單片機(jī)電子鐘 2

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)14系(部)：電信系 專業(yè)： 指導(dǎo)教師：課題名稱數(shù)碼管顯示電子鐘設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、課題內(nèi)容：設(shè)計(jì)一種基于AT89S52單片機(jī)的數(shù)碼管顯示電子時(shí)鐘，要求如下：（1）、能正確顯示時(shí)間，時(shí)鐘由數(shù)碼管顯示，顯示格式為：XX小時(shí)¾XX分¾XX秒。（2）、時(shí)間能夠由按鍵調(diào)整，誤差小于1S。（3）、鬧鐘功能：時(shí)間運(yùn)行到與鬧鐘設(shè)定時(shí)間時(shí)，鬧鐘響（持續(xù)響5秒）。（4）、報(bào)時(shí)功能：時(shí)間運(yùn)行到正點(diǎn)時(shí)間時(shí)，鬧鐘響，幾點(diǎn)鐘就響幾聲（每聲持續(xù)響2秒，每?jī)陕曋g時(shí)間間隔2秒）。 2、要求：完成該系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)，在Proteus軟件上仿真通過(guò)，提交一篇課程設(shè)計(jì)說(shuō)明

2、書(shū)。設(shè)計(jì)工作量1、匯編或C51語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)；2、程序調(diào)試；3、在Proteus上進(jìn)行仿真成功；4、提交一份完整的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，包括設(shè)計(jì)原理、程序設(shè)計(jì)、程序分析、仿真分析、調(diào)試過(guò)程，參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)總結(jié)等。進(jìn)度安排起止日期（或時(shí)間量）設(shè)計(jì)內(nèi)容（或預(yù)期目標(biāo)）備注第一天課題介紹，答疑，收集材料，C51介紹第二天設(shè)計(jì)方案論證，練習(xí)編寫(xiě)C51程序第三天第六天程序設(shè)計(jì)第六天第八天 程序調(diào)試、仿真第九天第十天系統(tǒng)測(cè)試并編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)教研室意見(jiàn)年 月 日系（部）主管領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)年 月 日目 錄摘 要51、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求51.1 基本設(shè)計(jì)任務(wù)51.2 功能要求說(shuō)明52、 方案論證與選擇62.1 單片機(jī)的型號(hào)選擇6

3、2.2 控制選擇方案63、 總體設(shè)計(jì)63.1 主程序63.2 顯示子程序83.3 定時(shí)鬧鐘與整點(diǎn)報(bào)時(shí)程序93.4 定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序93.5 按鍵功能設(shè)置104、系統(tǒng)主要元件介紹114.1 AT89C51單片機(jī)的介紹114.2 LED數(shù)碼管介紹115、 仿真及測(cè)試125.1 程序調(diào)試及仿真125.2 程序測(cè)試及結(jié)果分析126、程序設(shè)計(jì)體會(huì)13參考文獻(xiàn)13摘 要 該電子時(shí)鐘由AT89C51，BUTTON，七段數(shù)碼管等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū)動(dòng)電路，由延時(shí)程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時(shí)，達(dá)到時(shí)分秒的計(jì)時(shí)，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時(shí)，滿二十四小時(shí)重新計(jì)時(shí)。而電路中的四個(gè)控制鍵擁有多種不同的功

4、能，可以實(shí)現(xiàn)電子鐘精確到秒的調(diào)整和鬧鐘的調(diào)整，應(yīng)用Proteus的ISIS軟件實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。該方法仿真效果真實(shí)、準(zhǔn)確，節(jié)省了硬件資源。關(guān)鍵詞：數(shù)碼管；單片機(jī)；電子鐘；鍵盤(pán)控制1、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求本任務(wù)為：數(shù)碼管顯示電子鐘。設(shè)計(jì)任務(wù)具體內(nèi)容如下：1.1 基本設(shè)計(jì)任務(wù)依據(jù)命題題意，本設(shè)計(jì)采用AT89C51進(jìn)行24小時(shí)計(jì)時(shí)并用數(shù)碼管顯示。要求其顯示時(shí)間范圍是00：00：0023：59：59，具備有時(shí)分秒校準(zhǔn)功能。電子鐘上面要帶有鬧鐘，鬧鐘與時(shí)鐘之間能隨時(shí)切換，鬧鐘具備時(shí)分秒設(shè)置功能。1.2 功能要求說(shuō)明設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的電子鐘。該電子鐘具有設(shè)定鬧鐘（持續(xù)響5秒），及整點(diǎn)報(bào)

