基于單片機(jī)的時鐘控制器設(shè)計課程設(shè)計報告論文

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計報告 基于單片機(jī)控制的時鐘控制器專業(yè)班級： _電氣xx班_ _姓名：_ _xxx_ _ 時 間：2013/11/2512/15 指導(dǎo)教師： xxxx xxx 2013年12月11日 基于單片機(jī)控制的時鐘控制器課程設(shè)計任務(wù)書1。設(shè)計目的與要求設(shè)計出一個基于單片機(jī)控制的時鐘控制器。通過向單片機(jī)輸入不同的指令可以實現(xiàn)24小時制時鐘的基本顯示和連續(xù)的調(diào)時，調(diào)分和調(diào)秒的功能，同時又?jǐn)U展了整點報時功能。該電路硬件較為簡單、計時精度高、可控性好，可以隨時調(diào)整和設(shè)定時間，并且調(diào)時間的誤差小，操作簡單、通用性強(qiáng)。（1）基本功能、顯示：可以顯示時、分和秒、調(diào)時功能：時（0-24）、分和

2、秒（0-60）可以連續(xù)可調(diào)（2）性能：時間日誤差 2秒（3）擴(kuò)展功能增加整點報時功能增加鬧鐘任意設(shè)定功能2設(shè)計內(nèi)容 （1）畫出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系；（2）確定元器件及元件參數(shù)；（3）進(jìn)行電路模擬仿真；（4）sch文件生成與打印輸出；3編寫設(shè)計報告 寫出設(shè)計的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。4答辯 在規(guī)定時間內(nèi)，完成敘述并回答問題。目錄摘要11. 引言12. 設(shè)計目的和要求13. 總體設(shè)計方案13.1 方案設(shè)計要求13.2 方案設(shè)計與論證13.3 整體設(shè)計框圖23.4 系統(tǒng)設(shè)計流程圖24. 設(shè)計原理分析34.1 外接晶振電路34.2 復(fù)位電路34.3 數(shù)碼管顯示電路34.4 鍵盤

3、控制電路44.5 proteus仿真電路44.6 單片機(jī)程序的編寫54.7 電路的檢測54.8 cad電路的連接及pcb電路布線并做出電路板54.9 軟件與硬件的調(diào)試55. 總結(jié)與體會56. 附錄56.1 cad電路連接圖56.2 pcb電路布線圖66.3 時鐘控制器參考源程序67. 參考文獻(xiàn)13基于單片機(jī)控制的時鐘控制器班級：電氣115班 姓名：趙傳陽 摘要：近年來隨著計算機(jī)在社會領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用不斷地走向深入，由于它具有功能強(qiáng)，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點。本次設(shè)計的時鐘控制器是以單片機(jī)（at89c51）為核心，結(jié)合相關(guān)的元器件（3個2位

4、共陽數(shù)碼管，一個發(fā)光二極管和一個蜂鳴器）和應(yīng)用程序（在proteus軟件和keil編譯軟件），構(gòu)成相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī) at89c51 共陽數(shù)碼管 發(fā)光二極管 蜂鳴器 proteus軟件 keil編譯軟件 中斷 1.引言隨著科技的發(fā)展，電子技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，尤其是單片機(jī)的應(yīng)用更為普遍。單片機(jī)的應(yīng)用已深入眾多技術(shù)領(lǐng)域，從軍事、工業(yè)到家庭日常生活，單片機(jī)因體積小、功能強(qiáng)、價格低廉而得到廣泛應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，越來越多各式各樣的時鐘也逐漸走進(jìn)我們的生活，它們設(shè)計精巧、方便、耐用、美觀，深得各領(lǐng)域的厚愛。隨著科技的進(jìn)步，基于單片機(jī)控制的時鐘控制器的出現(xiàn)則打破了人們對時鐘的傳統(tǒng)概念，因為數(shù)字

