單片機電子時鐘試驗報告

1、、實驗任務及要求 在焊接的電路板中，4個LED數(shù)碼管，設計帶有鬧鈴功能的數(shù)字時鐘，要求：1、在4位數(shù)碼管上顯示當前時間。顯示格式“時時分分”；2、由LED閃動做秒顯示；3、利用按鍵可對時間及鬧玲進行設置，并可顯示鬧玲時間。當鬧玲時間到 蜂鳴器發(fā)出聲響，按停止鍵使可使鬧玲聲停止。二、方案論證與比較2.1 數(shù)字時鐘方案 數(shù)字時鐘是本設計的最主要的部分。根據(jù)需要，可利用兩種方案實現(xiàn)。 方案一：本方案采用 Dallas 公司的專用時鐘芯片 DS12887A 。該芯片內(nèi)部采 用石英晶體振蕩器，其芯片精度不大于 10ms/ 年，且具有完備的時鐘鬧鐘功 能，因此，可直接對其以用于顯示或設置，使得軟件編程相對

2、簡單。為保證 時鐘在電網(wǎng)電壓不足或突然掉電等突發(fā)情況下仍能正常工作， 芯片內(nèi)部包含 鋰電池。當電網(wǎng)電壓不足或突然掉電時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換到內(nèi)部鋰電池供電系 統(tǒng)。而且即使系統(tǒng)不上電， 程序不執(zhí)行時， 鋰電池也能保證芯片的正常運行， 以備隨時提供正確的時間。方案二：本方案完全用軟件實現(xiàn)數(shù)字時鐘。原理為：在單片機內(nèi)部存儲器設 三個字節(jié)分別存放時鐘的時、分、秒信息。利用定時器與軟件結合實現(xiàn) 5毫 秒定時中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲器內(nèi)相應的計數(shù)值加 1；若計數(shù)值達到 200 ，則將其清零，并將方案一：靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示器顯示某一字符時，相應的 發(fā)光二極管恒定的導通或截止。該方式每一位都需要一

3、個 8 位輸出口控制。靜態(tài)顯示時較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但當所顯示的位 數(shù)較多時，靜態(tài)顯示所需的 I/O 口太多，造成了資源的浪費。 方案二：動態(tài)顯示。所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮各個位，對于顯 示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看 到整個顯示，但必須保證掃描速度合適，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與 導通電流有關，也于點亮時間與間隔時間的比例有關。調(diào)整參數(shù)可以實現(xiàn)較 高穩(wěn)定度的顯示。動態(tài)顯示節(jié)省了 I/O 口，降低了能耗。從節(jié)省I/O 口和降低能耗出發(fā)，本設計采用方案二。三、各個部分的分析1 ）顯示電路：通過 4 個 LED 顯示屏顯示分鐘

4、和小時兩個兩聯(lián)的 LED 顯示器，通過與單片機 P1 接口連接實現(xiàn)顯示功能。而實現(xiàn)4 個 LED 燈動態(tài)顯示，靠的是位選電路2 ）位選電路四位共陽 LED 數(shù)碼管，其標號分別為 HourH,HourL,MinL,MinH ，低電 平選通，且任何時候僅有一位輸出低電平， 顯示時對各顯示器進行動態(tài)掃描， 顯示器分時輪流工作。雖然每次只有一個顯示器顯示，但是由于人的視覺暫 留現(xiàn)象我們?nèi)詴杏X所有的顯示器都在同時顯示。 P0 口作為輸出口控制 8 個發(fā)光二極管的亮滅，控制數(shù)碼管的顯示。因此，可以實現(xiàn) 4 個 LED 在我 們看來同時亮，顯示時間。3）鬧鈴部分：使用蜂鳴器實現(xiàn)鬧鐘功能其中， buzzer

5、 端口接到單片機的 P1.7 輸出。（端口連接在最后介紹）4）開關部分:使用了 5 個開關控制整個電路的啟動，修改時間，設置鬧鐘，關閉電路等功能為查詢方式典型電路。其中 Setbutton 為復位開關， swtich 為轉(zhuǎn)換模式開關， 即工作模式和調(diào)時間模式， Increase 為調(diào)時間模式中控制時 間變化的按鈕， STRAT 和 STOP 分別為開啟和結束按鈕，這 5 個開關分別 接到 P2.0-P2.5 端口，以控制其輸入。5) 串轉(zhuǎn)并電路為了進一步節(jié)省 I/O 口，有添加了一個額外的串轉(zhuǎn)并電路 由以上電路，我們將 P1.0-P1.2 擴展到 7 個 I/O 口，我們采用的是 74HC59

