LED數(shù)碼管設(shè)計(jì)的可調(diào)式電子鐘說(shuō)明說(shuō)

1、 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書（2013）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 用led數(shù)碼管設(shè)計(jì)的可調(diào)式電子鐘專業(yè)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成日期2013年6月28日 用led數(shù)碼管設(shè)計(jì)的可調(diào)式電子鐘摘要： 數(shù)字電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以at89c51單片機(jī)為控制核心，由鍵盤顯示、定時(shí)鬧鈴、led共陰極數(shù)碼管和led燈顯示等功能模塊組成。基于題目基本要求，本系統(tǒng)對(duì)時(shí)間顯示和定時(shí)報(bào)警進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)大部分功能由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，吸收了硬件軟件化的思想，大部分功能通過軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，使電路簡(jiǎn)單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高。本系統(tǒng)不僅成功的實(shí)現(xiàn)了要求的基本功能，而且有一定的創(chuàng)新功能。 關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)；at89c51；數(shù)字鐘 abst

2、ract： this digial electronic clock circuit design system ,based o n c hip microcomputer at89c51,is composed by the following functional modules : keyboard displaying , timing alarmg. common cathode led digital tube, led lights display,and so on. according to the basic requirements of the subject ,th

3、e system stresses on the realization of time display and regularly report to the police.the design achieved the required basic technical indexes. furthermore , adopting the iedao fhardware-to-software, most of those functions are realized by softwares, which makes the electrocircuit more concise and

4、 the system more stable. key words：chip microcomputer；at89c51：digital electronic clock 目錄1概述31.1課題研究的目的和意義32 課題方案論證32.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求32.2系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)論證43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)43.1總體設(shè)計(jì)43.2最小單片機(jī)系統(tǒng)53.3按鍵電路63.4顯示電路74軟件設(shè)計(jì)84.1 主程序84.2 顯示子程序84.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t0中斷服務(wù)程序85軟硬件聯(lián)調(diào)及調(diào)試結(jié)果105.1調(diào)試步驟105.2實(shí)際出現(xiàn)的問題及解決方法105.3實(shí)物圖正面，實(shí)物圖背面和實(shí)物運(yùn)行圖11結(jié)束語(yǔ)12參考文獻(xiàn)13附

5、錄13附錄1 原理圖13附錄2 pcb圖14附錄3 proteus仿真圖15附錄4 c語(yǔ)言程序清單16附錄5 元器件清單191概述1.1課題研究的目的和意義此次設(shè)計(jì)是單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的方法以及借助鍵盤直接控制整時(shí)的調(diào)整，本設(shè)計(jì)根據(jù)at89c52單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的基本原理和方法，由單片機(jī)at89s52芯片，led數(shù)碼管和鍵盤為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，由于單片機(jī)以其集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗等特點(diǎn)使它應(yīng)用于智能儀器儀表、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)程控、人類生活中。除此之外還廣泛應(yīng)用辦公自動(dòng)化領(lǐng)域、商業(yè)營(yíng)銷領(lǐng)

6、域、汽車及通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備等各領(lǐng)域中，并且單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。由此可見掌握單片機(jī)的使用方法和利用單片機(jī)解決實(shí)際問題具有重要的意義。而此次的設(shè)計(jì)剛好用到單片機(jī)相關(guān)的知識(shí)可以說(shuō)這是這次設(shè)計(jì)的重要意義和目的所在。再者，此設(shè)計(jì)的led電子時(shí)鐘主要是顯時(shí)間的，是時(shí)鐘用途。在此設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上人們還可根據(jù)不同的需求和不同的設(shè)計(jì)水平做出不同的設(shè)計(jì)項(xiàng)目。也可以加上日期，溫度的顯示和鬧鐘的功能。如果設(shè)計(jì)水平還更高的話還可以設(shè)計(jì)led電子顯示屏。因此說(shuō)，led電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)是最簡(jiǎn)單和基礎(chǔ)的。而且電子時(shí)鐘很實(shí)用，準(zhǔn)確性也很好，也容易調(diào)節(jié)，若有毀壞更換元器件也簡(jiǎn)單，制作原理和過程也很易懂易做

