單片機(jī)電子時(shí)鐘報(bào)告(共22頁)

1、 安徽科技學(xué)院 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 單片機(jī)原理(yunl)及應(yīng)用(yngyng)課程設(shè)計(jì)題 目: C52單片機(jī)電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 姓 名: 陶鵬鵬 專 業(yè): 電子科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí): 121班 指導(dǎo)教師: 高 海 濤 安徽科技學(xué)院 數(shù)理學(xué)院目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc422423771 1、基于單片機(jī)的電子(dinz)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) HYPERLINK l _Toc422423772 1.1設(shè)計(jì)(shj)任務(wù)與要求 HYPERLINK l _Toc422423773 1.1.1設(shè)計(jì)目的： HYPERLINK l _Toc422423774 1.1.2設(shè)

2、計(jì)要求： HYPERLINK l _Toc422423775 1.2方案設(shè)計(jì) HYPERLINK l _Toc422423776 2、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)簡介 HYPERLINK l _Toc422423777 2.1AT89C52單片機(jī)的功能結(jié)構(gòu) HYPERLINK l _Toc422423778 2.2單片機(jī)的引腳定義及功能 HYPERLINK l _Toc422423779 2.3 定時(shí)計(jì)數(shù)器 HYPERLINK l _Toc422423780 2.3.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu) HYPERLINK l _Toc422423781 2.3.2工作原理 HYPERLINK l _Toc422423782

3、 2.4鍵盤接口技術(shù) HYPERLINK l _Toc422423783 2.5復(fù)位操作 HYPERLINK l _Toc422423784 2.6 顯示控制模塊 HYPERLINK l _Toc422423785 3、硬件電路設(shè)計(jì) HYPERLINK l _Toc422423786 3.1電子時(shí)鐘的電路圖 HYPERLINK l _Toc422423787 3.2單元電路設(shè)計(jì) HYPERLINK l _Toc422423788 3.2.1晶振、復(fù)位電路模塊 HYPERLINK l _Toc422423789 3.2.2鍵盤控制模塊 HYPERLINK l _Toc422423790 3.2.

4、3蜂鳴器電路模塊 HYPERLINK l _Toc422423791 3.2.4顯示器電路模塊 HYPERLINK l _Toc422423792 4、軟件設(shè)計(jì) HYPERLINK l _Toc422423793 4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) HYPERLINK l _Toc422423794 4.2主程序清單 HYPERLINK l _Toc422423795 4.3系統(tǒng)仿真與調(diào)試 HYPERLINK l _Toc422423796 5、結(jié)論與心得 安徽科技學(xué)院 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 摘 要電子鐘是一種利用(lyng)數(shù)字電路來顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械

5、傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合都用到電子時(shí)鐘。現(xiàn)在高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用數(shù)碼管顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)、分、秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)，分和秒的校對(duì)，片選的靈活性好。 本課程設(shè)計(jì)就是用一塊89C52單片機(jī)和共陰極(ynj)數(shù)碼管顯示屏及其他元器件設(shè)計(jì)出一個(gè)電子時(shí)鐘。用單片機(jī)的定時(shí)器來產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，通過掃描幾個(gè)按鍵來控制時(shí)鐘。把這幾個(gè)模塊的

6、程序及原理圖設(shè)計(jì)好后組合在一起就成了一個(gè)電子時(shí)鐘。 關(guān)鍵詞：89C52單片機(jī)；共陰極(ynj)數(shù)碼管；定時(shí)器；石英晶體振蕩器；1、基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘電路設(shè)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1.1.1設(shè)計(jì)目的：（1）學(xué)習(xí)輸出口的使用方法；（2）學(xué)習(xí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用；（3）學(xué)習(xí)中斷的使用；1.1.2設(shè)計(jì)要求：電路的基本功能應(yīng)包括數(shù)碼顯示時(shí)間、可以手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)間、定時(shí)鬧鈴等，制作出實(shí)物并調(diào)試演示成功。1.2方案設(shè)計(jì) 方案：該系統(tǒng)采用52系列單片機(jī)AT89C52作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來方便、簡單并且單片機(jī)周圍的輔助電路也比較少，

