單片機(jī)時鐘表設(shè)計最終版本

1、單片機(jī)時鐘表設(shè)計摘要：單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重 視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點，在我國, 單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備等各個方面，而 51單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業(yè)設(shè)計通過對它的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，以at89s51芯片為核心,輔以必要的電路，設(shè)計了一個簡易的電子時鐘，它由 4.5v直流屯源供屯，通過數(shù)碼管能夠準(zhǔn)確顯示吋間，調(diào)整吋間，從而到達(dá)學(xué)習(xí)、設(shè)計、開發(fā)軟

2、、硬件的能力。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；at89s引言時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù) 的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。怎樣讓時鐘更好 的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計出新型時 鐘。現(xiàn)今，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， 石英表， 石英鐘都采用了石英技術(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)校， 數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機(jī)械式傳動，用 led顯示器代替顯示器代 替指針顯示進(jìn)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(jìn)行時和分的

3、校對，片選的靈活性好。時鐘電路在計算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。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，它通常有兩種實現(xiàn)方法：一是用軟 件實現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時 /計數(shù)器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時 間精度要求不高的場合；二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況 下，通常采用這種方法，典型的時鐘芯片有： ds1302, ds12887, x1203等都可以滿足高精度的要求。本文主要介紹用

4、單片機(jī)內(nèi)部的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法，本設(shè)計由單片機(jī)at89s51芯片和led數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機(jī)電子時鐘。1方案論證與比較1.1數(shù)字時鐘方案數(shù)字時鐘是本設(shè)計的最主要的部分。根據(jù)需要，可利用兩種方案實現(xiàn)。方案一：本方案采用 dallas公司的專用時鐘芯片 ds12887ao該芯片內(nèi)部采用石英晶體振蕩器，其芯片精度不大于 10ms/年，且具有完備的時鐘鬧鐘功能，因此，可直接對其以用于顯示或設(shè)置，使得軟件編程相對簡單。為保證時鐘在電網(wǎng)電壓不足或突然掉電等突發(fā)情況下仍能正常工作，芯片內(nèi)部包含鋰電池。當(dāng)電網(wǎng)電壓不足或突然 掉電時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換到內(nèi)部鋰電池供電系統(tǒng)。 而

5、且即使系統(tǒng)不上電，程序不執(zhí)行時, 鋰電池也能保證芯片的正常運行，以備隨時提供正確的時間。方案二：本方案完全用軟件實現(xiàn)數(shù)字時鐘。原理為：在單片機(jī)內(nèi)部存儲器設(shè)三個字節(jié)分別存放時鐘的時、分、秒信息。利用定時器與軟件結(jié)合實現(xiàn)1秒定時中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲器內(nèi)相應(yīng)的秒值加 1；若秒值達(dá)到60,則將其清零，并將相應(yīng)的 分字節(jié)值加1；若分值達(dá)到60,則清零分字節(jié)，并將時字節(jié)值加 1；若時值達(dá)到24, 則將十字節(jié)清零。該方案具有硬件電路簡單的特點。但由于每次執(zhí)行程序時，定時器 都要重新賦初值，所以該時鐘精度不高。而且，由于是軟件實現(xiàn)，當(dāng)單片機(jī)不上電， 程序不執(zhí)行時，時鐘將不工作。基于硬件電路的考慮，本設(shè)計

6、采用方案二完成數(shù)字時鐘的功能。1.2數(shù)碼管顯示方案方案一：靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。該方式每一位都需要一個位輸出口控制。靜態(tài)顯示時較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但當(dāng)所顯示的位數(shù)較多時，靜態(tài)顯示所 需的i/o 口太多，造成了資源的浪費。方案二：動態(tài)顯示。所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示， 但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也于 點亮?xí)r間與間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動態(tài)顯示

7、節(jié) 省了 i/o 口，降低了能耗。從節(jié)省i/o 口和降低能耗出發(fā)，本設(shè)計采用方案二。2系統(tǒng)設(shè)計2.1總體設(shè)計2.1.1系統(tǒng)說明利用單片機(jī)（at89s51）制作簡易電子時鐘，由六個led數(shù)碼管分別顯示小時十位、 小時個位、分鐘十位、分鐘個位、秒鐘十位、秒鐘個位。 6個pnp管（9012）分別控 制六個數(shù)碼管的亮滅，一個按鍵用于時間調(diào)整。2.1.2系統(tǒng)框圖顯示部分位選部分6個pnp三極管（9012）6個七段共陰極數(shù)碼管圖3-12.2模塊設(shè)計2.2.1電源部分j3j2tzrvccvcc圖3-2如圖3-2所示，從外部引入4.5v的直流電，為單片機(jī)、復(fù)位電路提供電源。2.2.2復(fù)位電路vccs1rese

8、t±c1kt-louflc2104rstr1z10k1n41 喊圖3-3如圖33所示，復(fù)位電路主要由型號為1n4148的二極管，型號為10uf/16v的電解電容，型號為104的瓷片電容，10k的電阻以及按鍵s1構(gòu)成，s1接芯片的相應(yīng)引腳rst,當(dāng)開關(guān)按下時引腳rst為高電平1,斷開時引腳為低電平0。223程序下載接口圖3-4如圖34所示，由at89s isp構(gòu)成的兩排十針下載口，板圖上有一個小方框,1號引角；下載線的凸口為正方向，凸口的右側(cè)邊的第一個插孔為1號引角。2.2.4位選部分圖3-5為位選電路，三極管的集電極接數(shù)碼管的公共端,當(dāng)p2 口對應(yīng)的引腳輸出6位led中只有高電平時三