5、時鐘不僅可以通過數(shù)字直觀地顯示出時間，還可以定時發(fā)出各種聲、光、電信號，以啟動各種設(shè)備實現(xiàn)實時控制、時間順序控制。該課程設(shè)計既有一般時鐘的基本顯示和調(diào)整功能，同時又增加了整點報時功能，復(fù)位功能及實時時鐘控制功能。2.設(shè)計目的與要求設(shè)計出一個基于單片機(jī)控制的時鐘控制器。通過向單片機(jī)輸入不同的指令可以實現(xiàn)24小時制時鐘的基本顯示和連續(xù)的調(diào)時，調(diào)分和調(diào)秒的功能，同時又?jǐn)U展了整點報時功能。該電路硬件較為簡單、計時精度高、可控性好，可以隨時調(diào)整和設(shè)定時間，并且調(diào)時間的誤差小，操作簡單、通用性強(qiáng)。在一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組

6、成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時時鐘，即定時時間。本文主要介紹用單片機(jī)為核心部件的時鐘控制器，本設(shè)計由單片機(jī)at89c51芯片和3個兩位一體的共陽極的數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機(jī)時鐘控制器?；疽螅?.顯示： 可以顯示時、分和秒2.調(diào)時功能：時（0-24）、分和秒（0-60）可以連續(xù)可調(diào)并進(jìn)行校準(zhǔn)3.能夠完成時間的顯示、定時鬧鐘、整點報時及復(fù)位功能3.總體設(shè)計方案3.1.方案設(shè)計要求設(shè)計制作一個時鐘控制器，要求能實現(xiàn)基本走時，并以數(shù)字形式顯示時、分、秒，采用24小時制，能實現(xiàn)校時、校分連續(xù)可調(diào)、整點報時功能、復(fù)位功能以及鬧鐘任意設(shè)定功能。3

7、.2方案設(shè)計與論證方案一：采用各種純數(shù)字芯片實現(xiàn)數(shù)字時鐘的設(shè)計。優(yōu)點：各個模塊功能清晰，電路易于理解實現(xiàn)。缺點：各個模塊功能已定不能進(jìn)行智能化調(diào)整，整體電路太龐大。方案二：采用 fpga模塊用硬件語言實現(xiàn)功能。優(yōu)點：運(yùn)算速度快，走時精度高，算法簡單。缺點：成本高，大材小用。方案三：采用單片機(jī)最小系統(tǒng)實現(xiàn)功能。優(yōu)點：電路簡單，能通過程序進(jìn)行隨機(jī)調(diào)整并擴(kuò)展功能，成本低，易于實現(xiàn)。缺點：走時有一定的誤差。經(jīng)過綜合考慮成本問題以及電路實現(xiàn)問題，選擇第三種方案實現(xiàn)設(shè)計要求。3.3整體設(shè)計框圖整體設(shè)計框圖如圖1所示：圖1 整體設(shè)計框圖3.4系統(tǒng)設(shè)計流程圖設(shè)計流程圖如2圖所示：圖2 系統(tǒng)設(shè)計流程圖4.設(shè)計原

8、理分析4.1外接晶振電路晶振連接電路圖如圖3，以12mhz晶振為基準(zhǔn)。圖3 外接晶振電路連接圖xtal1、xtal2：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xtal2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，一般選用12mhz晶振，電容取30pf左右。4.2復(fù)位電路常用復(fù)位電路圖如圖4：圖4 復(fù)位電路連接圖在振蕩器運(yùn)行時，有兩個機(jī)器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引:腳時，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯

9、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。4.3 數(shù)碼管顯示電路二位一體共陽極數(shù)碼管電路連接圖如圖5，以pnp三極管為驅(qū)動。圖5 數(shù)碼管顯示電路連接圖4.4 鍵盤控制電路鍵盤控制電路如圖6。圖6 時鐘按鍵控制電路圖通過s1、s2、s3和s4四個按鍵，對時間進(jìn)行修改和鬧鐘的設(shè)置，s0控制鬧鐘的啟動和停止。按下s4鍵顯示鬧鐘，松開后顯示時間；按下s1鍵進(jìn)入時間修改模式，再按s1鍵時間的時加1，按s3分加1，調(diào)整結(jié)束后按下s4恢復(fù)正常顯示；按下s2鍵進(jìn)入鬧鐘修改模式，再按s3鍵鬧鐘的時加1，按s3分加1，調(diào)整結(jié)束后按下s4恢復(fù)正常顯示。在按鍵按下