7、便于控制和實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)張和更改。AT89C52單片機(jī)特點(diǎn)如下：(1)單片機(jī)按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，抵抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的CPU，程序指令和數(shù)據(jù)都可以寫在ROM里，許多信號(hào)通道(tngdo)都在同一芯片，因此可靠性高，易擴(kuò)充。(2)單片機(jī)有一般電腦所必須的器件，如三態(tài)雙向總線，串并行(bngxng)的輸入及輸出引腳， 可擴(kuò)充(kuchng)為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。(3)控制功能強(qiáng)：單片機(jī)指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷指令外還有更豐富的條件分支跳躍指令。AT89C52單片機(jī)晶振 復(fù)位電路獨(dú)立鍵盤電路顯示電路蜂鳴器電路圖1.1時(shí)鐘電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總框

8、圖2、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)簡介2.1AT89C52單片機(jī)的功能結(jié)構(gòu)如下圖所示，單片機(jī)是屬于三總線結(jié)構(gòu)，89C52單片機(jī)功能方框圖。圖2.1單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框2.2單片機(jī)的引腳定義(dngy)及功能圖2.1雙列直插式引腳分布(fnb)引腳功能(gngnng)：VCC工作電源+5V。GND電源地。ALE/PROG訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)作為低8位地址鎖存控制信號(hào)；在對(duì)EPROM編程時(shí)作為編程脈沖輸入；在不訪問外部存儲(chǔ)器和非EPROM編程狀態(tài)下，該腳輸出頻率為1/6單片機(jī)晶振頻率的方波信號(hào)，該信號(hào)，可作為時(shí)鐘脈沖，但在訪問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)會(huì)丟失一個(gè)脈沖。PSEN外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。EA/VPP訪問程序存儲(chǔ)器控制信

9、號(hào)。當(dāng)EA為低電平時(shí)，只讀外部存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平時(shí)則先讀內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，再讀外部程序存儲(chǔ)器；這個(gè)引腳在編程時(shí)接編程電壓VPP。RST復(fù)位信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)要2T。XTAL1片內(nèi)振蕩電路輸入端。XTAL2片內(nèi)振蕩電路輸出端。P0-P3輸入輸出端口。2.3 定時(shí)計(jì)數(shù)器 2.3.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)圖2.2定時(shí)(dn sh)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)89C52單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，簡稱(jinchng)為定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1）。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)如圖2.2所示：TMOD方式(fngsh)控制寄存器,用于設(shè)定定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方式 TCON定時(shí)器控制寄存器,用于啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器 IE中斷

10、允許控制寄存器：定時(shí)計(jì)數(shù)器是微機(jī)的中斷源2.3.2工作原理89C52系列單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作原理可用圖2.3來說明。圖2.3 定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作原理定時(shí)/計(jì)數(shù)功能選擇：當(dāng)CT0時(shí)，為定時(shí)器功能，此時(shí)，C與A相連（計(jì)數(shù)脈沖為機(jī)器周期）；當(dāng)CT1時(shí)，為計(jì)數(shù)功能，此時(shí)，C與B相連（計(jì)數(shù)脈沖從 P3.4或P3.5口輸入）。 定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)置：定時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)置由工作方式控制寄存器（TMOD）、定時(shí)控制寄存器（TCON）以及中斷允許寄存器（IE）共同完成。2.4鍵盤接口技術(shù) 鍵盤分兩類：獨(dú)立連接多鍵盤和矩陣式鍵盤，如圖2.4所示。圖2.4獨(dú)立式鍵盤(jinpn)獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤是最簡單

11、的鍵盤電路(dinl)，每個(gè)鍵獨(dú)立接入一根輸入線。這種鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、使用十分方便，目前這種結(jié)構(gòu)的鍵盤應(yīng)用還相當(dāng)普遍，這種鍵盤的缺點(diǎn)是隨著鍵數(shù)數(shù)量的增加所占用的I/O口線也增加。獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤在沒有鍵按下時(shí)，數(shù)據(jù)輸入線均為高電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線將變成低電平。因此可用位指令(zhlng)判別是否有鍵按下。2.5復(fù)位操作復(fù)位操作是單片機(jī)的初始化操作，單片機(jī)在進(jìn)入運(yùn)行前和在運(yùn)行過程中程序出錯(cuò)或操作失誤使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行復(fù)位操作。復(fù)位操作后，程序?qū)?000H開始重新執(zhí)行。除此之外，復(fù)位操作還使單片機(jī)的ALE和PSEN引腳信號(hào)在復(fù)位期間變?yōu)闊o效狀態(tài)。單片機(jī)對(duì)復(fù)位