5、時(shí)功能。時(shí)間運(yùn)行到正點(diǎn)時(shí)間時(shí)，鬧鐘響，幾點(diǎn)鐘就響幾聲（每聲持續(xù)響2秒，每?jī)陕曋g時(shí)間間隔2秒）。2、 方案論證與選擇2.1 單片機(jī)的型號(hào)選擇通過(guò)對(duì)多種單片機(jī)性能的分析，最終認(rèn)為AT89C51是最理想的電子時(shí)鐘開(kāi)發(fā)芯片。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，而且它與MCS-51兼容，且具有4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器和1000寫(xiě)/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為

6、10年等特點(diǎn)，是最好的選擇。2.2 控制選擇方案直接加減：使用7按鍵，1按鍵切換鬧鐘，6按鍵對(duì)時(shí)分秒分別加減，控制方式相當(dāng)簡(jiǎn)單，但需要較多按鍵與I/O口，功能一般，成本較高。矩陣鍵盤(pán)：使用16按鍵對(duì)時(shí)分秒直接設(shè)置，能最為靈活的對(duì)數(shù)字鐘進(jìn)行設(shè)置，功能強(qiáng)大，但控制方式相對(duì)困難，成本較高，需要較多按鍵與I/O口。換位加減：使用4按鍵，1鍵切換鬧鐘，1鍵換位，另兩鍵加減，控制方式相對(duì)簡(jiǎn)單，占用I/O口少，成本低廉，但功能一般。經(jīng)過(guò)反復(fù)比較，在3種方案中選取了第3種換位加減，此方案成本低，功能已經(jīng)足夠滿足電子鐘的需要，而且硬件軟件均比較簡(jiǎn)單。3、 總體設(shè)計(jì)3.1 主程序 設(shè)計(jì)中計(jì)時(shí)采用定時(shí)器T0中斷完成

7、。主程序循環(huán)調(diào)用顯示子程序和查鍵，當(dāng)端口有開(kāi)關(guān)按下時(shí)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能程序。流程圖如圖3-1所示。 圖3-1 主程序流程/*主函數(shù)*/void main(void)TMOD=0x11; /time0為定時(shí)器，方式1TH0=0x3c; /預(yù)置計(jì)數(shù)初值,50msTL0=0xb0;TH1=(65535-50000)/256;TL1=(65535-50000)%256;EA=1; /總中斷開(kāi)ET0=1; /允許定時(shí)器0中斷TR0=1;ET1=1;TR1=1;buzz=0; /開(kāi)啟定時(shí)器0 while (1) keyscan(); /按鍵掃描 dinshi(); /定時(shí)鬧鐘 switch(temp2) /

8、顯示時(shí)間 case 0:display(hour1,minite1,seconde1);break; case 1:display(hour2,minite2,seconde2);break; 3.2 顯示子程序 顯示子程序每次顯示6個(gè)連續(xù)內(nèi)存單元的十進(jìn)制BCD碼數(shù)據(jù)。由于采用7段共陽(yáng)LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，顯示十進(jìn)制BCD碼數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)段碼存放在ROM中。 顯示時(shí)取內(nèi)存地址中數(shù)據(jù)，然后查表得對(duì)應(yīng)顯示段碼從P0口輸出，P2口將為對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管供電，于是數(shù)碼管就會(huì)顯示該地址單元的數(shù)據(jù)。void display(uchar hour,uchar minite,uchar seconde)/*顯

