單片機課程設計數(shù)字電子鐘正文

1、1 設計概述1.1 設計課題任務設計一個具有特定功能的電子鐘。具有時間顯示功能。并有時間設定，時間調(diào)整功能。1.2 功能要求說明設計一個具有特定功能的電子鐘。該電子鐘上電或按鍵復位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進入時鐘準備狀態(tài)；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)整結束后可按啟動/調(diào)整鍵再次進入時鐘運行狀態(tài)。2 系統(tǒng)的組成及工作原理2.1 系統(tǒng)的組成 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

2、時電路，同時標準的1Hz時間信號必須做到準確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構成數(shù)字電子鐘。（1）晶體振蕩器晶體振蕩器給數(shù)字提供一個頻率穩(wěn)定準確的12MHz的方波信號，可保證數(shù)字電子鐘的走時準確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器。（2）復位電路時間計數(shù)電路由秒個位和秒十位計數(shù)器，分個位和分十位計數(shù)器，時個位和時十位計數(shù)器構成。秒個位和秒十位計數(shù)器，分個位和分十位計數(shù)器為60進制計數(shù)器，時個位和時十位計數(shù)器為24進制計數(shù)器。（3）數(shù)碼管數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設計提供的為LED數(shù)碼管。（4）鍵盤鍵盤是控制和修改時鐘的重要

3、輸入模塊，通過鍵盤可以修改時間。（5）控制部分AT89S52提供以下標準功能：8K字節(jié)Flash閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32I/0口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。2.2 系統(tǒng)的工作原理（1）：輸入/輸出口線 P0.0-P0.7 P0口8位雙向口線 P1.0-P1.7 P1口8位雙向口線 P2.0-P2.7 P2口8位雙向口線 P3.0-P3.7 P3口8位雙向口線（2）：地址鎖存控制信號ALE在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制把P0口輸出地低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分

4、時傳送。此外由于ALE是以1/6晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。（3）：外部程序存儲器讀選通信號PSEN在外部ROM時PSEN有效（低電平），以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。（4）：訪問程序存儲器控制信號EA當EA信號為低電平時，對ROM的讀操作是針對尾部程序存儲器的；而當EA信號為高電平時，對ROM的讀操作時從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。（5）：復位信號RST當輸入的復位信號延續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效，用于完成單片機的復位操作。（6）：外接晶體引線端XTAL1和XTAL2當使用芯片內(nèi)部時鐘時，XTAL1和XTAL2用于外接石英

5、晶體諧振器和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接入外部時鐘脈沖信號。（7）：地線Vss（8）：+5V電源Vcc3 系統(tǒng)硬件電路設計3.1 硬件系統(tǒng)各模塊功能介紹本設計的硬件系統(tǒng)主要采用以下基本模塊來實現(xiàn)，單片機最小系統(tǒng)模塊，輸入模塊、輸出模塊、電源模塊。（1）單片機最小系統(tǒng)模塊：包括低功耗、高性能CMOS8位微控制AT89S52；復位電路；晶振電路。本本模塊AT89S52系統(tǒng)控制核心，單片機系統(tǒng)復位由復位電路完成，單片機內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端位位引腳XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容。這樣就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 （2

6、）輸入模塊：本模塊共用到了5個按鍵，1個電源開關，一個復位鍵，單片機運行期間，利用按鍵完成復位操作。3個按鍵獨立式鍵盤，S1鍵控制電子鐘的啟動調(diào)整狀態(tài)，S2鍵為加1鍵，S3鍵為減1鍵。且S1、S2、S3任一鍵都獨自連一個I/O（P1.0、P1.1、P1.2）口線，說明它們可以獨立實現(xiàn)相應的電子鐘功能。（3）輸出模塊：本次設計顯示為8位，采用兩個四位一體數(shù)碼管（共陽極）作為顯示窗口，既可以節(jié)約成本又能簡化電路。數(shù)碼管用8個PNP三極管驅動。（4）電源模塊：用市場上的USB供電。3.2 數(shù)碼管顯示方案 數(shù)碼管顯示方案分靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。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