12、信號(hào)的要求：一是復(fù)位信號(hào)為高電平，二是復(fù)位信號(hào)有效持續(xù)時(shí)間不少于24個(gè)振蕩脈沖（兩個(gè)機(jī)器周期）以上。在這里特別要提醒的是，在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果有幾片單片機(jī)同時(shí)工作，在程序上有連接關(guān)系，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，應(yīng)確保每一片單片機(jī)同時(shí)復(fù)位。復(fù)位信號(hào)由單片機(jī)的RST引腳輸入，復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前有些單片機(jī)內(nèi)部帶有看門狗電路，當(dāng)程序進(jìn)行出錯(cuò)或進(jìn)入了無休止循環(huán)時(shí)，看門狗電路將利用軟件強(qiáng)行使系統(tǒng)復(fù)位。2.6 顯示控制模塊圖2.5八位(b wi)共陰數(shù)碼管顯示為了(wi le)節(jié)省I/O口，采用動(dòng)態(tài)顯示的方法，用兩片74HC573,用作段鎖存和位鎖存器。3

13、、硬件(yn jin)電路設(shè)計(jì)3.1電子時(shí)鐘的電路圖圖3.1電子時(shí)鐘電路原理圖3.2單元電路設(shè)計(jì) 3.2.1晶振、復(fù)位電路模塊 圖3.2晶振、復(fù)位(f wi)電路圖晶振電路：采用(ciyng)12Mhz的晶振，22pF的電容。當(dāng)MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本(jbn)形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電后，保持RST一段高電平時(shí)間。3.2.2鍵盤控制模塊 圖3.2鍵盤(jinpn)控制電

14、路圖根據(jù)題目(tm)要求，只需要6個(gè)按鍵(如圖3.2)，選用獨(dú)立(dl)按鍵模式。 這6個(gè)鍵的功能分別為： KEY1：時(shí)鐘時(shí)位加鍵，每按一次時(shí)位的時(shí)間值加1；KEY2：時(shí)鐘時(shí)位減鍵，每按一次時(shí)位的時(shí)間值減1；KEY3：時(shí)鐘分位加鍵，每按一次分位的時(shí)間值加1；KEY4：時(shí)鐘分位減鍵，每按一次分位的時(shí)間值減1；KEY5：時(shí)鐘秒位加鍵，每按一次秒位的時(shí)間值加1；KEY6：時(shí)鐘秒位減鍵，每按一次秒位的時(shí)間值減1；3.2.3蜂鳴器電路模塊圖3.3蜂鳴器電路(dinl)模塊喇叭(l b)一腳與單片機(jī)的P1.1腳相連，一腳(y jio)接地。如圖3.3所示。3.2.4顯示器電路模塊4、軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程

15、序設(shè)計(jì)初始化程序：設(shè)置單片機(jī)的定時(shí)器0工作在模式1（16位定時(shí)器），對(duì)定時(shí)器0賦初值，開啟總中斷和定時(shí)器中斷，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，可計(jì)時(shí)24小時(shí)，為節(jié)省I/O口，用動(dòng)態(tài)掃描的方法，用兩片74HC573分別控制段選通和位選通，將時(shí)間顯示到共陰極數(shù)碼管上，計(jì)時(shí)完成后重新開始計(jì)時(shí)，蜂鳴器電路可通過P11口在整點(diǎn)時(shí)發(fā)聲報(bào)時(shí)。4.2主程序清單根據(jù)硬件電路的連接以及我們要實(shí)現(xiàn)的功能(gngnng)，編寫出了如下的C程序(chngx)，該程序能夠?qū)崿F(xiàn)(shxin)我們?cè)O(shè)計(jì)所需要的功能，具體的程序代碼如下：#include /包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義unsigned char

16、 frq;sbit H_KEY_ADD=P32; /定義按鍵輸入端口sbit H_KEY_DEC=P33;sbit M_KEY_ADD=P34;sbit M_KEY_DEC=P35;sbit S_KEY_ADD=P36;sbit S_KEY_DEC=P37;#define DataPort P0 /定義數(shù)據(jù)端口 程序中遇到DataPort 則用P0 替換sbit LATCH1=P22;/定義鎖存使能端口 段鎖存sbit LATCH2=P23;/ 位鎖存sbit Beep = P11;/定義喇叭端口 bit BeepFlag;unsigned char code dofly_DuanMa10=0

