差，但是我不需要那么高的精準(zhǔn)度，所以我覺得方案二比較適合。3主要元件的使用方法下面就本次設(shè)計(jì)中用到的主要元件的所有功能進(jìn)行簡單的介紹，包括AT89C52單片機(jī)、74HC244芯片、DS18B20液晶顯示特性和用法3.1

8、 AT89C52 單片機(jī)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)如下:U1XTAL1XTAIL2:RSTPO.Qi/ADO P0.1/AD1 Fa.2/AD2 FO.S/AMt P0.4/AM pa.s/Aiw PO.0/AD6* Pa.7/AD7FSENALEIEAP2Q礙P2.1W 陀立悶0 P2.3/A11 F2.MA12F2.OA14P2.7ZA1521222324252527P 1.0 P1.1IP 1.2IP 1,3IP1.4F1.5F1.6IP 1.7P3.0/RXIP3.1H2 P3,2/INTQP3.3/INT1P3.4fTO2SP3IOZU1314F3.5/T1A.T89C5.-1 圖3.1.1單片機(jī)

9、引腳圖在使用時(shí)VCC接電源電壓，GND接地。PO, P1, P2, P3可作為輸入或輸出 端口，RST是復(fù)位輸入，接復(fù)位電路。XTAL1和XTAL2接復(fù)位電路。這些可以在 硬件設(shè)計(jì)部分體現(xiàn)出來。3.2 74HC244 驅(qū)動(dòng)器匡174HC244芯片的功能如果輸入的數(shù)據(jù)可以保持比較長的時(shí)間（比如鍵盤），簡單輸入接口擴(kuò)展通常使用 的典型芯片為74HC244由該芯片可構(gòu)成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。74HC244芯片的引腳排列如圖1所示。74HC244芯片的引腳74HC244芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器， 使用時(shí)可分別以1C和2G作為它們 的選通工作信號(hào)。當(dāng)1/OE和2/0E都為低電平時(shí)，輸出端丫和輸入端A狀態(tài)

10、相同; 當(dāng)1/0E和2/0E都為高電平時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。EogEEnjE回 R1E叵叵叵叵叵叵叵莎3.3 DS18B02液晶顯示接口信號(hào)說明;編號(hào)持號(hào)引ilNiftK1VSS膽幫建i02Data I /O2YW10加Dvti I/O3VL港jam示匍玨匡號(hào)11(MData I/O4RS數(shù)據(jù) 亡舎U曙華H.L!12DSData l/Q5R V讀肓遇擇詼H L：13MData I/OaEAE卷1*號(hào))4PFbatfl 191閃OaU IRis6LA背托羽正斂B011餉La I/O1ABLK背光JE色祖4電路設(shè)計(jì)4.1整體設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用單片機(jī)來設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘，硬件部分主要分以下電路模 塊：顯示

11、電路用六個(gè)數(shù)碼管分別顯示小時(shí)、分鐘和秒，通過動(dòng)態(tài)掃描進(jìn)行顯示， 從而避免了譯碼器的使用，使電路更加簡單。單片機(jī)采用AT89C52系列，這種單片機(jī)應(yīng)用簡單，適合電子鐘設(shè)計(jì)。電路的總體設(shè)計(jì)框架如下：圖4.1.1電路模塊圖4.2分塊設(shè)計(jì)這部分介紹各模塊電路的設(shè)計(jì)方法和成果， 主要分為：輸入部分、輸出部分、 復(fù)位和晶振電路。4. 2.1輸入部分在電子鐘的輸入部分，設(shè)置相應(yīng)的置數(shù)功能，通過外部設(shè)備的輸入，如按鍵, 實(shí)現(xiàn)時(shí)間的修改。除此之外，調(diào)整鬧鈴、定時(shí)、日期時(shí)也需要按鍵進(jìn)行輸入。在 選用輸入端口時(shí)，將P3引腳與按鍵相連進(jìn)行輸入。設(shè)計(jì)的輸入部分如下:任1*9rxsrrra FIDfflrTT n_e r

12、asm rju- rgr.flTvli百alafl S1”毗Bpz呵冃用盡nplKQbaMlsPTraraBmnraproO15T- *5*J.EBT一4-Ti-H-wwm 営 rm口5丁二鍵按U1241-二鍵按圖421輸入部分各按鍵功能在后面的部分將會(huì)介紹到。4. 2.2輸出部分（顯示電路）該部分電路圖如下所示:LCD1iT&OFQIlrAKPEL1 處 1陽NR舊 PQ.OC*FaS-DSFDKF07iCffR.田叱炷FZKFZJfWP23AP4剛1ZZ圖4.2.2顯示部分4. 2.3晶振與復(fù)位電路:圖423晶振與復(fù)位電路5程序設(shè)計(jì)5.1程序思路圖5.1.1程序設(shè)計(jì)思路結(jié)合電路，程序的總體

