單片機電子時鐘報告(共22頁)

1、 安徽科技學(xué)院 單片機課程設(shè)計 單片機原理(yunl)及應(yīng)用(yngyng)課程設(shè)計題 目: C52單片機電子時鐘電路設(shè)計 姓 名: 陶鵬鵬 專 業(yè): 電子科學(xué)與技術(shù) 班 級: 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、基于單片機的電子(dinz)時鐘電路設(shè)計 HYPERLINK l _Toc422423772 1.1設(shè)計(shj)任務(wù)與要求 HYPERLINK l _Toc422423773 1.1.1設(shè)計目的： HYPERLINK l _Toc422423774 1.1.2設(shè)

2、計要求： HYPERLINK l _Toc422423775 1.2方案設(shè)計 HYPERLINK l _Toc422423776 2、單片機應(yīng)用系統(tǒng)簡介 HYPERLINK l _Toc422423777 2.1AT89C52單片機的功能結(jié)構(gòu) HYPERLINK l _Toc422423778 2.2單片機的引腳定義及功能 HYPERLINK l _Toc422423779 2.3 定時計數(shù)器 HYPERLINK l _Toc422423780 2.3.1定時/計數(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 HYPERLINK l _Toc422423786 3.1電子時鐘的電路圖 HYPERLINK l _Toc422423787 3.2單元電路設(shè)計 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 HYPERLINK l _Toc422423793 4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計 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 單片機課程設(shè)計 摘 要電子鐘是一種利用(lyng)數(shù)字電路來顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準確、顯示直觀、無機械

5、傳動裝置等優(yōu)點，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鐘。現(xiàn)在高精度的計時工具大多數(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時時，譯碼代替機械式傳動，用數(shù)碼管顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進行時，分和秒的校對，片選的靈活性好。 本課程設(shè)計就是用一塊89C52單片機和共陰極(ynj)數(shù)碼管顯示屏及其他元器件設(shè)計出一個電子時鐘。用單片機的定時器來產(chǎn)生時鐘信號，通過掃描幾個按鍵來控制時鐘。把這幾個模塊的

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

7、便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改。AT89C52單片機特點如下：(1)單片機按照工業(yè)控制要求設(shè)計，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，許多信號通道(tngdo)都在同一芯片，因此可靠性高，易擴充。(2)單片機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， 可擴充(kuchng)為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。(3)控制功能強：單片機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單片機晶振 復(fù)位電路獨立鍵盤電路顯示電路蜂鳴器電路圖1.1時鐘電路結(jié)構(gòu)設(shè)計總框

8、圖2、單片機應(yīng)用系統(tǒng)簡介2.1AT89C52單片機的功能結(jié)構(gòu)如下圖所示，單片機是屬于三總線結(jié)構(gòu)，89C52單片機功能方框圖。圖2.1單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)框2.2單片機的引腳定義(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訪問外部存儲器時作為低8位地址鎖存控制信號；在對EPROM編程時作為編程脈沖輸入；在不訪問外部存儲器和非EPROM編程狀態(tài)下，該腳輸出頻率為1/6單片機晶振頻率的方波信號，該信號，可作為時鐘脈沖，但在訪問數(shù)據(jù)存儲器時會丟失一個脈沖。PSEN外部程序存儲器讀選通信號。EA/VPP訪問程序存儲器控制信

9、號。當EA為低電平時，只讀外部存儲器，當EA為高電平時則先讀內(nèi)部程序存儲器，再讀外部程序存儲器；這個引腳在編程時接編程電壓VPP。RST復(fù)位信號，對系統(tǒng)復(fù)位信號要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 定時計數(shù)器 2.3.1定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)圖2.2定時(dn sh)/計數(shù)器結(jié)構(gòu)89C52單片機內(nèi)部設(shè)有兩個16位定時/計數(shù)器，簡稱(jinchng)為定時器0（T0）和定時器1（T1）。定時器計數(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)定定時計數(shù)器的工作方式 TCON定時器控制寄存器,用于啟動定時計數(shù)器 IE中斷

10、允許控制寄存器：定時計數(shù)器是微機的中斷源2.3.2工作原理89C52系列單片機內(nèi)部定時計數(shù)器的工作原理可用圖2.3來說明。圖2.3 定時計數(shù)器的工作原理定時/計數(shù)功能選擇：當CT0時，為定時器功能，此時，C與A相連（計數(shù)脈沖為機器周期）；當CT1時，為計數(shù)功能，此時，C與B相連（計數(shù)脈沖從 P3.4或P3.5口輸入）。 定時/計數(shù)器設(shè)置：定時計數(shù)器設(shè)置由工作方式控制寄存器（TMOD）、定時控制寄存器（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：獨立連接多鍵盤和矩陣式鍵盤，如圖2.4所示。圖2.4獨立式鍵盤(jinpn)獨立式按鍵結(jié)構(gòu)獨立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤是最簡單

