北京交通大學(xué)單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計報告

1、單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計報告基于單片機的電子時鐘設(shè)計摘要：單片機是集中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時器/計數(shù)器T0/T1和多種接口于一體的微控制器。它體積小、成本低、功能強，特別適用于控制領(lǐng)域，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控、計算機通信、各類儀器儀表和工業(yè)自動化中。傳統(tǒng)的數(shù)字電子時鐘采用了較多的分立元器件，不僅占用了很大的空間而且利用率也比很低，隨著系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜度的不斷提高，用傳統(tǒng)時鐘系統(tǒng)設(shè)計方法很難滿足設(shè)計需求。利用單片機設(shè)計的電子時鐘則可以克服傳統(tǒng)電子時鐘的弊端。本設(shè)計擬實現(xiàn)的基本功能為時鐘顯示，加入定時及秒表拓展功能。關(guān)鍵詞：單片機；電子時鐘；鬧鐘；秒表; C語言一背景：

2、1.1數(shù)字電子鐘的背景： 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。單片機應(yīng)用的重要意義還

3、在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。1.2數(shù)字電子鐘的意義：數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時,分?jǐn)?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(yīng)用,

4、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、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)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(chǔ)的。因此，研究數(shù)字時鐘及擴大其應(yīng)用有著非?，F(xiàn)實的意義。1.3數(shù)字電子鐘的應(yīng)用： 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便

5、等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域。 二，時鐘設(shè)計分析2.1總體設(shè)計構(gòu)思針對要實現(xiàn)的功能，采用SST89E58RDA單片機進行設(shè)計，SST89E58RDA 單片機是一款低功耗，高性能CMOS8位單片機，器件采用高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS- 51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。SST89E58RDA既能夠直接燒寫程序也能與與keil連接進行在線實時連調(diào)，這是其他同款的單片機無法做到的，這樣既減少了程序修改一次燒寫一次的麻煩，節(jié)約了時間效率較高，也大大延長的單片機的使用壽命，做到了經(jīng)濟合理又能實現(xiàn)預(yù)期的功能。在程序方面，采用分塊設(shè)計的方法，這樣既減小了編程難度、使程

6、序易于理解，又能便于添加各項功能。程序可分為按鍵掃描程序、鬧鐘的聲音程序（鬧鐘程序）、時間顯示程序、秒表顯示程序，時間調(diào)整程序、鬧鐘調(diào)整程序、延時程序、時間比對程序、中斷子程序等。運用這種方法，關(guān)鍵在于各模塊的兼容和配合，若各模塊不匹配會出現(xiàn)意想不到的錯誤。首先，在編程之前必須了解硬件結(jié)構(gòu)尤其是各引腳的用法，以及內(nèi)部寄存器、存儲單元的用法以及單片I/O口的定義與用法，否則，編程無從下手，更無法理解DJ51的設(shè)計思想，這是前期準(zhǔn)備工作。第二部分是硬件部分：依據(jù)想要的功能分塊設(shè)計設(shè)計，比如輸入需要開關(guān)電路，輸出需要顯示驅(qū)動電路和數(shù)碼管電路等。第三部分是軟件部分：先學(xué)習(xí)理解匯編語言的編程方法再根據(jù)設(shè)

7、計的硬件電路進行分塊的編程調(diào)試，最終完成程序設(shè)計。第四部分是軟件畫圖部分：設(shè)計好電路后進行畫圖，包括電路圖和仿真圖的繪制。第五部分是軟件仿真部分：軟硬件設(shè)計好后將軟件載入芯片中進行仿真，仿真無法完成時檢查軟件程序和硬件電路并進行修改直到仿真成功。第六部分是硬件實現(xiàn)部分：連接電路并導(dǎo)入程序檢查電路，若與設(shè)計的完全一樣一般能實現(xiàn)想要的功能。最后進行功能擴展，在已經(jīng)正確的設(shè)計基礎(chǔ)上，添加額外的功能！22各部分模塊工作原理：2.2.1存儲空間：單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)