10、和放開時會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。通過延時程序，可以進(jìn)行去抖動設(shè)計。4.5 proteus仿真電路 整體電路連接圖如圖7：圖7 整體電路連接圖4.6 單片機(jī)程序的編寫用keil編譯軟件進(jìn)行程序的設(shè)計、編譯并生成可執(zhí)行文件。4.7 電路的檢測電路連接完畢后，應(yīng)用單片機(jī)程序燒錄工具進(jìn)行程序燒錄，然后單擊運(yùn)行按鈕進(jìn)行仿真，檢測電路是否有誤。4.8 cad電路的連接及pcb電路布線并做出電路板待仿真電路檢測無誤后，則通過cad軟件進(jìn)行電路圖的連接并對元件進(jìn)行封裝，確定無誤后生成pcb圖進(jìn)行電路的布線，之后做出電路板進(jìn)行元件的焊接。4.9 軟件與硬件的調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是它們并不能完

11、全分開。一般的方法是排除明顯的硬件故障，再進(jìn)行綜合調(diào)試，排除可能的軟件或硬件故障。軟件調(diào)試是指用仿真軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，驗證系統(tǒng)的各項功能；硬件調(diào)試即軟件調(diào)試成功后，將程序下載至at89c51芯片中，用焊接好的電路來進(jìn)行各項功能的驗證與檢測。需要特別注意的是軟件調(diào)試與硬件調(diào)試的差異，軟件調(diào)試只是初步的估測，硬件的調(diào)試才是最真實的。5總結(jié)與體會經(jīng)過三周的實習(xí)設(shè)計，我設(shè)計的時鐘控制器實現(xiàn)了它最基本功能， 三個星期的緊張實習(xí)，讓我獲益非淺，更加熟練的掌握了proteus軟件、keil軟件及cad軟件的應(yīng)用，使我看到了自己專業(yè)知識的淺薄與不足。通過本次的課程設(shè)計，我對單片機(jī)這門課程有了更深的了解，單片機(jī)

12、課程設(shè)計則是人生課程，我學(xué)到了很多課堂上無法學(xué)到的東西，懂得了學(xué)習(xí)的不容易，在以后的學(xué)習(xí)中我會更加努力的去學(xué)習(xí)和研究，以取得更好的成績。6.附錄6.1 cad電路連線圖如圖8。圖8 cad電路連接圖6.2 pcb電路布線圖如圖9。圖9 pcb布線電路圖（注:未連線的端口用外接線連接）6.3 時鐘控制器參考源程序 使用keil軟件編寫源程序org 0000hljmp startorg 000bhljmp time;*初始化*start: mov sp, #50h mov 20h,#00h ;定義秒 mov 21h,#00h ;定義分 mov 22h,#00h ;定義時 mov 23h,#01h

13、;定義鬧鐘分鐘 mov 24h,#01h ;定義鬧鐘小時 mov 25h,#00h mov 26h,#01h mov 30h,#00h ;bcd second mov 31h,#00h mov 32h,#00h ;bcd minute mov 33h,#00h mov 34h,#00h ;bcd hour mov 35h,#00h mov 36h,#01h mov 37h,#00h mov 38h,#01h mov 39h,#00h mov 50h,#00h ;按鍵次數(shù) mov tmod,#01h ;16位計數(shù)器 mov th0, #03ch ;賦初值 mov tl0, #0b0h mov i