11、的鍵盤電路(dinl)，每個鍵獨立接入一根輸入線。這種鍵盤的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、使用十分方便，目前這種結(jié)構(gòu)的鍵盤應(yīng)用還相當普遍，這種鍵盤的缺點是隨著鍵數(shù)數(shù)量的增加所占用的I/O口線也增加。獨立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤在沒有鍵按下時，數(shù)據(jù)輸入線均為高電平，當有鍵按下時，與之對應(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)位操作是單片機的初始化操作，單片機在進入運行前和在運行過程中程序出錯或操作失誤使系統(tǒng)不能正常運行時，需要進行復(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)位操作還使單片機的ALE和PSEN引腳信號在復(fù)位期間變?yōu)闊o效狀態(tài)。單片機對復(fù)位

12、信號的要求：一是復(fù)位信號為高電平，二是復(fù)位信號有效持續(xù)時間不少于24個振蕩脈沖（兩個機器周期）以上。在這里特別要提醒的是，在一個應(yīng)用系統(tǒng)中，如果有幾片單片機同時工作，在程序上有連接關(guān)系，系統(tǒng)復(fù)位時，應(yīng)確保每一片單片機同時復(fù)位。復(fù)位信號由單片機的RST引腳輸入，復(fù)位操作有上電自動復(fù)位、按鍵復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式。隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，目前有些單片機內(nèi)部帶有看門狗電路，當程序進行出錯或進入了無休止循環(huán)時，看門狗電路將利用軟件強行使系統(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3.1電子時鐘的電路圖圖3.1電子時鐘電路原理圖3.2單元電路設(shè)計 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MCS-5l系列單片機的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(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，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電后，保持RST一段高電平時間。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個按鍵(如圖3.2)，選用獨立(dl)按鍵模式。 這6個鍵的功能分別為： KEY1：時鐘時位加鍵，每按一次時位的時間值加1；KEY2：時鐘時位減鍵，每按一次時位的時間值減1；KEY3：時鐘分位加鍵，每按一次分位的時間值加1；KEY4：時鐘分位減鍵，每按一次分位的時間值減1；KEY5：時鐘秒位加鍵，每按一次秒位的時間值加1；KEY6：時鐘秒位減鍵，每按一次秒位的時間值減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4.1系統(tǒng)主程

15、序設(shè)計初始化程序：設(shè)置單片機的定時器0工作在模式1（16位定時器），對定時器0賦初值，開啟總中斷和定時器中斷，定時器開始計時，可計時24小時，為節(jié)省I/O口，用動態(tài)掃描的方法，用兩片74HC573分別控制段選通和位選通，將時間顯示到共陰極數(shù)碼管上，計時完成后重新開始計時，蜂鳴器電路可通過P11口在整點時發(fā)聲報時。4.2主程序清單根據(jù)硬件電路的連接以及我們要實現(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)我們設(shè)計所需要的功能，具體的程序代碼如下：#include /包含頭文件，一般情況不需要改動，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;/分別對應(yīng)相應(yīng)的數(shù)碼管點亮,即位碼unsigned char TempData8; /存儲(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); /延時去抖，一般10-20ms if(!H_KEY_ADD) /再次確認按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!H_KEY_ADD);/如果確認按下按鍵等待(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); /延時去抖，一般10-20ms if(!M_K

20、EY_ADD) /再次確認按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!M_KEY_ADD);/如果確認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); /延時去抖，一般10-20ms if(!S_KEY_ADD) /再次確認按鍵是否按下，沒有按下則退出 while(!S_KEY_ADD);/如果確認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1ms，累加頻率(p

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

23、gned char t) while(t-) /大致延時1mS DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); /* 顯示函數(shù)，用于動態(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表示從第三個數(shù)碼管開始顯示 如輸入(shr)0表示從第一個顯示。 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;/* 定時器初始化子程序*/void Init_Timer0(void) TMOD |= 0 x01; /使用模式1，16位定時器，使用|符號(fho)可以在使用多個定時器時不受影響 EA=1; /總中斷(zhngdun)打開 ET0=1; /定時器中斷(zhngdun)打開 TR0=1; /定時器開關(guān)打開/* 定時器中斷子程序*/void Timer0_isr(void) interrupt 1 stati