《單片機技術(shù)》課程設(shè)計說明書-基于單片機的電子鐘的設(shè)計 - 副本

1、課程設(shè)計(論文)題 目 名 稱 單片機電子時鐘課程設(shè)計 課 程 名 稱 單片機原理及應(yīng)在電氣測控學科中的應(yīng)用學 生 姓 名 學 號 系 、專 業(yè) 電氣工程系 自動化 指 導(dǎo) 教 師 朱群峰2011年7月1日I邵陽學院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書II注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學生簽字后生效；2此表1式3份，學生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。III指導(dǎo)教師（簽字）： 學生（簽字）：邵陽學院課程設(shè)計（論文）評閱表學生姓名 學 號系 電氣工程系 專業(yè)班級 1 題目名稱 單片機電子時鐘設(shè)計課程名稱 單片機IV二、指導(dǎo)教師評定注：1、本表是學生課程設(shè)計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計說

2、明書（或論文）的“任務(wù)書”頁后面；2、表中的“評分項目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細則和評分標準確定。V摘 要時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。怎樣讓時鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計出新型時鐘。數(shù)字電子鐘的設(shè)計方法有多種，其中，利用單片機實現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，便于電子鐘功能的擴充，即可用該電子鐘發(fā)出各種控制信號，精確度高等特點，同時可以用該電子鐘發(fā)出各種控制信號。本文主要介紹用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法，本設(shè)計由單片機AT89C51芯片和L

3、ED數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘。與傳統(tǒng)機械表相比，它具有走時精確,顯示直觀等特點。它的計時周期為24小時，顯滿刻度為“23時59分59秒”，另外具有校時功能等特點。該電子鐘可以做到的功能：上電或按鍵復(fù)位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.”進入時鐘準備狀態(tài)2.第一次按電子鐘啟動/調(diào)整鍵，電子鐘從0時0分0秒開始運行，進入時鐘運行狀態(tài)。再次按電子鐘啟動/調(diào)整鍵，則電子鐘進入時鐘調(diào)整狀態(tài)，此時可利用各調(diào)整鍵調(diào)整時間，調(diào)整結(jié)束后可按啟動/調(diào)整鍵再次進入時鐘運行狀態(tài)。通過設(shè)置的A、B、C、D四個鍵來調(diào)整運行，并且利用了8位LED顯示時分秒。此電子鐘嚴格按照要求設(shè)計，最終達到預(yù)期的效

4、果，能夠正確顯示“P”點以及時分秒的計時，算是一次比較成功的設(shè)計了。關(guān)鍵詞：電子鐘；單片機；匯編VI目 錄第1章 電子鐘功能及總體方案的介紹 . 11.1電子鐘功能介紹 . 11.1.1基本功能要求 . 11.1.2擴展功能要求 . 11.2總體方案介紹 . 11.2.1計時方案 . 21.2.2鍵盤/顯示方案 . 2第2章 電子鐘的工作原理 . 22.1實現(xiàn)時鐘計時的基本方法 . 22.2電子鐘的時間顯示 . 32.3電子鐘的啟、停及時間調(diào)整 . 3第3章 電子鐘原理圖及元件清單 . 33.1電子鐘電路原理圖 . 33.2元件清單 . 4第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計. 44.1電子鐘程序流程框圖 .

5、 44.1.1主程序流程框圖 . 44.1.2鍵掃子程序流程框圖 . 64.1.3中斷服務(wù)程序流程框圖 . 74.1.5顯示子程序流程框圖 . 94.1.6加一子程序流程框圖 . 104.2電子鐘總體程序清單 . 11第5章 電子鐘的使用說明及調(diào)試運行 . 195.1使用說明書 . 19 VII5.1.1操作說明 . 195.2電子鐘運行結(jié)果 . 205.2.1待機 . 205.2.2啟動 . 205.2.3運行 . 20第6章 誤差分析 . 21 參考資料 . 23 附 錄 . 23 致 謝 . 25VIII第1章 電子鐘功能及總體方案的介紹1.1電子鐘功能介紹1.1.1基本功能要求可調(diào)整運

6、行的電子鐘具有三種工作狀態(tài)：“P.”狀態(tài)、運行狀態(tài)、調(diào)整狀態(tài)。（1）、“P.”狀態(tài)，依靠上電或按復(fù)位鍵進入，在此狀態(tài)下，按B、C、D鍵均無效，按A鍵有效，進入運行狀態(tài)；（2）、運行狀態(tài)，按奇數(shù)次A鍵進入，在此狀態(tài)下，按B、C、D鍵均無效，只有按A鍵有效，按下A鍵后，退出運行狀態(tài)，進入調(diào)整狀態(tài)；（3）、調(diào)整狀態(tài)，按偶數(shù)次A鍵進入，在此狀態(tài)下，按A、B、C、D鍵均有效。如按下A鍵，則退出調(diào)整狀態(tài)，進入運行狀態(tài)；按下B、C、D鍵，則分別對時、分、秒加1，調(diào)整結(jié)束后必須按A鍵，即可退出調(diào)整狀態(tài)，進入運行狀態(tài)?；竟δ芤螅骸癙.”穩(wěn)定地顯示在LED顯示器的最左端數(shù)碼管（LED5）上，無A鍵按下（在“P