9、示子程序*/ uchar h1,h2,m1,m2,s1,s2;s2=seconde/10;s1=seconde%10; m2=minite/10;m1=minite%10; h2=hour/10;h1=hour%10;P2=0XFE; /1111 1110if(temp1=1)/功能選項(xiàng)，通過(guò)點(diǎn)提醒來(lái)調(diào)節(jié)相應(yīng)位的時(shí)間P0=dispcodes1|0x80;/點(diǎn)提醒elseP0=dispcodes1;/秒個(gè)位delay(1);P2=0XFD;/1111 1101P0=dispcodes2;/秒十位delay(1);P2=0XFB; /1111 1011P0=dispcode10;/間隔符 -del

10、ay(1);P2=0XF7; /1111 0111 if(temp1=2)/P0=dispcodem1|0x80;elseP0=dispcodem1;/分個(gè)位delay(1);P2=0XEF; /1110 1111 P0=dispcodem2;/分十位delay(1);P2=0XDF; /1101 1111P0=dispcode10;/間隔符 -delay(1);P2=0XBF; /1011 1111if(temp1=3)P0=dispcodeh1|0x80;/時(shí)個(gè)位elseP0=dispcodeh1;delay(1);P2=0X7F; /0111 1111P0=dispcodeh2;/時(shí)十位

11、delay(1);3.3 定時(shí)鬧鐘與整點(diǎn)報(bào)時(shí)程序void dinshi( ) /*定時(shí)鬧鐘 */uint i; if(hour1=hour2&&minite1=minite2&&(seconde1>=seconde2&&seconde1<seconde2+5) for(i=0;i<20;i+) buzz=1; buzz=0; void zhengdian (void)/*整點(diǎn)報(bào)警*/if(seconde1=0&&minite1=0)temp=hour1;flag=1; /標(biāo)記buzz=1;3.4 定時(shí)器T0中斷服

12、務(wù)程序 定時(shí)溢出中斷周期設(shè)為50MS，中斷進(jìn)入后先進(jìn)行定時(shí)中斷初值校正，當(dāng)中斷累加到20次時(shí)，對(duì)秒計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加1操作。時(shí)鐘最大計(jì)時(shí)值為23時(shí)59分59秒。#7FH存放“熄滅符”數(shù)據(jù)，用于時(shí)間調(diào)整時(shí)的閃爍功能。在計(jì)數(shù)單元中，采用十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)，滿十進(jìn)位。 在程序中采用12MHZ晶振頻率，精度為1MS，定時(shí)初值為50MS，用循環(huán)程序進(jìn)行20次循環(huán)可到1S。當(dāng)1S到時(shí)調(diào)用加1程序并判斷秒、分是否為60，當(dāng)秒為60時(shí)，秒清零，分加1；當(dāng)分為60時(shí)，分清零。終端結(jié)束時(shí)，分時(shí)計(jì)時(shí)單元數(shù)據(jù)移入對(duì)應(yīng)顯示單元。void timer0(void) interrupt 1 /定時(shí)器0方式1，50ms中斷一次

13、TH0=0x3c; /手動(dòng)加載計(jì)數(shù)脈沖次數(shù) TL0=0xb0; mstcnt+; zhengdian(); /用于計(jì)算時(shí)間，每隔50ms加1 if(mstcnt=20) /mstcnt滿20即為一秒 seconde1+; /秒+1time_pro( ); /時(shí)間處理mstcnt=0; /對(duì)計(jì)數(shù)單元的清零，重新開(kāi)始計(jì) 圖3-4 定時(shí)器T0中斷服務(wù)流程圖3.5 按鍵功能設(shè)置電子時(shí)鐘設(shè)置4個(gè)按鍵通過(guò)程序控制來(lái)完成電子時(shí)鐘的時(shí)間調(diào)整。調(diào)整時(shí)鐘時(shí)只設(shè)計(jì)了加鍵、減鍵、模式鍵、鬧鐘鍵。K1鍵為模式設(shè)置；k2鍵加一鍵；K3鍵減一鍵；k4鍵鬧鐘設(shè)置鍵。 （1）、k1鍵：模式設(shè)置鍵，直接按下模式鍵時(shí)可以調(diào)節(jié)時(shí)間，