8、構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。（1） 程序存儲空間：在邏輯上，內(nèi)部程序存儲程序存儲空間可以分為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器。（2）數(shù)據(jù)存儲空間：1）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器共有256B，它們被分為兩部分：高128字節(jié)和低128字節(jié)。低128字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器是真正的RAM區(qū)，可以被用來寫入或讀出數(shù)據(jù)。這一部分存儲容量不是很大，但有很大的作用。它可以進一步被分為3部分，如圖所示：圖2.4 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器低128字節(jié)在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器低128字節(jié)中，地址從00H1FH的最低32個字節(jié)組成4組工作寄存器，每組有8個工作寄存器（R0,R1，R2R7）。在一個具體時刻，CPU只能使用其中的一組工作寄

9、存器。當(dāng)前正在使用的工作寄存器組由位于高128字節(jié)的程序狀態(tài)字寄存器（PSW）中第3位（RS0）和第4位（RS1）的數(shù)據(jù)決定。程序狀態(tài)字寄存器中的數(shù)據(jù)可以通過編程來改變，這種功能為保護工作寄存器的內(nèi)容提供了很大的方便。如果用戶程序中不需要全部使用4組工作寄存器，那么剩下的工作寄存器所對應(yīng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器也可以作為通用數(shù)據(jù)存儲器使用。在工作寄存器區(qū)上面，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的地址從20H2FH的16個字節(jié)范圍內(nèi)，既可以通過字節(jié)尋址的方式進入，也可以通過位尋址的方式進入，位地址范圍從00H到7FH。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器地址從30H7FH部分僅可以用作通用數(shù)據(jù)存儲器。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的高128字節(jié)被稱為特殊功能寄

10、存器（SFR）區(qū)。特殊功能寄存器被用作CPU和在片外圍器件之間的接口，CPU通過向相應(yīng)的特殊功能存儲器寫入數(shù)據(jù)實現(xiàn)控制對應(yīng)的在片外圍器件的工作，從相應(yīng)的特殊功能存儲器讀出數(shù)據(jù)實現(xiàn)讀取對應(yīng)的在片外圍器件的工作結(jié)果。2）片外數(shù)據(jù)存儲空間可以被映射為數(shù)據(jù)存儲器、擴展的輸入/輸出接口、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器等。這些外圍器件統(tǒng)一編址，所有外圍器件的地址都占用數(shù)據(jù)存儲空間的地址資源，因此CPU與片外外圍器件進行數(shù)據(jù)交換時可以使用與訪問外部數(shù)據(jù)存儲器相同的指令。CPU通過向相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)存儲器地址單元寫入數(shù)據(jù)實現(xiàn)控制對應(yīng)的片外外圍器件的工作，從相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)存儲器地址單元讀出數(shù)據(jù)實現(xiàn)讀取對應(yīng)的片

11、外外圍器件的工作結(jié)果。2.22數(shù)碼管：數(shù)碼管是一種把多個LED顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個LED顯示段的陰極接在一起，即為公共商。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負極，又稱為負極。通常的數(shù)碼管又分為8段，即8個LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計的，分別為A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小數(shù)點位段。而多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會連接在一起。即，所有的A段都會連在一起，其它的段也是如此，這是實際最常用的用法。數(shù)

12、碼管顯示驅(qū)動方法可分為靜態(tài)顯示驅(qū)動和動態(tài)顯示驅(qū)動兩種：（1）靜態(tài)顯示驅(qū)動靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多。（2）動態(tài)顯示驅(qū)動數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)

13、碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。如下圖所示數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：2.2.3 ：I/0口：（1）P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I

14、/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)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)/地址的低八位。 （2） 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。 （3） 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(dāng)P2口被寫“1”時，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

15、緣故。P2口當(dāng)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(dāng)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。 （4） 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(dāng)P3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。另外P3口還具有第二功能P3口的第二功能如下表所示：口管腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0）P3.

16、3INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）2.2.4 其他引腳：（1）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。（2）EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時， /EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。（3）VCC：電源。（4）GND：接地。三時鐘的硬件設(shè)

17、計3.1 整體設(shè)計此次設(shè)計主要是應(yīng)用單片機來設(shè)計電子時鐘，硬件部分主要分以下電路模塊：顯示電路用4個共陰數(shù)碼管分別顯示，小時、分鐘，和秒（LED流水燈顯示），通過動態(tài)掃描進行顯示，從而避免了譯碼器的使用，同時節(jié)約了I/0端口，使電路更加簡單。單片機采用SST89E58系列，這種單片機應(yīng)用簡單，使用方便，適合電子鐘設(shè)計。電路的總體設(shè)計框架如下：單片機輸入部分晶振和復(fù)位輸出部分3.2 分塊設(shè)計模塊電路主要分為：輸入部分、輸出部分、復(fù)位和晶振電路。 輸入部分輸入信號主要是各種模式選擇和調(diào)整信號，由按鍵開關(guān)提供。以下為輸入部分樣例：在本實驗中主要用用P3.2-P3.5口輸入按鍵信號，分別實現(xiàn)時間/鬧時