7、.”狀態(tài)下，按下B、C、D鍵無效），則不進入電子鐘的運行狀態(tài)，繼續(xù)顯示“P.”。 按下A 鍵后，電子鐘以起始時間：00時00分00秒開始運行。再次按下A 鍵后，電子鐘退出運行狀態(tài)，進入調(diào)整狀態(tài)，利用B、C、D鍵把電子鐘的顯示時間修改為當前實時時間，時間修改正確后可再次按下A鍵，電子鐘則退出調(diào)整狀態(tài)，進入運行狀態(tài)。注意：每次按下B、C、D鍵，只允許加一，不允許連加。1.1.2擴展功能要求（1）、在調(diào)整狀態(tài)下，按下B、C、D鍵，允許連加，而A鍵無論在何種狀態(tài)下，均不允許連擊；（2）、時、分、秒的間隔符“。”以一定頻率閃爍；（3）、時間顯示以“滅零”方式進行；（4）、可調(diào)整運行的電子鐘用兩個按鍵（例

8、如：A鍵、B鍵）來控制。1.2總體方案介紹11.2.1計時方案利用AT89C51單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能使讀者在定時/計數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計方面得到鍛煉與提高，對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而對學好單片機技術(shù)這門課程起到一定的作用。1.2.2鍵盤/顯示方案AT89C51的P0口和P2口外接由六個LED數(shù)碼管(LED5LED0)構(gòu)成的顯示器，用P0口作LED的段碼輸出口，P2口作六個LED數(shù)碼管的位控輸出線，P1口外接四個按鍵A、B、C、D構(gòu)成鍵盤電路。AT89C51 是一種低功耗，高性能的CMOS 8位微型計

9、算機。它帶有8K Flash 可編程和擦除的只讀存儲器（EPROM），該器件采用ATMEL的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)上標準的80C51和80C52的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi)Flash 集成在一個芯片上，可用與解決復(fù)雜的問題，且成本較低。簡易電子鐘的功能不復(fù)雜，采用其現(xiàn)有的I/O便可完成，所以本書中采用此的設(shè)計方案，結(jié)構(gòu)如圖1-1如示。11 AT89C51電路顯示方框圖第2章 電子鐘的工作原理2.1實現(xiàn)時鐘計時的基本方法利用MCS-51系列單片機的可編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)時鐘計數(shù)。 2(1) 計數(shù)初值計算:把定時器設(shè)為工作方式1，定時時間為50ms，則計數(shù)溢出20次即得時鐘

10、計時最小單位秒，而100次計數(shù)可用軟件方法實現(xiàn)。假設(shè)使用T/C0，方式1，50ms定時，fosc=12MHz。 則初值X滿足（2-X）×1/12MHz×12s =50000s X=1553600111100101100003CB0H(2) 采用中斷方式進行溢出次數(shù)累計,計滿20次為秒計時（1秒）； (3) 從秒到分和從分到時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)。162.2電子鐘的時間顯示電子鐘的時鐘時間在六位數(shù)碼管上進行顯示，因此，在內(nèi)部RAM中設(shè)置顯示緩沖區(qū)共8個單元。 LED8 37H 時十位LED7 36H 時個位LED6 35H 分隔LED5 34H 分十位LED4 33

11、H 分個位LED3 32H 分隔LED2 31H 秒十位LED1 30H 秒個位2.3電子鐘的啟、停及時間調(diào)整電子鐘設(shè)置4個按鍵通過程序控制來完成電子鐘的啟、停及時間調(diào)整。 A鍵控制電子鐘的啟、停； B鍵調(diào)整時； C鍵調(diào)整分； D鍵調(diào)整秒。第3章 電子鐘原理圖及元件清單3.1電子鐘電路原理圖電子鐘原理圖 (見附錄1)33.2元件清單電子鐘元件清單如表1所示：表1 電子鐘元器件清單第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計4.1電子鐘程序流程框圖4.1.1主程序流程框圖 見圖4-1所示454.1.2見圖4-2所示64.1.3中斷服務(wù)程序流程框圖 見圖4-3所示78“P.”點顯示子程序流程框圖見圖4-4所示圖4-4 “

12、P.”點顯示子程序流程框圖4.1.5顯示子程序流程框圖9 4.1.4見圖4-5所示圖4-5 顯示子程序流程圖4.1.6加一子程序流程框圖見圖4-6所示104.2電子鐘總體程序清單 #include<reg52.h>11#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P30; /各引腳定義 /液晶 sbit rw=P31;sbit en=P32;sbit s1=P10; /鍵盤sbit s2=P11;sbit s3=P12;sbit beep=P13; /蜂鳴器uint shi,fen,miao,s1num=0,