7、管恒定的導通或截止。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。靜態(tài)顯示每一位都需要一個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。動態(tài)顯示是利用人的視覺暫留功能來看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導通電流有關，也與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/0口，降低了能耗，因此本設計采用動態(tài)顯示。3.3 總電路圖的設計圖1 數(shù)字電子鐘總電路原理圖4 系統(tǒng)軟件設計4.1 使用單片機

8、資源的說明P0口輸出數(shù)碼管段選信號，P3口輸出數(shù)碼管位選信號；晶振12MHz；調(diào)整選擇鍵SET_KEY：P1.0；通過選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍；增加鍵ADD_KEY：P1.1；按一次使選中位加1；減少鍵DEC_KEY：P1.2；按一次使選中位減1;50H-5FH；16個寄存器單元作為顯示單元。 50H 用于控制秒基準時鐘源的產(chǎn)生；51H 清零秒寄存器；52H 清零分寄存器；53H 清零時寄存器；5FH 用于秒個位；5EH 用于秒十位；5DH 用于分個位；5CH 用于分十位；5BH 用于時個位；5AH 用于時十位；54H 用于控制調(diào)時閃爍；堆棧棧底：70H。4.2 程序設計構想流程框圖 圖2

9、 主程序流程框圖圖3 加1子程序流程框圖圖4 中斷子程序圖5 鍵盤掃描子程序 圖6 顯示子程序4.3 程序清單;- ;程序入口;- ORG 0000H LJMP START ORG 000BH ;定時器0中斷入口地址 LJMP TIMET0ORG 1000H;-;顯P.程序;功能:可以在8個數(shù)碼閃爍移位進行屏保;-START: MOV R6, #2 ;閃爍次數(shù)MOV A, #0FEH ;位選TT: MOV P2, AMOV P0, #0CH ;段碼"P."LCALL DELAYMOV P2, #0FFHDJNZ R6, TTLCALL DELAYLCALL DELAY1RR

10、 AJB P1.0, TT ;鍵是否按下，沒按下則轉移LCALL DELAY ;延時去抖JNB P1.0, KAI ;再次判斷鍵是否按下KAI: SETB P1.0CLR A ;狀態(tài)恢復MOV P0, #0FFHLCALL DELAY1SETB 48H ;用于調(diào)時閃爍標志SETB 47H ;用于產(chǎn)生脈沖用于調(diào)時快進的脈沖MOV R1, #0 ;鍵功能標志：0計時、1調(diào)時、2調(diào)分、3調(diào)秒MOV R0, #50H ;初始化MOV R6, #10HCLEARJCQ:MOV R0, #00H ;清寄存器INC R0DJNZ R6, CLEARJCQMOV IP, #02HSETB EASETB ET0

11、MOV TMOD, #01H ;設定定時器0工作方式1MOV TH0, #3CHMOV TL0, #0B0H ;賦定時初值，定時50msSETB TR0 ;啟動定時器0MOV SP, #70H ;堆棧;-;主程序 ;- MAIN: LCALL DISPLAYLCALL KEY_SCANJZ MAINLCALL SET_KEYJB 46H, MAIN ;如果已進行調(diào)時快進，則不再執(zhí)行下面的調(diào)整LCALL ADD_KEY ;調(diào)用增加鍵處理子程序，加一LCALL DEC_KEY ;調(diào)用減少鍵處理子程序，減一LJMP MAIN ;重新循環(huán);-; 顯示處理程序;-DISPLAY:MOV A, 51HAN

12、L A, #0FHMOV 5FH, A ;轉換出秒個位，存入5FHMOV A, 51HANL A, #0F0HSWAP AMOV 5EH, A ;轉換出秒十位，存入5EHJB 46H, MIN ;如果調(diào)時快進，則跳過閃爍處理程序CJNE R1, #3,MIN ;如果R1為3，閃爍秒位待調(diào)整JB 48H, MINMOV 5FH, #0AH ;使該位為10，查表得到使該位不顯示MOV 5EH, #0AHMIN: MOV A, 52HANL A, #0FHMOV 5DH, A ;轉換出分個位，存入5DHMOV A, 52HANL A, #0F0HSWAP AMOV 5CH, A ;轉換出分十位，存入