13、思路是：1、點(diǎn)復(fù)位鍵后，進(jìn)行時(shí)間顯示，從8時(shí)30分30秒開始。2、按下按鍵key4時(shí)，進(jìn)行調(diào)時(shí)，此時(shí)按2次key4鍵調(diào)整時(shí)，按1次key4鍵調(diào) 整分。3、按key6鍵時(shí)進(jìn)行鬧鈴調(diào)整，用key3鍵分別調(diào)時(shí)和分，時(shí)間到達(dá)鬧鈴所定 時(shí)間時(shí)P1.1輸出高電平，蜂鳴器響，按下按key5蜂鳴器停止。4、按key3鍵時(shí)進(jìn)行格式的設(shè)定，可設(shè)定為12H或24H.5.2程序設(shè)計(jì)步驟在程序設(shè)計(jì)過程中，我遇到了很多困難，這部分也是讓我學(xué)到很多東西的地 方。首先，我學(xué)習(xí)了定時(shí)器的相關(guān)知識(shí)，計(jì)數(shù)器的使用是很重要的組成部分15，在這個(gè)設(shè)計(jì)中選擇計(jì)數(shù)器T0。T0的工作方式有：方式0:不推薦方式1： 16位計(jì)數(shù)器，常用方式2:

14、自動(dòng)重裝初值的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式3： T0相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器此程序采用方式1,方式1的定時(shí)時(shí)間t為t=(216-M)*12/fosc。其中M為定時(shí)器 初值，fosc為 12MHz，若M 為0則t=65536*12/2*106=65.536ms。因此可取 50ms為 計(jì)時(shí)單位，初值 M 應(yīng)為 50*10-3*106=216-M。M=15536=11110010110000=3CBQ 即定時(shí)器初值為TH0=03CH，TL0=0B0H。定時(shí)器中斷20次為一秒，這部分在中 斷程序中用到。5.3程序的主要模塊5.3.1延遲程序在動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，必然用到延遲程序，這里使用延遲1ms的程序，此程

15、序需要反復(fù)調(diào)用。void Delay1ms( un sig ned int x)uchar i,j;for(i=x;i0;i_)for(j=148;j0;j-);532中斷服務(wù)子程序中斷服務(wù)程序中，總體思路是：由于初值是 3CB0H，所以裝滿定時(shí)器需要 50ms的時(shí)間，從而20次中斷為一秒，一秒之后，判斷是否到 60秒，若不到則秒 加一，然后返回，若到，則秒賦值為0,分加一，依次類推。5.3.3主程序主程序主要對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，以及判斷鬧鈴時(shí)間是否已到，若到則調(diào)用聲音 程序，該段程序如下：void mai n() unin t(); LCDINIT();while(1)shezhijia n()

16、;tuichujia n( );if(flag=1)switch(m)case 0:shijia n( );tek1();break;case 1:shedi ng();xia nshi2();break;case 2:laozh on g();tek(); break; elsefe ngmi ngqi();xia nshi1();5.3.4顯示程序液晶進(jìn)行顯示，分別顯示1ms，這依賴的是人們視覺的惰性，該段程序如下:void display(uchar address,uchar *str) uchar i;for(i=0;iingi燈12 flETPLlWftJ fDdfjMl PDKZ

17、 PCI 抄 S3 CiaM* iDWADW PDWK POJCAPTKZIXUF3.1WPZJTAllALEPJ.4TAEPKS期*PZTCAtv-ipmPSDfHXP3 q I.TSE：-：pur12P3ZTTOJ心空nmiVn.BnnMSF35mMfipj.snjfl.fitFJ.TiTfiSK：E圖6.2.2走時(shí)狀態(tài)下的仿真結(jié)果(3)鬧鐘設(shè)定的仿真:LCD I3：30 DtnSf ?S I u 52孟冬口盤蚩SE土11191養(yǎng)穿盞7T2JPHP*CiK*圖623鬧鈴仿真結(jié)果結(jié)論通過對(duì)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，更加深了對(duì)單片機(jī)功能的了解以及各個(gè)模塊程序的 調(diào)用，編程。在實(shí)物設(shè)計(jì)時(shí)候遇到了更多的問題

18、，比如芯片的質(zhì)量問題不能得到 保證。由于用萬能電路板搭建，飛線數(shù)量特別多，整個(gè)實(shí)物給人的印象十分復(fù)雜， 在焊接的過程中難免出現(xiàn)各種錯(cuò)誤， 經(jīng)過等的幫助，最終實(shí)現(xiàn)了部分功能，在此 對(duì)他們真摯的感謝參考文獻(xiàn)1張宏偉李新德單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) 北京北京理工大學(xué)出版社2李淑華C語言程序設(shè)計(jì)教程 中國水利水電出版社3浣喜明姚為正電力電子技術(shù)高等教育出版社4周華 數(shù)字電子技術(shù) 西南交通大學(xué)出版社控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究0究PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響 控正的研究研制)調(diào)節(jié)器/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)采集研究與開的研究機(jī)勺應(yīng)用研究應(yīng)計(jì)與研究于 于 于 于I：aagteagtempfcrls：壬二蘭交弐蘭交殳二蘭交二蘭交匕扌一交二蘭交土“-.基一單基pG0245791357913r5791357913r57913n57913n579