18、的切換，時間/鬧時的小時調(diào)整，時間/鬧時的分鐘調(diào)整，秒表等功能 輸出部分本電路的輸出信號為7段數(shù)碼管的位選和段選信號，鬧鈴脈沖信號，秒提示燈信號。本實驗的數(shù)碼管是共陽的，為了防止段選信號不能驅(qū)動數(shù)碼管，故在P0口連接上拉電阻后，再送段選信號，以提高驅(qū)動，位選信號直接從P2口接入數(shù)碼管用來顯示時，分（秒表功能中實現(xiàn)秒的十位，個位，0.1位。0.01位），P1口接8個LED燈，用來顯示秒如下圖：鬧鈴由P2.4端輸出，模塊如下： 晶振與復(fù)位電路本實驗單片機時鐘用內(nèi)部時鐘，模塊如下：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(yīng)直接加到XTAL1，而X

19、TAL2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(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。SST89單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)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(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)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(yán)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

20、系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)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。復(fù)位電路為手動復(fù)位構(gòu)成，模塊如下：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(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)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(dāng)復(fù)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(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)

21、位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。各模塊拼接組合，電路總體設(shè)計圖如下四電子時鐘的程序設(shè)計：41基本原理：利用C語言編程，設(shè)置單片機內(nèi)部定時器/計數(shù)器T0為定時器功能，并設(shè)定其工作在方式1。設(shè)定時器 T0 賦初值，使得定時器T0每隔 5ms 中斷一次。設(shè)置變量mstcnt，使得每中斷一次變量mstcnt加 1，當(dāng)變量mstcnt值為 200 時，則表明計時時間為 1s ，給秒變量加1。正常時間運行過程中，秒位滿60后給分位加1，分位滿60給時位加1，時位

22、滿24時位清零。而在調(diào)節(jié)時間設(shè)定程序中，時位24計滿后由0開始；分位60計滿后由0開始，但計滿后不向時位進1，這樣可以避免在錯誤多按分按鍵的情況下，需要循環(huán)多次按時位調(diào)節(jié)鍵才能調(diào)節(jié)到所需數(shù)字。正常時間運行原理如圖：4.2基本功能及操作：（由程序設(shè)定初值，使得開發(fā)板打開電源后的初始鬧鐘時間是8:40，時鐘時間是8:30。）（1）鬧鐘時間調(diào)節(jié)：打開單片機開發(fā)板電源，數(shù)碼管顯示“8:40”，此時顯示的是鬧鐘設(shè)定的時間值，如需改變鬧鐘時間，則可按S2鍵以調(diào)節(jié)時加1，按S3鍵以調(diào)節(jié)分加1。（2）時鐘時間調(diào)節(jié)：按S1(P3.2)鍵可以由鬧鐘時間顯示切換到時鐘時間顯示，同樣操作，按S2使時位加1，按S3使分

23、位加1。當(dāng)鬧鐘時間與時鐘時間相重合的時候蜂鳴器會響。（3）秒表操作：在鬧鐘顯示界面或時鐘顯示界面，可以通過按S4鍵切換到秒表狀態(tài)，按S1鍵來調(diào)節(jié)秒表的開始和暫停。按S4鍵可以調(diào)回到時鐘或鬧鐘界面(取決于你在打開秒表之前的時間顯示狀態(tài))。4.3程序子模塊4.3.1 延時模塊數(shù)碼管顯示動態(tài)掃描時，用到延時程序，這里使用延遲1ms的程序，此程序需反復(fù)調(diào),除數(shù)碼管動態(tài)掃描外，數(shù)碼管的閃爍提示，以及音樂模塊也用到了延時，只是延時的長短不同罷了，在此不再贅述。4.3.2中斷服務(wù)程序本實驗中，計數(shù)器運用T0中斷，T0中斷為時鐘定時所用，T1中斷用于音樂播放。T0的定時長度為0.05s,工作于方式1，計數(shù)1次