14、多次按鍵時(shí)，調(diào)節(jié)在秒、分、時(shí)之間變換。 （2）、k2鍵：進(jìn)入模式后，調(diào)節(jié)位出現(xiàn)一個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，按一下k2鍵則該位加一。同理，按下k3鍵該位減一。 （3）、k4鍵：按下k4鍵，數(shù)碼管顯示程序既定的鬧鐘時(shí)刻，按下模式鍵，出現(xiàn)標(biāo)志點(diǎn)后按k2、k3調(diào)節(jié)鬧鐘。4、系統(tǒng)主要元件介紹4.1 AT89C51單片機(jī)的介紹AT89C51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行I/O口(4個(gè)8位I/O口)、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過(guò)片內(nèi)單

15、一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是微處理器（CPU）加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式，以實(shí)現(xiàn)不同的功能。AT89C51單片機(jī)如圖4-1所示。 圖4-1 單片機(jī)4.2 LED數(shù)碼管介紹 LED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示

16、筆畫(huà)常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過(guò)30mA。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽(yáng)數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。ED的7段數(shù)碼管利用單只LED組合排列成“8”字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點(diǎn)亮相應(yīng)的點(diǎn)劃來(lái)顯示出0-9的數(shù)字。在這次的設(shè)計(jì)中采用的均是共陰極的LED顯示，當(dāng)I/O口輸出為高電平的時(shí)候，對(duì)應(yīng)段就被點(diǎn)亮。 圖4-2 LED數(shù)碼管5、 仿真及測(cè)

17、試5.1 程序調(diào)試及仿真本程序通過(guò)Keil單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)程序的編譯，鏈接，生成HEX文件。程序再編譯過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)位，并及時(shí)改正，在設(shè)計(jì)時(shí)非常重要，使錯(cuò)誤被扼殺在搖籃中。通過(guò)Keil和硬件仿真平臺(tái)Proteus的聯(lián)合，可以將設(shè)計(jì)效果仿真出來(lái)，根據(jù)效果，有目的的改變?cè)O(shè)計(jì)，優(yōu)化程序。仿真圖如下：圖5-1 電子鐘仿真圖5.2 程序測(cè)試及結(jié)果分析測(cè)試步驟：1) 加載程序。2) 設(shè)定鬧鐘為05：01：00，并試聽(tīng)鬧鐘是否準(zhǔn)確。3) 試聽(tīng)每次整點(diǎn)報(bào)時(shí)是否準(zhǔn)確。4) 試驗(yàn)各按鍵功能是否正常。測(cè)試結(jié)果如下 鬧鐘與整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能均正確無(wú)誤，各按鍵功能均正常。測(cè)試結(jié)果分析通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，可以看出，數(shù)字鐘

18、能實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)，并帶有鬧鐘與整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，即數(shù)字鐘已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了題目所給出的所有要求。6、程序設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)這次的設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到本人對(duì)單片機(jī)方面的知識(shí)知道的太少了，對(duì)于書(shū)本上的很多知識(shí)還不能靈活運(yùn)用，尤其是對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)句的理解和運(yùn)用，不能夠充分理解每個(gè)語(yǔ)句的具體含義，導(dǎo)致編程的程序過(guò)于復(fù)雜，使得需要的存儲(chǔ)空間增大。損耗了過(guò)多的內(nèi)存資源。本次的設(shè)計(jì)使我從中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到我以后的工作中去。在大學(xué)的課堂的學(xué)習(xí)只是在給我們灌輸專業(yè)知識(shí)，而我們應(yīng)把所學(xué)的用到我們現(xiàn)實(shí)的生活中去，此次的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)給我奠定了一個(gè)實(shí)踐基礎(chǔ)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)、生活中磨練自己，使自己適應(yīng)于以后的競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中我也學(xué)到了許多新的知識(shí)，在和同學(xué)協(xié)作過(guò)程中增進(jìn)同學(xué)間的友誼，使我對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的積極性和重要性有了更加充分的理解。 我知道，今后我的路還是很長(zhǎng)，我要學(xué)的東西也有很多。通過(guò)這次實(shí)習(xí)，我深刻的認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)專