課程設(shè)計基于單片機控制的時鐘控制電路

1、 基于單片機的時鐘電路設(shè)計 目 錄1 引言12 總體設(shè)計方案1 2.1 設(shè)計思路1 2.2 總體設(shè)計框圖13 單元電路分析2 3.1 at89c51簡介2 3.2串行顯示電路3 3.3整點報時電路3 3.4 校時電路4 3.5 復(fù)位電路及晶振電路 44 主程序流程圖55 總結(jié)與體會6參考文獻6附圖1 總體電路圖7附錄1 源程序8摘要：本設(shè)計是基于單片機控制的時鐘控制器，通過向單片機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展了定時鬧鈴功能。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。關(guān)鍵詞

2、：中斷 單片機 定時器 時鐘控制器 六位串口數(shù)碼管顯示設(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 設(shè)計要求：電路的基本功能應(yīng)包括數(shù)碼顯示時、分、秒時間、可以手動調(diào)節(jié)時間、 定時鬧鈴等。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，尤其是近些年來單片機的應(yīng)用更為普遍。嵌入式系統(tǒng)與單片機已深入到國民經(jīng)濟眾多技術(shù)領(lǐng)域，從軍事、工業(yè)到家庭日常生活，單片機因其體積小、功能強、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我們的生活，它們設(shè)計精巧、方便、耐用、美觀，深得各層領(lǐng)域的厚愛隨著科技的進步，而單片機控制的數(shù)字時鐘的出現(xiàn)則打破了

3、人們對時鐘的傳統(tǒng)概念，因為數(shù)字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。所使用的單片機，低功耗，具有實時時鐘功能。2 總體設(shè)計方案2.1 設(shè)計思路本電子鐘有5部分組成，分別是調(diào)時電路，復(fù)位電路，晶振電路，報警電路和6位數(shù)碼管串口顯示電路，調(diào)時電路四個輕觸式按鍵，分別命名為：確定鍵k1.模式設(shè)定鍵k2、加調(diào)整鍵k3、減調(diào)整鍵k4。，報警電路采用了一只npn型的三極管及蜂鳴器為報警電路。復(fù)位電路的功能是只要按下手動按紐，無論電路處于何種狀態(tài)，電路都會恢復(fù)到初始狀

4、態(tài)的顯示。電源電路由橋式整流、電容濾波和三端穩(wěn)壓器7805的構(gòu)成，可以用交流電壓供整個系統(tǒng)工作。此數(shù)字鐘可與任何612v/100ma的交直流電源適配器配合工作，適應(yīng)性強。使用at89c51和其他的附屬電路組成電子鐘。顯示部分的基本原理：顯示電路采用靜態(tài)數(shù)碼顯示技術(shù)，由于一次只能讓一個數(shù)碼管顯示，然而要顯示6位的數(shù)據(jù)，必須由數(shù)碼管一個一個輪流顯示才可以實現(xiàn)，人的視覺暫留的時間為0.1秒，所以每位顯示的間隔不必超過20ms，為了保證正確顯示，必須每隔2ms，就要刷新一個數(shù)碼管。本電路使得每個數(shù)碼管顯示的時間大約在2ms，而這刷新時間我們采用軟件延時程序.每隔12ms對數(shù)碼管刷新一次。分別用于調(diào)節(jié)時

5、.分.秒。在軟件設(shè)計方面，應(yīng)完成時鐘控制電路的各項要求整個系統(tǒng)工作時，秒信號產(chǎn)生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計數(shù)器”，“秒計數(shù)器”采用60進制計數(shù)器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分計數(shù)器”的時鐘脈沖?！胺钟嫈?shù)器”也采用60進制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時計數(shù)器”?！皶r計數(shù)器”采用24進制計時器，可實現(xiàn)對一天24小時的累計。顯示電路將“時”、“分”、“秒”計數(shù)器的輸出，通過六個七段led顯示器顯示出來。校時電路是直接加一個脈沖信號到時計數(shù)器或者分計數(shù)器或者秒計數(shù)器來對“時”、“分”、“秒”顯示數(shù)

6、字進行校對調(diào)整。2.2 總體設(shè)計框圖。如圖1所示。at89c51單片機晶振電路復(fù)位電路調(diào)時按紐四端接口六個數(shù)碼管串口顯示電路報警電路圖1 基于單片機的時鐘控制器總體設(shè)計框圖3 單元電路分析3.1 at89c51簡介at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程、可擦除的8位只讀存儲器（fperomflash programmable and erasable read only memory），可在低電壓下工作。該器件采用atmel高密度非易失存儲器技術(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和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微處理