24、，時長1us，故計數(shù)器計數(shù)5000次，進入中斷，計數(shù)初值為65536-5000=60536=#0EC77，裝滿定時器需要0.01s的時間，從而200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。包括日期顯示的功能也是如此。另外，由于要實現(xiàn)倒計時功能，因此在中斷程序中還要加入減一的寄存器，需要時將其進行顯示。4.4 系統(tǒng)時鐘誤差分析時間是一個基本物理量，具有連續(xù)、自動流逝、不重復(fù)等特性。我國時間基準(zhǔn)來自國家授時中心，人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r鐘就是以一定的精度與該基準(zhǔn)保持同步的。結(jié)合時間概念和誤差理論，可以定義電子鐘的走時誤差S=S1-S2,S1

25、表示程序?qū)嶋H運行計算所得的秒；S2表示客觀時間的標(biāo)準(zhǔn)秒。S>0時表示電子鐘秒單元數(shù)值刷新滯后，即走時誤差為“慢”；反之，S<0表示秒單元數(shù)值的刷新超前，即走時誤差為“快”。本次設(shè)計的單片機電子鐘系統(tǒng)中，其誤差主要來源包括晶體頻率誤差，定時器溢出誤差，延遲誤差。晶體頻率產(chǎn)生震蕩，容易產(chǎn)生走時誤差；定時器溢出的時間誤差，本應(yīng)這一秒溢出，但卻在下一秒溢出，造成走時誤差；延遲時間過長或過短，都會造成與基準(zhǔn)時間產(chǎn)生偏差，造成走時誤差。4.5 軟件調(diào)試問題及解決軟件程序的調(diào)試一般可以將重點放在分模塊調(diào)試上，統(tǒng)調(diào)是最后一環(huán)。軟件調(diào)試可以采取離線調(diào)試和在線調(diào)試兩種方式。前者不需要硬件仿真器，可借助

26、于軟件仿真器即可；后者一般需要仿真系統(tǒng)的支持。本次課題，Keil軟件來調(diào)試程序，通過各個模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。仿真部分采用protus 7.5 professional軟件，此軟件功能強大且操作較為簡單，可以很容易的實現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。首先打開protus 7.5 professional軟件，在元件庫中找到要選用的所有元件，然后進行原理圖的繪制；繪制好后再選擇keil4已經(jīng)編譯好的*.hex文件，選擇運行，觀察顯示結(jié)果，根據(jù)顯示的結(jié)果和課題的要求再修改程序，再運行查，直到滿足要求。五.軟件仿真：（1）原理：（2）實時：（3）鬧鐘：（4）秒表：Keil聯(lián)調(diào)

27、六源程序代碼：C語言是計算機提供給用戶的最快最有效的語言，也是能夠利用計算機的所有硬件特性并能夠直接控制硬件的唯一語言。對于對電子時鐘的設(shè)計這樣的程序來說，用c語言是最快最有效的語言，下面是用c語言進行編寫的基于單片機的電子時鐘的設(shè)計的部分主要流程程序。#include"reg52.h"#include"intrins.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*七段共陽管顯示定義，段選和位選都是低電平有效*/ code unsigned char digseg=0xC0,0xF9,0x

28、A4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E; /數(shù)碼管顯示定義 / 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E Fcode unsigned char digseg1=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x08,0x03,0x46,0x21,0x06,0x0E;/ 數(shù)碼管顯示定義 / 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E Fcode unsigned char segsel=0xfe,0xfd,0xf

29、b,0xf7; /數(shù)碼管位選定義 /*uchar code SONG_TONE= 212,212,190,212,159,169,212,212,190,212,142,159,212,212,106,126,159,169,190,119,119,126,159,142,159,0; uchar code SONG_LONG= 9,3,12,12,12,24,9,3,12,12,12,24, 9,3,12,12,12,12,12,9,3,12,12,12,24,0; */ /音樂 /*定義并初始化變量*/uchar fen=40;uchar shi=8;uchar mstcnt=0;ucha

30、r seconde=0;uchar minite=30;uchar hour=8;uchar n=0,a=0;uchar x=0,y=0,z=0,w=0,i,change; /x,y,z,w分別表示秒表的十位，個位，0.1位，0.01位，初值均為0uchar temp=0xfe;sbit P3_2=P32; /按鍵定義 sbit P3_3=P33; sbit P3_4=P34; sbit P3_5=P35;sbit BUZZER=P24;/蜂鳴器定義 void delay(uchar k ); /延時子程序 void time_pro( ); /時間定義子函數(shù) void display( );