7、，成本也不高。在此設(shè)計(jì)間也包含了很多的知識(shí)，跟我所學(xué)專業(yè)又對(duì)口，所以，做這個(gè)led電子時(shí)鐘是個(gè)很用很好很值得做的設(shè)計(jì)。2 課題方案論證2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)中的led數(shù)碼管電子時(shí)鐘電路采用24小時(shí)制記時(shí)方式。本次設(shè)計(jì)采用at89c52單片機(jī)的擴(kuò)展芯片和2個(gè)74ls04做驅(qū)動(dòng)，由八塊led數(shù)碼管構(gòu)成的顯示系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的基于8/16位普通單片機(jī)的led顯示系統(tǒng)相比較，本系統(tǒng)在不顯著地增加系統(tǒng)成本的情況下，可支持更多的led數(shù)碼管穩(wěn)定顯示。設(shè)計(jì)采用at89c52單片機(jī)，配備11.0592mhz晶振，復(fù)位電路為上電復(fù)位。采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示，考慮直接用單片機(jī)i/o口作為位選時(shí)可能驅(qū)動(dòng)功率不夠，

8、可采用三極管作驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示。8位8段led數(shù)碼管作正常、調(diào)時(shí)顯示，時(shí)間按時(shí)分秒排列，時(shí)鐘誤差：24小時(shí)誤差35秒，并且在按鍵的作用下可以進(jìn)行調(diào)時(shí)，調(diào)分，復(fù)位功能。本電路采用直流5v電源供電。同時(shí)為了限流保護(hù)電路也用了若干個(gè)阻值不等的電阻。在本文一開始做了一些概述主要說(shuō)明此設(shè)計(jì)的目的和意義，并會(huì)對(duì)這類設(shè)計(jì)項(xiàng)目發(fā)展情況做個(gè)簡(jiǎn)介。這是對(duì)這次設(shè)計(jì)很重要的一個(gè)認(rèn)識(shí)是前提和設(shè)計(jì)者必須明確和了解的。然后本文對(duì)此設(shè)計(jì)做了一些簡(jiǎn)要分析，這對(duì)理清設(shè)計(jì)思想很重要。然后還對(duì)設(shè)計(jì)中用到的元器件進(jìn)行比較全面的介紹。只有真正了解了元器件的特性和功能才能讓這些元器件在設(shè)計(jì)中起到作用。電子整個(gè)設(shè)計(jì)第一步是電路原理圖，它

9、直接關(guān)系著后續(xù)的工作。接著當(dāng)原理圖完成好后就要為后面的刻板做準(zhǔn)備了，這就是pcb印制電路板的制作。它影響了整個(gè)設(shè)計(jì)的布局是能不能成功的條件。緊接著就是程序了，如果只有硬件電路而沒有程序，那么這個(gè)設(shè)計(jì)將一文不值，也就是說(shuō)是一堆破銅爛鐵。所以這部分也是非常重要的。最后結(jié)合整個(gè)設(shè)計(jì)總結(jié)了一些心得體會(huì)為這次的設(shè)計(jì)畫上完滿的句號(hào)。也為以后更好的設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)。2.2系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)論證按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由4個(gè)模塊組成：主控制器、掃描驅(qū)動(dòng)、調(diào)節(jié)電路和顯示電路。數(shù)碼管電子鐘電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。 圖2-2 電路結(jié)構(gòu)圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)電子鐘的原理框圖如圖3-1所示。它由以下幾個(gè)部件

10、組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)at89c52、電源、時(shí)分秒顯示部件。時(shí)分秒顯示采用動(dòng)態(tài)掃描，以降低對(duì)單片機(jī)端口數(shù)的要求，同時(shí)也降低系統(tǒng)的功耗。時(shí)分顯示模塊以及顯示驅(qū)動(dòng)都通過at89c52的i/o口控制。電源部分：整流穩(wěn)壓來(lái)得到+5v電壓，維持系統(tǒng)的正常工作。 電子鐘系統(tǒng)原理框圖如圖3-1所示： 圖3-1電子鐘系統(tǒng)原理框圖 3.2最小單片機(jī)系統(tǒng) 51單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容c1的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用1030uf，51單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振y1也可以采用6 m h z 或者11.0592mhz，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，51單片機(jī)最