7、器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。at89c51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)ram，32根i/o引線，兩個16位定時器/計數(shù)器，五個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級，一個全雙工串行口，一個精密模擬比較器以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。此外，at89c51是用可降到0頻率的靜態(tài)邏輯操作設(shè)計的并支持兩種可選的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方式停止cpu工作但允許ram，定時器/計數(shù)器，串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止所有其它部件的工作直到下一個硬件復(fù)位。at89c51的管腳排列如圖2所示。vcc：電源； gnd：接地；p0p3口：四個并行雙向

8、口；x1、x2：外接12m晶振；rst/proog：復(fù)位端；ale/p：地址鎖存端；psen：外部程序讀選通端； 圖2 at89c51管腳排列圖ea/vp：訪問片內(nèi)rom使能端。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口； p3.0：rxd（串行輸入口）； p3.1：txd（串行輸出口）； p3.6：wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）；p3.7：rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）。 3.2顯示電路顯示電路采用靜態(tài)數(shù)碼顯示技術(shù)，用74ls164作為數(shù)碼管的驅(qū)動芯片，74hc164是串行輸入并行輸出的移位寄存器，并帶有清除端，其中q0-q7為并行輸出端，mr為清除端，當(dāng)它為零電平時使74hc164清零，a、

9、b為串行輸入端，clk為時鐘脈沖輸入端，在脈沖的上升沿實現(xiàn)移位。當(dāng)clk=0、mr=1時，74hc164保持原來的數(shù)據(jù)狀態(tài)。圖中外接6片74hc164作為6位led顯示器的靜態(tài)連接口，74hc164的低電平輸出電流為8ma，可直接驅(qū)動共陽極led。采用軟件譯碼向74hc164輸出字型碼，由于顯示器是靜態(tài)的主程序可不必掃描顯示器。直接由單片機的串行口輸出數(shù)據(jù)和時鐘控制信號達(dá)到靜態(tài)顯示的目的如圖3。 圖3 6位數(shù)碼管串口顯示電路3.3報警電路 該電路由p2.0口外接串聯(lián)3.3k電阻、5.6k電阻、三極管8550以及蜂鳴器構(gòu)成，該電路可以實現(xiàn)時鐘電路的整點報時功能，每到一整點的時候，該電路就工作，蜂

10、鳴器就發(fā)出聲音。如圖4所示。圖4 報警電路3.4 校時電路。如圖5所示。本電子鐘設(shè)計有四個輕觸式按鍵，分別命名為：確定鍵k1.模式設(shè)定鍵k2、加調(diào)整鍵k3、減調(diào)整鍵k4。由p1.0口外接校時轉(zhuǎn)換按鈕，p1.1口外接確定按鈕，p1.2口外接加一按鈕， p1.3口接減一按鈕。該電路可以實現(xiàn)連續(xù)的調(diào)時，調(diào)分和調(diào)秒的功能，誤差可以控制在2秒以內(nèi)，可以在任何時候達(dá)到準(zhǔn)確調(diào)時，調(diào)分和調(diào)秒的功能具體實現(xiàn)過程是：按下復(fù)位按紐，6個數(shù)碼管顯示全部是零，按k2可以調(diào)秒，加調(diào)整鍵k3，減調(diào)整鍵k4，按下k1就可以確定，再次按下模式設(shè)定鍵k2，就可以調(diào)分，在按一次模式設(shè)定鍵k2，就可以調(diào)時，和調(diào)秒一樣，最后調(diào)好按下模

11、式設(shè)定鍵k2。圖5校時電路3.5 復(fù)位電路晶振電路該電路采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位，有一個22uf的電容、一個按鈕、一個10k的電阻和一個220歐電阻構(gòu)成。手動按k1，無論電路處于何種狀態(tài)，電路都會恢復(fù)到初始狀態(tài)的顯示。晶振電路可以給單片機提供所需要的時鐘頻率。復(fù)位電路及晶振電路圖6所示。 圖6復(fù)位電路及晶振電路4 主程序流程圖 主程序首先是初始化部分,主要是計時單元清零，中斷初始化，啟動定時器工作，然后是調(diào)用顯示子程序，接著是判斷有無按鍵。無按鍵則回到調(diào)用顯示子程序處；有按鍵，則執(zhí)行按鍵處理子程序，執(zhí)行完后回到調(diào)用顯示子程序處，重復(fù)循環(huán)。流程圖7和8。為了保證系統(tǒng)的可靠運行,在主程序之外還增加了