31、 /時鐘顯示子程序 void dishow( ); /鬧鐘顯示子程序void keyscan( ); /按鍵掃描子程序 void compare( ); /時間比對子程序void PlayMusic(); /音樂播放子程序void mb(); /秒表子程序void delay (uchar k) /延時子程序 uchar j;while(k-)!=0) for(j=0;j<125;j+) ; /* void PlayMusic() /音樂播放子程序 uint i=0,j,k; while(SONG_LONGi!=0|SONG_TONEi!=0) for(j=0;j<SONG_LON

32、Gi*20;j+) BUZZER=BUZZER; for(k=0;k<SONG_TONEi/3;k+); delay(30); i+; */void time_pro( void) /時間定義子函數(shù) if(seconde=60) seconde=0; minite+; / 秒初值為零,計滿60,清零,分加1 if( minite=60) minite=0; hour+; / 分初值為零,計滿60,清零,時加1 if(hour=24) hour=0; / 小時初值為零,計滿24,清零 /*/ /*鍵盤掃描子程序*/*/void keyscan (void)if(P3_5=0) delay(

33、90); if(P3_5=0) /按鍵秒表啟動 while(!P3_5); n=n+1;if(n>=2) n=0;/n>=2時，置零 if(n=0) if(P3_2=0) delay(90); if(P3_2=0) / while(!P3_2); a=a+1;if(a>=2) a=0;/a>=2時，置零 if(n=0) if(a=0) dishow(); /數(shù)碼管時間顯示 if(a=1) display( ); /數(shù)碼管鬧鐘顯示 compare( ); /比較函數(shù) if(n=0) if(a=1) if(P3_3=0) delay(90); if(P3_3=0) /按鍵當(dāng)

34、前時間小時加1 hour+; if(hour=24) hour=0; if(P3_4=0) delay(90); if(P3_4=0) /按鍵當(dāng)前時間分鐘加1 minite+; if(minite=60) minite=0; if(a=0) if(P3_4=0) delay(90); if(P3_4=0) /按鍵鬧鐘時間分鐘加1 fen+; if(fen=60) fen=0; if(P3_3=0) delay(90); if(P3_3=0)/按鍵鬧鐘時間小時加1 shi+; if(shi=24) shi=0; /*/ /*秒表子程序*/ /*/if(n=1) mb(); if(w>=10

35、) /秒的0.01位滿10，0.1位進1，同時0.01位清零，下同 w=0; z+; if(z>=10) z=0; y+;if(y>=10) y=0; x+;if(x>=6) /60秒秒表，秒十位為6，全部清零 x=0;y=0;z=0;w=0; /*/ /*秒表顯示子程序*/ /*/void mb() P2=segsel0; /位選顯示 數(shù)碼管第一位 P0=digsegx; / 段選顯示 數(shù)碼管第一位 ，秒十位 delay(4); P2=segsel1; /位選顯示 數(shù)碼管第二位 P0=digseg1y; / 段選顯示 數(shù)碼管第二位 秒個位 delay(4); P2=segs

36、el2; /位選顯示 數(shù)碼管第三位 P0=digsegz; / 段選顯示 數(shù)碼管第三位 秒0.1位 delay(4); P2=segsel3; /位選顯示 數(shù)碼管第四位 P0=digsegw; / 段選顯示 數(shù)碼管第四位 秒0.01位 delay(4); /*/ /*當(dāng)前時鐘顯示子程序*/ /*/void display(void) P2=segsel0; P0=digseghour/10; /顯示小時的十位 delay(4); P2=segsel1; P0=(digseg1(hour%10); /顯示小時的個位 delay(4); P2=segsel2; P0=digsegminite/10; /顯示分的十位 delay(4); P2=segsel3; P0=digsegminite%10; /顯示分的個位 delay(4); /*/ /*鬧鐘顯示子程序*/ /*/void dishow(void) P2=segsel0; P0=digsegshi/10; /顯示小時的十位 delay(4); P2=segsel1; P0=(digseg1(shi%10); /顯示小時的個位 delay(4); P2=segsel2; P0=digsegfen/10; /顯示分的十位 delay(4); P2=segsel3; P0=digseg