11、小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。 51單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容c2、c3一般采用1533pf，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好4.p0口為開漏輸出，作為輸出口時(shí)需加上拉電阻，阻值一般為10k。設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計(jì)數(shù)值n乘以機(jī)器周期tcy就是定時(shí)時(shí)間t。設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由t0或t1引腳入到計(jì)數(shù)器。在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2期間采樣t0、t1引腳電平。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在

12、下一個(gè)機(jī)器周期的s3p1期間裝入計(jì)數(shù)器。由于檢測(cè)一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周12mhz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過1/2mhz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2 ms 最小系統(tǒng)如圖3-2所示： 圖3-2最小系統(tǒng)3.3按鍵電路 按鍵電路使用的是at89c52單片機(jī)的p1和p3管腳，可調(diào)試電子中的按鍵總共為四個(gè)，夠哦那個(gè)能分別為確定，設(shè)置，加，減。通過按鍵電路，我們可以隨意調(diào)整電子鐘的時(shí)間，使單片機(jī)發(fā)揮它的作用。 按鍵電路圖如圖3-3所示： 圖3-3：按鍵電路圖3.4顯示電路 可調(diào)試電子鐘的顯示電路采用8位數(shù)碼管，顯示出時(shí)間的時(shí)，分，秒。使用的是at89c52單

13、片機(jī)的p0和p2管腳，顯示電路中還將用到一塊74ls245。 顯示電路圖如圖3-4所示： 圖3-4顯示電路4軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序主程序執(zhí)行流程如圖4-1所示，主程序先對(duì)顯示單元和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化，然后重復(fù)調(diào)用數(shù)碼管顯示模塊和按鍵處理模塊，當(dāng)有鍵按下，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能程序。 圖4-1主程序流程圖4.2 顯示子程序本系統(tǒng)共用8個(gè)數(shù)碼管，從右到左依次顯示秒個(gè)位、秒十位、橫線、分個(gè)位、分十位、橫線、時(shí)個(gè)位和時(shí)十位。采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示。由于采用8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，所以顯示用十進(jìn)制bcd碼數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)段碼存放在rom中。顯示時(shí)，先取內(nèi)存地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對(duì)應(yīng)的顯示用段碼從p

14、0口輸出，p1口將對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管選中供電，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。4.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t0中斷服務(wù)程序定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t0用于時(shí)間計(jì)時(shí)。選擇方式1，重復(fù)定時(shí)，定時(shí)時(shí)間設(shè)為50ms，定時(shí)時(shí)間到則中斷，在中斷服務(wù)程序中用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)50ms計(jì)數(shù)，計(jì)20次則對(duì)秒單元加1，秒單元加到60則對(duì)分單元加1，同時(shí)秒單元清0；分單元加到60則對(duì)時(shí)單元加1，同時(shí)分單元清0；時(shí)單元加到24則對(duì)時(shí)單元清0，標(biāo)志一天時(shí)間計(jì)滿。在對(duì)各單元計(jì)數(shù)的同時(shí)，把它們的值放到存儲(chǔ)單元的指定位置。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t0中斷服務(wù)程序流程圖如圖4-3所示。 圖4-3中斷服務(wù)程序5軟硬件聯(lián)調(diào)及調(diào)試結(jié)果5.1調(diào)試步驟（1）在keil軟件中編寫程

15、序，完成后，單擊“項(xiàng)目”下的“編譯”，產(chǎn)生“.hex”文件。（2）打開proteus軟件，畫上硬件電路圖，保存。（3）雙擊at89c52芯片，在program file中加入“.hex”文件，按確定。（4）調(diào)試運(yùn)行。5.2實(shí)際出現(xiàn)的問題及解決方法在proteus仿真軟件調(diào)試成功后，實(shí)際卻出現(xiàn)了一些問題，市場(chǎng)上沒有買到排阻，所以用8個(gè)10k的電阻代替。由于數(shù)碼管無(wú)法直接點(diǎn)亮，需要驅(qū)動(dòng)，所以用了非門74ls04作為驅(qū)動(dòng)，可是代碼不能再用共陽(yáng)極的了，所以把代碼改成共陰的，實(shí)際電路板上就能成功運(yùn)行了。 仿真圖如圖5-2所示 圖5-2proteus仿真圖5.3實(shí)物圖正面，實(shí)物圖背面和實(shí)物運(yùn)行圖 圖5-3