14、e, #87h ;中斷允許 setb tr0 ;啟動t0 mov r2,#14h mov p2,#0ffh;*主程序*main: jb p1.4,gb lcall timepro ;調(diào)用鬧鐘判斷gb: lcall display1;調(diào)用時間顯示 jb p1.3,m1 ;p1.3=1時轉(zhuǎn)移 s4沒有按下 lcall settime ;調(diào)用settime調(diào)時子程序 ljmp mainm1: jb p1.2,m2 ;p1 g.2=1時轉(zhuǎn)移s3 lcall setatime ;調(diào)用setatime子程序 ljmp mainm2: jb p1.0,m4 ;p1.01時轉(zhuǎn)移 s1 lcall lookat

15、ime ;調(diào)用lookatime顯示鬧鐘子程序m4: ljmp main;*延時子程序*delay: mov r4,#030hdl00: mov r5,#0ffhdl11: mov r6,#9hdl12: djnz r6,dl12 djnz r5,dl11 djnz r4,dl00 ret;*時間調(diào)整*settime: ;設(shè)置時間l0: lcall display1mm1: jb p1.3,l1 ;p1.3=1時轉(zhuǎn)移 mov c,p1.3 jc mm1 lcall delay1 ;延時 jc mm1mstop1: mov c,p1.3 ;p1.3為0時轉(zhuǎn)移 jnc mstop1 lcall d

16、elay1 ;延時 mov a,50h inc 50h cjne a,#00h,hj1 ljmp l0hj1: mov c,p1.3 jnc mstop1 inc 22h ;小時自加一 mov a,22h cjne a,#18h,go12 ;小時計數(shù)循環(huán) mov 22h,#00h ;復(fù)位 mov 34h,#00h mov 35h,#00h ljmp l0l1: jb p1.1,l2 ;p1.1=1時轉(zhuǎn)移 mov c,p1.1 jc l1 lcall delay1 ;延時 jc l1mstop2: mov c,p1.1 ;p1.10時轉(zhuǎn)移 jnc mstop2 lcall delay1 ;延時

17、mov c,p1.1 jnc mstop2 inc 21h ;分鐘加一 mov a,21h cjne a,#3ch,go11 ;分鐘計數(shù)循環(huán) mov 21h,#00h ; 復(fù)位 mov 32h,#00h mov 33h,#00h ljmp l0 go11: mov b,#0ah div ab mov 32h,b ; 將a的低4位存入32單元 mov 33h,a ; 將a的高4位存入33單元 ljmp l0go12: mov b,#0ah div ab mov 34h,b ;將a的低4位存入34單元 mov 35h,a ; 將a的高4位存入35單元 ljmp l0l2: jb p1.0,l0 ;

18、 p1.01時轉(zhuǎn)移 mov c,p1.0 jc l2 lcall delay1 ;延時 mov c,p1.0 jc l2stop1: mov c,p1.0 ; p1.00時轉(zhuǎn)移 jnc stop1 lcall delay1 ;延時 mov c,p1.0 jnc stop1 mov 50h,#00h ljmp main;*設(shè)置鬧鐘*setatime:lcall display2 ; 調(diào)用display2顯示鬧鐘n0: lcall display2mm2: jb p1.2,n1 ;p1.2=1時轉(zhuǎn)移 mov c,p1.2 jc mm2 lcall delay1 ; 延時 jc mm2mstop3:

19、 mov c,p1.2 ; p1.20時轉(zhuǎn)移 jnc mstop3 lcall delay1 ; 延時 mov a,50h inc 50h cjne a,#00h,hj2 ljmp n0hj2: mov c,p1.2 jnc mstop3 inc 24h ;小時加一 mov a,24h cjne a,#24,go22 ;小時計數(shù)循環(huán) mov 24h,#00h ;復(fù)位 mov 38h,#00h mov 39h,#00h ljmp n0n1: jb p1.1,n2 ;p1.11時轉(zhuǎn)移 mov c,p1.1 jc n1 lcall delay1 ;延時 jc n1mstop4: mov c,p1.1