13、5CHJB 46H, HOURCJNE R1, #2, HOUR ;如果R1為2，閃爍分位待調(diào)整JB 48H, HOURMOV 5DH, #0AHMOV 5CH, #0AHHOUR: MOV A, 53HANL A, #0FHMOV 5BH, A ;轉換出時個位，存入5BHMOV A, 53HANL A, #0F0HSWAP AMOV 5AH, A ;轉換出時十位，存入5AHJB 46H, DISPCJNE R1, #1, DISP ;如果R1為1，閃爍時位待調(diào)整JB 48H, DISPMOV 5BH, #0AH ;使該位為10，查表得到使該位不顯示MOV 5AH, #0AH;-;數(shù)碼管動態(tài)掃

14、描顯示;-DISP: MOV DPTR, #TABLE MOV A, 5FH MOVC A, A+DPTR MOV P0, A CLR P2.0 LCALL DELAY SETB P2.0 MOV A, 5EH MOVC A, A+DPTR MOV P0, A CLR P2.1 LCALL DELAY SETB P2.1 ;顯示秒十位 MOV A, #0BFH MOV P0, A CLR P2.5 LCALL DELAY SETB P2.5 ;顯示“-” MOV A, 5DH MOVC A, A+DPTR MOV P0, A CLR P2.3 LCALL DELAY SETB P2.3 ;顯示

15、分個位 MOV A, 5CH MOVC A, A+DPTR MOV P0, A CLR P2.4 LCALL DELAYSETB P2.4 ;顯示分十位MOV A, #0BFHMOV P0, ACLR P2.2LCALL DELAYSETB P2.2 ;顯示“-”MOV A, 5BHMOVC A, A+DPTRMOV P0, ACLR P2.6LCALL DELAYSETB P2.6 ;顯示時個位MOV DPTR, #TABLE1 ;消除時的十位置0MOV A, 5AHMOVC A, A+DPTRMOV P0, ACLR P2.7LCALL DELAYSETB P2.7 ;顯示時十位RET;-

16、;定時器中斷1s程序;-TIMET0: PUSH ACC ;保護現(xiàn)場PUSH PSWMOV TH0, #3CHMOV TL0, #0B0HCPL 47H ;產(chǎn)生脈沖用于調(diào)時快進INC 54HMOV A, 54HCJNE A, #10,ADD_TIME;產(chǎn)生0.5秒，用于調(diào)時閃爍CPL 48H ;取反調(diào)時閃爍標志位MOV 54H, #00HADD_TIME: INC 50HMOV A, 50HCJNE A, #10,ZDBACD;整點報時時蜂鳴器響延遲時間SETB P3.1 ZDBACD: CJNE A, #20,RETI1 ;產(chǎn)生1秒時鐘MOV 50H, #00H ;一秒鐘時間到，清零50HM

17、OV A, 51HADD A, #01HDA A ;十進制調(diào)整MOV 51H, ACJNE A, #60H,RETI1MOV 51H, #00H ;一分鐘到MOV A, 52HADD A, #01HDA AMOV 52H, ACJNE A, #60H,RETI1CLR P3.1MOV 52H, #00H MOV A, 53HADD A, #01HDA AMOV 53H, ACJNE A, #24H,RETI1MOV 53H, #00H ;到24點,清零小時RETI1: POP PSWPOP ACC ;恢復現(xiàn)場RETI ;中斷返回;-;鍵盤掃描程序;R4設置為00H是為了在進入長按處理前加長延時

18、,以區(qū)分長按與短按鍵;-KEY_SCAN: CLR 46H ;關閉調(diào)時快進標志MOV P1, #0FFH ;將P1口設置成輸入狀態(tài)MOV A, P1CPL AANL A, #07H JZ EXIT_KEYLCALL DELAY ;延時去抖動MOV A, P1 ;重新判斷CPL AANL A, #07HJZ EXIT_KEYMOV R5, AMOV R4, #00H ;用于控制調(diào)時快進速度LOOP: LCALL DISPLAY ;進入長按處理MOV A, P1CPL AANL A, #07HJB 47H, LOOP1INC R4 LOOP1: CJNE R1, #03H,LOOP2 LJMP L