16、-1實(shí)物圖正面 圖5-3-2實(shí)物圖反面 圖5-3-3實(shí)物運(yùn)行圖結(jié)束語(yǔ)由于電路設(shè)計(jì)合理，功能電路基本能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。從硬件焊接反方面來(lái)說(shuō)，覺得比較棘手的就是在焊數(shù)碼管時(shí)，和整體器件的布局。布局不好會(huì)影響后面工序的焊接，在這點(diǎn)上我自己覺得做的很不錯(cuò)，布線焊接模塊功能區(qū)分明確。在編程中遇到的最大困難就是延時(shí)的計(jì)算和數(shù)碼管的顯示程序段，在整體程序來(lái)看，我采用程序的結(jié)構(gòu)化，使程序明朗，各功能程序段都以子程序的方式調(diào)用，所以在主程序中是相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單明朗的。在硬件和軟件的結(jié)合過程中也遇到比較大的問題，就是一開始數(shù)碼管不是顯示8，就是亂碼之類的，進(jìn)過調(diào)試，現(xiàn)在沒有出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象了。這也是我的一大攻關(guān)吧。但是，對(duì)

17、于程序我還是很不好以后在這方面要多多加強(qiáng)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我學(xué)會(huì)了很多，不僅鞏固了我的專業(yè)知識(shí)，提升了我的學(xué)習(xí)能力和知識(shí)能力，也使我學(xué)習(xí)到很多書上沒有的，更加強(qiáng)了我的動(dòng)手能力。從這次的設(shè)計(jì)中我確實(shí)受益匪淺，我想也不枉陸老師對(duì)我的一路輔導(dǎo)與幫助。我相信，以后有機(jī)會(huì)一定會(huì)做更多這樣的設(shè)計(jì)。大學(xué)三年，一晃就過去了，我很想靠自己的專業(yè)做個(gè)東西給自己留念。再也就想考驗(yàn)一下自己三年的學(xué)習(xí)成果，不負(fù)老師三年來(lái)的教誨和付出的心血。在做設(shè)計(jì)的同時(shí)使自己再學(xué)習(xí)、再提高。是展示自己學(xué)習(xí)成果的時(shí)機(jī)，是對(duì)自己的一種肯定。參考文獻(xiàn)1實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（陸廣平編） 實(shí)驗(yàn)122李光飛，樓然苗. 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 r. 北京：北京

18、航空航天大學(xué)出版社，20073李廣弟. 單片機(jī)基礎(chǔ) m. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994附錄附錄1 原理圖附錄-1原理圖附錄2 pcb圖附錄3 proteus仿真圖附錄-3 proteus仿真圖附錄4 c語(yǔ)言程序清單#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar temp1,temp2,temp3,aa,miaoshi,miaoge,fenshi,fenge,shishi,shige;uchar code table=0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x4

19、9,0x41,0x1f,0x01,0x09,0xfd;void display(uchar shishi,uchar shige,uchar fenshi,uchar fenge,uchar miaoshi,uchar miaoge);sbit s1=p10;sbit s2=p11;sbit s3=p12;void delay(uint z);void init();void main() init(); while(1) if(s1=0) temp3+;while(s1=0); if(s2=0) temp2+;while(s2=0); if(s3=0) temp1+;while(s3=0);

20、 if(aa=20) aa=0; temp1+; if(temp1=60) temp1=0; temp2+; if(temp2=60) temp2=0; temp3+; if(temp3=24) temp3=0; miaoshi=temp1/10; miaoge=temp1%10; fenshi=temp2/10; fenge=temp2%10; shishi=temp3/10; shige=temp3%10; display(shishi,shige,fenshi,fenge,miaoshi,miaoge); void delay(uint z) uchar x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y