12、定時中斷程序。本電子鐘的記時是用單片機內(nèi)部的定時計數(shù)器t0，定時50ms，即，0.05s,20次中斷即為1s，60s為1min,60min為1h,24h為1天，如此循環(huán)，從而實現(xiàn)記時功能。t0中斷 保護現(xiàn)場開始n到1s了嗎？y記時單元初始化,t0初始化秒單元加1到60s了嗎？n啟動定時器t0工作y調(diào)用顯示程序秒單元清零，分單元加1n調(diào)按鍵判斷子程序到60分了嗎？nn有鍵按下?y分單元清零，時單元加1y到24時了嗎？按鍵處理ny時單元清零恢復(fù)現(xiàn)場 中斷返回圖7 主程序流程圖 圖8中斷程序流程圖 5總結(jié)與體會經(jīng)過兩周的課程設(shè)計，我設(shè)計的時鐘電路實現(xiàn)了它最基本的功能，在設(shè)計過程中遇到了許多意想不到的

13、困難，但通過自己的努力和許多同學(xué)的幫助最終一一得到解決。 經(jīng)過兩個星期緊張的實習(xí)設(shè)計，我受益非淺，更加熟練的掌握了protel99，ewb及eda軟件的用法，從最基本的找元件，查資料做起，更一步了解了完整的電子設(shè)計的一般步驟，在此次實習(xí)中，也使我充分看到了自己的專業(yè)知識的淺薄，在查閱資料的時候，很多的東西是以前聞所未聞的，充分的暴露了自己的專業(yè)知識的狹窄和其它文化科知識的欠缺。通過本次的實習(xí)設(shè)計我更清楚的認(rèn)識到單片機是一門很有用的課程，通過這次實習(xí)我對這門課程有了更深的了解，懂得了學(xué)習(xí)什么都不容易，感到了學(xué)習(xí)的快樂和壓力，我在以后的學(xué)習(xí)中我會更加的努力去學(xué)習(xí)和研究，以取得更好的成績。當(dāng)然，設(shè)計

14、的完成離不開老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的指導(dǎo)，最后衷心感謝老師在本次課程設(shè)計中的辛勤工作。這次課程設(shè)計讓我把學(xué)過的知識和實際的應(yīng)用有機的結(jié)合在了一起。更使自己明確了以后努力的目標(biāo)。 參考文獻1 李朝青 編著.單片機原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，199912 肖玲妮 袁增貴編著.protel 99 se印刷電路板設(shè)計教程.北京：清華大學(xué)出版社20033 曹巧援編著.單片機原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，1997.7 4 佟為民 周瑾暉 24小時內(nèi)任意定時的精密定時器j 電子技術(shù) 1996（6） 5 陳客松 焦仁喜 sram在定時器設(shè)計中的應(yīng)用j 電子技術(shù) 2003（3）附圖 1 基于單片機時

15、鐘控制器的原理圖附錄1 基于單片機設(shè)計的時鐘控制器的實現(xiàn)程序 org 0000h ljmp main org 000bh ljmp toint;*主程序* org 58hmain:mov ie,#82h ;開t0,t1中斷 mov tmod,#01h ;定時器方式1 mov th0,#0d8h mov tl0,#0f0h ;初值 mov a,#0 mov 59h,a mov 60h,a mov 61h,a mov 62h,a mov 63h,a mov 64h,a mov 65h,a m_sec equ 20h ;毫秒單元 sec equ 21h ;秒單元 min equ 22h ;分單元 h

16、our equ 23h ;時單元 setb tr0 clr a mov r0,a mov r1,a mov r2,a mov r3,a mov r5,a mov r6,a mov r7,a mov m_sec ,#00 ;毫秒單元清零 mov sec ,#00 ;秒單元清零 mov min ,#00 ;分單元清零 mov hour ,#00 ;時單元清零 mov 70h,a mov 71h,a mov 72h,a mov 73h,a mov 74h,a lcall xs ;調(diào)用顯示程序;*數(shù)字鐘按鍵程序*;*調(diào)時鐘按鍵*net1:jb p1.0,net2 lcall ys10ms jb p1.