19、OOP3LOOP2: CJNE R4, #99H,LOOP3MOV R4, #70H SETB 46HLCALL ADD_KEYLCALL DEC_KEYLOOP3: JNZ LOOP ;等待鍵釋放MOV A, R5 ;輸出鍵值RETEXIT_KEY: RET;-;延時子程序;- DELAY: MOV R7, #200 DJNZ R7, $RETDELAY1: MOV R3, #50MOV TMOD, #00HMOV TH1, #63HMOV TL1, #18H SETB TR1LP1:JBC TF1, LP2SJMP LP1LP2: MOV TH1, #63HMOV TL1, #18H DJ

20、NZ R3, LP1 RET ;-;選擇鍵處理子程序;-SET_KEY: CJNE R5, #01H,EXIT ;選擇鍵鍵值INC R1 ;調(diào)整選擇功能標志加一CJNE R1, #4,EXITMOV R1, #0MOV 54H, #00H ;調(diào)時閃爍清零 RET;-;加1子程序;-ADD_KEY: CJNE R5, #02H,EXIT ;加1鍵值CJNE R1,#01H,NEXT1 MOV A,53HADD A,#01HDA AMOV 53H, ACJNE A,#24H,EXITMOV 53H, #00HNEXT1: CJNE R1,#02H,NEXT2 MOV A,52HADD A,#01H

21、DA AMOV 52H, ACJNE A,#60H,EXITMOV 52H, #00HNEXT2: CJNE R1,#03H,EXIT MOV A,51HADD A,#01HDAAMOV 51H, ACJNE A,#60H,EXITMOV 51H, #00H RET;-;減1子程序;-DEC_KEY: CJNE R5,#04H,EXIT ;減1鍵鍵值CJNE R1,#01H,NEXT3 MOV A,53HADD A,#99HDA AMOV 53H, ACJNEA,#99H,EXITMOV 53H, #23HNEXT3: CJNE R1,#02H,NEXT4 MOV A,52HADD A,#99

22、HDA AMOV 52H, ACJNE A,#99H,EXITMOV 52H, #59HNEXT4:CJNE R1,#03H, EXIT ;選擇鍵功能標志為3調(diào)秒，否則跳出MOV A,51HADD A,#99HDA AMOV 51H, ACJNE A,#99H,EXITMOV 51H, #59HRET;-;返回子程序;- EXIT: RET;-;數(shù)碼管字形編碼表;-TABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH ;"0"，"1"，"2"，"3"，

23、"4"，"5"，"6"，"7"，"8""，9"，"不顯示"TABLE1:DB 0FFH,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH ;小時編碼;"不顯示"，"1"，"2"，"3"，"4"，"5"，"6"，"7"，"8"，"9

24、"，"不顯示"END 5 調(diào)試與功能說明5.1 硬件調(diào)試 檢查加工質量，并確保沒有任何方面的錯誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬用表測棋數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應先空載上電，比檢查各引腳的點位是否正確。若一切正常，方可在斷電的情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關系。將萬用表的探針放到單片機接電源的引腳上檢測一下，看是否符合要求。5.2 系統(tǒng)性能測試與功能說明走時：默認為走時狀態(tài)，按24小時制分別顯示“時時-分分-秒秒”，有2個“-”動態(tài)顯示，時間會按實際時間以秒為最少單位變化。 走時調(diào)整：按對秒進行調(diào)整，按一下加一秒；按對分進行調(diào)整，按一下加一分；按對時進行調(diào)整，按一下加一小時，從而達到快速設定時間的目的。結束語本次課程設計，讓我受益匪淺，認識到了自己的許多缺點和不足，使我深深的感受到了理論聯(lián)系實際的必要性及其重要性。在我們以往的學習過程中，我們刻意地去加強理論的基礎，對于一個程序我們只求它在運行時沒有出錯，我們便以