20、 ;p1.10時轉(zhuǎn)移 jnc mstop4 lcall delay1 ;延時 mov c,p1.1 jnc mstop4 inc 23h ;分鐘加一 mov a,23h cjne a,#60,go21 ;分鐘計數(shù)循環(huán) mov 23h,#00h ;復(fù)位 mov 36h,#00h mov 37h,#00h ljmp n0go21: mov b,#0ah div ab mov 36h,b ;將a的低4位存入36單元 mov 37h,a ;將a的高4位存入37單元 ljmp n0go22: mov b,#0ah div ab mov 38h,b ;將a的低4位存入38單元 mov 39h,a ;將a的

21、高4位存入39單元 ljmp n0n2: jb p1.0 ,n0 ;p1.01時轉(zhuǎn)移 mov c,p1.0 jc n2 lcall delay1 ;延時 mov c,p1.0 jc n2stop2: mov c,p1.0 jnc stop2 lcall delay1 mov c,p1.0 jnc stop2 mov 50h,#00h ljmp main;*鬧鐘判斷*timepro: mov a,21h mov b,23h cjne a,b,bk ;判斷定時鬧鐘的分鐘 mov a,22h mov b,24h cjne a,b,bk ;判斷定時鬧鐘的小時 setb 25h.0 mov c,25h.

22、0 lcall timeout ;調(diào)用timeout bk:ret;*喇叭報警*timeout: x1: lcall bz ;調(diào)用喇叭響應(yīng)程序 clr 25h.0 ;調(diào)用喇叭響應(yīng)程序結(jié)束 lcall delay ;延時 clr 25h.0 ljmp display1 bz:mov c,25h.1 mov p1.6,c clr p1.7 mov r7,#0ffh ;喇叭響應(yīng)時間 t2: mov r6,#0ffh t3: djnz r6,t3 djnz r7,t2 setb p1.7 ret;*顯示鬧鐘時間*lookatime:lcall display2 mm: jnb p1.0,lookati

23、me lcall delay1 ljmp maindelay1: mov r4,#14h ;時間延時dl001: mov r5,#0ffhdl111: djnz r5,dl111 djnz r4,dl001 ret;*定時*time: push acc ;保護(hù)現(xiàn)場 push psw movth0,#03ch ;初值 movtl0,#0b0h djnz r2,ret0 movr2,#14h mov a,20h cpl 25h.1 clr c inc a ;秒自加一 cjne a,#3ch,go1 ;秒計數(shù)循環(huán) mov 20h,#0 ;復(fù)位 mov 30h,#0 mov 31h,#0 mov a,

24、21h inc a ;分鐘自加一 cjne a,#3ch,go2 ;分鐘計數(shù)循環(huán) mov 21h,#0h ;復(fù)位 mov 32h,#0 mov 33h,#0 mov a,22h inc a ;小時自加一 cjne a,#18h,go3 ;小時計數(shù)循環(huán) mov 22h,#00h ;復(fù)位 mov 34h,#0 mov 35h,#0 ajmp ret0go1:mov 20h,a mov b,#0ah div ab mov 31h,a ;將a的低4位存入31單元 mov 30h,b ;將a的高4位存入30單元 ajmp ret0go2: mov 21h,a mov b,#0ah div ab mov

25、33h,a ;將a的低4位存入33單元 mov 32h,b ;將a的高4位存入32單元 ajmpret0go3:mov 22h,a mov b,#0ah div ab mov 35h,a ;將a的低4位存入35單元 mov 34h,b ;將a的高4位存入34單元 ajmpret0ret0: pop psw ;恢復(fù)現(xiàn)場 pop acc reti;*顯示子程序*display1:mov r0,#30h mov r3,#0feh mov a,r3play1: mov p2,a mov a,r0 ;取要顯示的數(shù)據(jù) mov dptr,#dseg1 ;指向字形段碼首地址 movc a,a+dptr cjne r0,#34h,pa orl a,#80h pa:cjne r0,#32h,pb orl a,#80h pb:cpl a ;查表取字形段碼 mov p0,a ;指向p0