6、5 芯片，管腳圖如下：7)復位電路整體電路圖如下：四、軟件設計由于匯編語言繁瑣，我們采用的是 C 語言編程，源程序及注釋如下： #include <reg52.h>#include <intrins.h>/ 時分#define TYPE unsigned char#define HOUR 0#define MIN1/ 顯示狀態(tài)#define NORMAL0#define BELLTIME 1#define SETTING_N2#define SETTING_C 3/ 閃爍顯示#define NoMask 0#define MaskHour 1#define MaskMi

7、n 2#define MaskAll 3#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/Bit Definition/ 數(shù)碼管sbit HourH = P1A3;/低電平，數(shù)碼管使能sbit HourL = PM4;sbit MinH = P1A5;sbit MinL = P1A6;/ 蜂鳴器sbit Buzzer = P1A7;/ 低電平，蜂鳴器響/ 鍵盤sbit SetButton = P2A0;/ 按鍵定義，設置（正常，定時顯示切換）鍵，時 位分位轉(zhuǎn)換鍵，增加鍵sbit Switch =P2A1;sbit Increase = P

8、2A2;sbit Start = P2八3;sbit Stop = P2A4;/LEDsbit SecLed = P2A5;/秒顯示，低電平點亮sbit ClockStartLED = P2A6;/ 鬧鐘定鬧開始/74HC595 輸入管腳定義sbit SH_CP = P1A0;sbit DS = P1A1;sbit ST_CP = P1A2;/Function Definitionvoid delay5ms(void);void Clock();void Display();void Set();void Ring();void StopRing();void ShowANum(uchar i

9、);void StartRing();void delaykey(void);void MaskShow(uchar Num,TYPE t);/Variable Definition / 正常時間 uchar hour=8;uchar min=0;uchar sec=0;uint count=0;/ 鬧鐘定時uchar mp=1;uchar st=0;uchar cHour=8;uchar cMin=0;/ 模式標示uchar displayMode=NORMAL;uchar currentSelect=HOUR;/ 數(shù)碼管數(shù)字顯示編碼uchar H1;uchar H2;uchar M1;uc

10、har M2;uchar temp;uchar codeDSY_CODE=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x ff;/ 閃爍顯示 uchar MaskType=NoMask;uint blinkcount=0;/ 音樂uchar p=0;uchar temp=0;uchar jiepai=0;uchar yindiao=0;uchar Pai1_4=20;uchar jpLength=0;/ 音調(diào)數(shù)組unsigned char code music=0xFF,0xFF,0xF8,0x89,0xf9,0x59,0xfa,0x1

11、3,0xfa,0x68,0xfb,0x04,0xfb,0x 90,0xfc,0x0c,0xfc,0x44,0xfc,0xad,0xfd,0x0a,0xfd,0x34,0xfd,0X82,0xfd,0xc8,0xfe,0x06,0xfe,0x22,0xfe,0x56,0xfe,0x85,0xfe,0x9a,0xfe,0xc1,0xfe,0xe4,0xff,0x0350xff,0x11;/ 音樂編碼unsigned char code Mmusic= / 音階測試/1,4,2,4,3,4,4,4,5,4,6,4,7,4,8,4,/9,4,10,4,11,4,12,4,13,4,14,4,15,4,

12、/16,4,17,4,18,4,19,4,20,4,21,4,22,4,/ 兩只老虎1,4,2,4,3,4,1,8,1,4,2,4,3,4,1,8,3,2,4,8,5,5,3,2,4,8,5,5,5,5,6,2,5,5,4,4,3,4,1,8,5,5,6,2,5,5,4,4,3,4,1,8,3,4,1,4,2,8,3,4,1,4,2,8,0xff,0x00/ 結束標記;void main()/ 設置 T0,T1TMOD= 0x11;TH0 =0x0EC;TL0 =0x78;TH1 =0x0F0;TL1 =0x60;ET0=1;ET1=1;EA=1;TR0=1;/ 設置定時器的優(yōu)先級PT0=1;

13、 /5ms 標準時鐘設為高優(yōu)先級，保證計時的準確性PT1=0;/ 順序執(zhí)行(主循環(huán))while(1)/ 設置何時開啟 T1 定時器if(displayMode!=NORMAL|mp=0)TR1=1;elseTR1=0;MaskType=NoMask;/ 方法并行Display();Display();Set();StartRing();Ring();StopRing();void Clock() interrupt 1TH0 = 0x0EC;TL0 = 0x78;count+;if(mp=0)/ 控制音樂節(jié)拍if(jpLength-<=0)jiepai=Mmusic2*p+1;jpLen