17、 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/ 顯示段碼值09unsigned char code dofly_WeiMa=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;/分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮,即位碼unsigned char TempData8; /存儲(chǔ)(cn ch)顯示值的全局變量unsigned char h,m,s;bit UpdateTimeFlag;void DelayUs2x(unsigned char t);/函數(shù)(hnsh)聲明 void Delay

18、Ms(unsigned char t);void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);void Init_Timer0(void);void Beep_OFF(void);void Beep_ON(void);void Display_Data_Operation(void); void main (void) unsigned char num=0; H_KEY_ADD=1; /按鍵輸入(shr)端口電平置高 H_KEY_DEC=1; M_KEY_ADD=1; /按鍵輸入端口電平置高 M_KEY_DEC=1; S_KEY_ADD

19、=1; /按鍵輸入端口電平置高 S_KEY_DEC=1; Init_Timer0(); while (1) /主循環(huán) if(!H_KEY_ADD) /如果檢測到低電平，說明按鍵按下 DelayMs(10); /延時(shí)去抖，一般10-20ms if(!H_KEY_ADD) /再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!H_KEY_ADD);/如果確認(rèn)按下按鍵等待(dngdi)按鍵釋放，沒有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 if(h0) /減操作 h-; if(!M_KEY_ADD) /如果檢測到低電平，說明按鍵按下 DelayMs(10); /延時(shí)去抖，一般10-20ms if(!M_K

20、EY_ADD) /再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!M_KEY_ADD);/如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 if(m0) /減操作 m-; if(!S_KEY_ADD) /如果檢測到低電平，說明按鍵按下 DelayMs(10); /延時(shí)去抖，一般10-20ms if(!S_KEY_ADD) /再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!S_KEY_ADD);/如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 if(s0) /減操作 s-; TempData0=dofly_DuanMah/10;/分解顯示信息，如

21、要顯示68，則68/10=6 68%10=8 TempData1=dofly_DuanMah%10; TempData2=0 x40; /顯示一橫 TempData3=dofly_DuanMam/10; TempData4=dofly_DuanMam%10; TempData5=0 x40; TempData6=dofly_DuanMas/10; TempData7=dofly_DuanMas%10; / Display(0,8); /顯示全部8位 /主循環(huán)中添加其他需要一直工作的程序 if(BeepFlag=1) BeepFlag=0; DelayMs(500); /延時(shí)1ms，累加頻率(p

22、nl)值 frq+; /* uS延時(shí)函數(shù)，含有(hn yu)輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號(hào)字符變量(binling)，其值的范圍是 0255 這里使用晶振12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編,大致延時(shí) 長度如下 T=tx2+5 uS */void DelayUs2x(unsigned char t) while(-t);/* mS延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號(hào)字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編*/void DelayMs(unsi

23、gned char t) while(t-) /大致延時(shí)1mS DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); /* 顯示函數(shù)，用于動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管 輸入?yún)?shù)(cnsh) FirstBit 表示需要顯示的第一位，如賦值2表示從第三個(gè)數(shù)碼管開始顯示 如輸入(shr)0表示從第一個(gè)顯示。 Num表示需要顯示(xinsh)的位數(shù)，如需要顯示99兩位數(shù)值則該值輸入2*/void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) static unsigned char i=0; DataPort=0; /清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影 LATC

24、H1=1; /段鎖存 LATCH1=0; DataPort=dofly_WeiMai+FirstBit; /取位碼 LATCH2=1; /位鎖存 LATCH2=0; DataPort=TempDatai; /取顯示數(shù)據(jù)，段碼 LATCH1=1; /段鎖存 LATCH1=0; i+; if(i=Num) i=0;/* 定時(shí)器初始化子程序*/void Init_Timer0(void) TMOD |= 0 x01; /使用模式1，16位定時(shí)器，使用|符號(hào)(fho)可以在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響 EA=1; /總中斷(zhngdun)打開 ET0=1; /定時(shí)器中斷(zhngdun)打開 TR0=1; /定時(shí)器開關(guān)打開/* 定時(shí)器中斷子程序*/void Timer0_isr(void) interrupt 1 stati