17、0,net2 setb p2.0 jnb p1.0,$ clr p2.0 setb tr0 ;開中斷 mov 59h,#00 mov r7,#00;*調(diào)整時間部分切換鍵*net2:mov a ,59h cjne a ,#00h ,net3 jb p1.1 ,net1 ;數(shù)字鐘調(diào)整時間部分切換鍵 lcall ys10ms jb p1.1 ,net1 setb p2.0 jnb p1.1 ,$ clr p2.0 inc 59h inc r7 clr tr0 sjmp net4net3: jb p1.1 ,net4 lcall ys10ms jb p1.1 ,net4 setb p2.0 jnb p

18、1.1 ,$ clr p2.0inc 59hinc r7net4: cjne r7 ,#1 ,net5 lcall ssh ;秒閃爍 sjmp net9net5: cjne r7 ,#2 ,net6 lcall msh ;分閃爍 sjmp net9net6: mov r7 ,#0 lcall hsh ;時閃爍 sjmp net9net8: lcall xs net111: ljmp net1 ;*調(diào)整時間加1鍵*net9: jb p1.2 ,net115 ;數(shù)字鐘調(diào)整時間鍵 lcall ys10ms jb p1.2 ,net115 setb p2.0 jnb p1.2 ,$ cjne r7 ,

19、#1 ,net10 clr p2.0 inc sec ;秒單元加1 mov a ,sec cjne a ,#60 ,net8 ;不等60時跳轉(zhuǎn)顯示，等60時將秒單元清零 mov sec ,#00 lcall xs ljmp net9 net115: ljmp net15net10: cjne r7 ,#2 ,net11 clr p2. inc min ;分單元加1 mov a ,min cjne a ,#60 ,net8 ;不等60時跳轉(zhuǎn)顯示，等60時將分單元清零 mov min ,#00 lcall xs ljmp net9net11: clr p2.0 inc hour ;時單元加1 mo

20、v a ,hour cjne a ,#24 ,net8 ;不等24時跳轉(zhuǎn)顯示，等24時將時單元清零 mov hour ,#00 lcall xs ljmp net9 net13: sjmp net15 net14: lcall xs;*調(diào)整時間減1鍵*net15: jb p1.3 ,net19 ;數(shù)字鐘調(diào)整時間鍵 lcall ys10ms jb p1.3 ,net19 setb p2.0 jnb p1.3 ,$ cjne r7 ,#1 ,net16 clr p2.0 dec sec ;秒單元減1 mov a ,sec cjne a ,#0ffh ,net14 ;不等60時跳轉(zhuǎn)顯示，等60時將秒

21、單元清零 mov sec ,#59 lcall net14 ljmp net15net16: cjne r7 ,#2 ,net17 clr p2.0 dec min ;分單元減1 mov a ,min cjne a ,#0ffh ,net14 ;不等60時跳轉(zhuǎn)顯示，等60時將分單元清零 mov min ,#59 lcall net14 ljmp net15net17: clr p2.0 dec hour ;時單元減1 mov a ,hour cjne a ,#0ffh ,net14 ;不等24時跳轉(zhuǎn)顯示，等24時將時單元清零 mov hour ,#23 lcall net14 ljmp net

22、1net19: ljmp net1;*時鐘中斷程序*toint: push psw push acc ;保護現(xiàn)場 mov th0 ,#0d8h mov tl0 ,#0f0h ;重新賦計數(shù)初值 inc m_sec ;毫秒單元加1 mov a ,m_sec cjne a ,#100 ,next1 mov m_sec ,#00 inc sec ;秒單元加1 mov a ,sec cjne a ,#60 ,next1 mov sec ,#00 inc min ; ; mov a ,min mov a ,min cjne a ,#60 ,next1 mov min ,#00 inc hour ; mov a ,hour cjne a ,#24 ,next1 mov hour ,#00 next1: lcall xs pop acc pop psw ;恢復(fù)現(xiàn)場 reti ;中斷返回;*數(shù)字鐘顯示程序*xs: mov a ,sec ;將秒送a mov b ,#10 div ab mov 60h ,b ;秒的個位 mov 61h ,a ;秒的十位 mov a ,min ;將分送a mov b ,#10 div ab mov 62h ,b ;分的個位 mov 63h ,a ;分的十位 mov a ,hour ;將時送a mov b ,#