13、num=0;void delay(uint x) /延時程序uint i,j;for(i=0;i<110;i+)for(j=0;j<x;j+);void laba() /蜂鳴器程序beep=1;delay(100);beep=0;void write_com(uchar command) /液晶寫命令 rs=0;en=0;12rw=0;P2=command;delay(2);en=1;delay(2);en=0;delay(2);void write_date(uchar date) /液晶寫數(shù)據(jù)rs=1;en=0;rw=0;P2=date;delay(2);en=1;delay(

14、2);en=0;delay(2);void init() /液晶初始化write_com(0x30);write_com(0x0c);write_com(0x01);delay(2);void write_sfm(uchar add,uchar date) /數(shù)據(jù)分離、顯示 13uchar si,ge;si=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+add); write_date(0x30+si); write_date(0x30+ge); void keyscan() /鍵盤掃描 if(s1=0)delay(5);if(s1=0)s1num+;while(!s1)

15、;laba();if(s1num=1)TR0=0;write_com(0x80+0x06); write_com(0x0f); if(s1num=2)write_com(0x80+0x03);14if(s1num=3) write_com(0x80+0x00); if(s1num=4) s1num=0;write_com(0x0c); TR0=1;if(s1num!=0) if(s2=0)delay(5);if(s2=0)while(!s2);laba();if(s1num=1) miao+;if(miao=60) miao=0;write_sfm(6,miao); write_com(0x8

16、0+6); if(s1num=2) 15fen+;if(fen=60) fen=0;write_sfm(3,fen); write_com(0x80+3); if(s1num=3) shi+;if(shi=24) shi=0;write_sfm(0,shi); write_com(0x80+0); if(s3=0) delay(5); if(s3=0) while(!s3); laba();if(s1num=1) miao-;if(miao=-1) miao=59; 16write_sfm(6,miao); write_com(0x80+0x06); if(s1num=2) fen-;if(f

17、en=-1)fen=59;write_sfm(3,fen);write_com(0x80+0x03); if(s1num=3) shi-;if(shi=-1)shi=23;write_sfm(0,shi);write_com(0x80+0x00); void main() /主程序 miao=0;fen=0;shi=0; init();write_sfm(0x06,miao); write_com(0x80+0x05); 17write_date(':');write_sfm(0x03,fen);write_com(0x80+0x02);write_date(':

18、9;);write_sfm(0x00,shi);TMOD=0X01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1)keyscan();void T0_time() interrupt 1 /定時器0中斷 TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;num+;if(num=20)num=0;miao+;if(miao=60)miao=0;fen+;18if(fen=60)fen=0;shi+;if(shi=24)shi=0;write_sfm(0x00,shi)

19、;write_sfm(0x03,fen);write_sfm(0x6,miao);第5章 電子鐘的使用說明及調(diào)試運行5.1使用說明書5.1.1操作說明(1)時間顯示：電子鐘上電后,8個數(shù)碼管顯示初始狀態(tài)即最左邊的一個數(shù)碼管顯示P.。如果未顯示P.，只需按一下復(fù)位鍵即可使其顯示出P.。按下A鍵后電子鐘進入自動計時狀態(tài)，電子鐘顯示00時00分00秒并開始運行。(2)時間調(diào)整：若要進行時間調(diào)整，則需再次按下A鍵，進入時間調(diào)整狀態(tài)，然后分別按下B鍵調(diào)時，按下C鍵調(diào)分，按下D鍵調(diào)秒，按下B、C、D鍵并松開可使電子鐘的時，分，秒分別加一。調(diào)整好時間后，按下A鍵就可以回到調(diào)整好的時間為基礎(chǔ)的自動計時狀態(tài)。無

20、論是在自動計時，還是在調(diào)整校正時，都可按下復(fù)位鍵使系統(tǒng)回到顯示P.的19初始狀態(tài)。其中B鍵顯示范圍為0-23,0為24點；C，D鍵顯示范圍為0-59,0 為60分。5.2電子鐘運行結(jié)果5.2.1待機（如圖5-1所示）5.2.2啟動（如圖5-2所示）5.2.3運行（如圖5-3所示）圖5-1 P.顯示 圖5-2 啟動20 圖5-3 運行第6章 誤差分析在調(diào)試運行過程中，在所有參數(shù)正確的情況下，我的結(jié)果仍出現(xiàn)運行緩慢情況。產(chǎn)生誤差的主要原因是我們用軟件計時，計時1秒是采用定時器的中斷服務(wù)程序。當電子鐘運行1秒，執(zhí)行中斷程序需要一定時間，這個時間就是所產(chǎn)生的誤差，這個誤差是不可避免的。同時,單片機工作也會受到環(huán)境的影響，比如溫度、濕度，以及其它電子設(shè)備的干擾。因此，應(yīng)該讓電子鐘工作在適度溫度、干燥和電子干擾較少的環(huán)境下，還有一種方法就是采用實時時鐘芯片，這樣可以使誤差降低到最少。2