14、gth=Pai1_4*jiepai; / 控制每個音調(diào)持續(xù)多少個 1/4 節(jié)拍 p+;if(Mmusic2*p+1=0x00)p=0; / 重放/ 控制屏幕隨樂曲閃爍 if(MaskType=NoMask)MaskType=MaskAll;elseMaskType=NoMask;if(count%100=0)/ 控制秒燈閃爍，每秒閃一次SecLed=SecLed;void MaskClock() interrupt 3if(mp=0) / 生成音調(diào)頻率方波yindiao=Mmusic2*p;TH1=music2*yindiao;TL1=music2*yindiao+1;Buzzer=Buzze

15、r;else / 響鈴時，屏蔽閃爍顯示的功能if(displayMode=BELLTIME|displayMode=SETTING_C)TH1 = 0x0F0;TL1 = 0x60;elseTH1 = 0x0F8;TL1 = 0x30;blinkcount+;if(blinkcount>=100)blinkcount=0;if(displayMode=BELLTIME)if(MaskType=NoMask)MaskType=MaskAll;elseMaskType=NoMask;else if(displayMode=SETTING_C|displayMode=SETTING_N)if(

16、currentSelect=HOUR)if(MaskType=NoMask)MaskType=MaskHour;elseMaskType=NoMask; if(currentSelect=MIN) if(MaskType=NoMask) MaskType=MaskMin; elseMaskType=NoMask;void StartRing()if(Start=0)ClockStartLED=0;st=1;Start=1;void Ring()if(st=1&&cHour=hour&&cMin=min)/Buzzer=0;mp=0;void StopRing()

17、if(Stop=0)Buzzer=1;mp=1;p=0;ClockStartLED=1;st=0;MaskType=NoMask;void Display() / 分析 COUNT ，合成 HOUR,MINif(count>=200)count=count-200;sec+;if(sec=60)sec=0;min+;if(min=60)min=0;hour+;if(hour=25)hour=0;/ 顯示時間 if(displayMode=NORMAL|displayMode=SETTING_N) HourH=1;HourL=1;MinH=1;MinL=1;H1=hour/10;H2=ho

18、ur%10;M1=min/10;M2=min%10;MaskShow(H1,HOUR);HourH=0; delay5ms();HourH=1;MaskShow(H2,HOUR);HourL=0;delay5ms();HourL=1;MaskShow(M1,MIN);MinH=0;delay5ms();MinH=1;MaskShow(M2,MIN);MinL=0;delay5ms();MinL=1;if(displayMode=BELLTIME|displayMode=SETTING_C)H1=cHour/10;H2=cHour%10;M1=cMin/10;M2=cMin%10;MaskSho

19、w(H1,HOUR);HourH=0;delay5ms();HourH=1;MaskShow(H2,HOUR);HourL=0;delay5ms();HourL=1;MaskShow(M1,MIN);MinH=0;delay5ms();MinH=1;MaskShow(M2,MIN);MinL=0; delay5ms();MinL=1; void MaskShow(uchar Num,TYPE t)if(MaskType=MaskHour)if(t=HOUR)ShowANum(10);elseShowANum(Num);else if(MaskType=MaskMin)if(t=MIN)Show

20、ANum(10);elseShowANum(Num);else if(MaskType=MaskAll)ShowANum(10);elseShowANum(Num);void ShowANum(uchar Num)uchar i;temp=DSY_CODENum;/ 串行輸入 74HC595for(i=0;i<8;i+) temp<<=1; DS=CY; SH_CP=1; _nop_(); nop_(); SH_CP=0;/ 傳送至存儲寄存器，出現(xiàn)在輸出端ST_CP=0;_nop_();ST_CP=1;_nop_();ST_CP=0;void Set()/ 響鈴時，顯示模式鎖

21、定在正常，停鬧后解除 if(mp=0)displayMode=NORMAL;/ 顯示轉(zhuǎn)換鍵作用(注：響鈴時，屏蔽顯示轉(zhuǎn)換)if(mp!=0&&SetButton=0)delaykey();if(SetButton=0)displayMode+;if(displayMode>=4)displayMode=0;/ 設置模式下，時分轉(zhuǎn)換鍵作用if(Switch=0&&(displayMode=SETTING_C|displayMode=SET TING_N)delaykey();if(Switch=0)currentSelect=!currentSelect;/ 設置模式下，數(shù)值增加鍵作用if(Increase=0&&displayMode=SETTI