9、極管導(dǎo)通，對應(yīng)的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。這樣，在同一時刻, 選通的那1位顯示出字符，而其他5位則是熄滅的。同樣，在下一時刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他個位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯 示字符的段碼，則同一時刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而在同一時刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于led的余輝和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時亮的假象，達(dá)到同時顯 示的效果。2.2.5數(shù)碼管的連接電路seg6圖3-6為數(shù)碼管的引腳圖，每位的段碼線( a,b,c

10、,d,e,f,g,dp) 分別與1個8位的鎖存器輸出相連，由at89s51控制組合0 9十個數(shù)據(jù)，如令其顯示 1則b,c引腳(即2, 3引腳)送高電平， 此時數(shù)碼管顯示1»由于各位的段碼線并聯(lián)， 8位i/o 口輸出段 碼對各個顯示位來說都是相2.2.6控制部分uiat89s51pio 1pll 2p10p12 3pup13 4p12p14 5p13p14p16 7p15p17 8p16rst 9p17pm 10resetp34 14p36 16181920x3133334353637 p p p p p p p pxtal1xtal2vssvccpoop01p02p03p04p05p

11、06p07etalepsenp27p26p25p24p23p22p21p20vcc40 t 39 poopo1 37 pq2 36 po3 35 pq4 34 pq5 33 po6 32 po7 31- 礦1 29 vcc 礦p2727 p26 永p25 石p2424 p23 23 p2222 p2】21 p20圖3-7cmos8位單片機(jī)，片內(nèi)含at89s51是美國atmel公司生產(chǎn)的低功耗，高性能4k bytes的可系統(tǒng)編程的flash只讀程序存儲器，器件采用 atmel公司的高密 度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051指令系統(tǒng)及引腳。at89s51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)flash

12、閃速存儲器,428字節(jié)內(nèi)部ram, 32i/o 口線，看門狗（wdt,兩個數(shù)據(jù)指針，兩個46位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu), 一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及吋鐘電路。3原理圖與pcb圖uaifl< i ki : w2r pij pl? i 云7f17 pjo lpjitp32 1jcpjj dpj4 14ph pji li prtn19nowcpllpvop12hlpl)r2fur)ehifut» <pl?rlustr7刃0scphklemiphr7pjitur?riphm7pnytiktixtjjjf31v»f20u1 jimricc lt 39

13、poo>7 r2 )f"rj r4 ws 亙pw17* w7亍kz1 形 xc34 p2j» p22n ki圖4/圖424軟件設(shè)計4.1程序流程圖4.2源程序表5/ p1 口對應(yīng)段碼及數(shù)值顯示數(shù)字p1.7p1.6p1.5p1.4p1.3p1.2p1.1p1.016進(jìn)制代碼dpgfedcba0001111113fh10000011006h2010110115bh3010011114fh40110011066h5011011016dh6011111017dh70000011107h8011111117fh9011011116fhorg 0000hljmp startorg

14、 0003hretiorg 000bhljmp inttoorg 0013hretiorg 001bhljmp intt1org 0023hretistart: movr0,#70h；清70h-7ah共11個內(nèi)存單元mov;clrcleardisp: movincdjnzmovmovmovmovmovmovmovsetbr7,#0bhp3.7 r0,#00h ror7,cleardisp 20h,#00h 7ah,#0ah tmod,#11h tl0,#0b0h th0,#3ch tl1,#0b0h th1,#3cheasetbetosetbtromovr4,#14hstart1: lcall

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19、8b i (lcalldl05sjnbp3.7,setoutmovr0,#79hlcalladd1mov a,r3clr cmovjnbrlmovajmpendout: setbmovrettab: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fhdl1ms: mov r6,#14hcjnehouu: jclcallajmpsetout: jnblcalljnbclrclrclrclrclrsetbsetbljmpset1:lcallajmpset3:lcallajmpset5:lcallajmpset7:lcallajmpsetout1:lcalldisp

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21、djnzr6,dl1retds20ms: acalldisplayacalldisplayacalldisplayretdl1s:lcalldl05slcalldl05sretdl05s:movr3,#20hdl05s1:lcalldisplaydjnzr3,dl05s1retend5結(jié)束語本設(shè)計能夠很準(zhǔn)確的走時，并能夠通過硬件對時鐘進(jìn)行時間調(diào)整。顯示 xx：xx： xx時間。時間可調(diào)：調(diào)整鍵(s2)按下時間小于1秒(t<1s),關(guān)閉顯示(省 電)。調(diào)整鍵(s2)按下(t>0.5s )分鐘位閃亮，此時按下 s2鍵(t<0.5s )該個 位數(shù)值加1,當(dāng)加到9時，再按下s2鍵則該

22、個位顯示0,分鐘十位加1o繼續(xù)按 下調(diào)整鍵(s2) (t>0.5s )時鐘位閃亮，此時按下s2鍵(t<0.5s )該個位數(shù)值加1,當(dāng)加到9時再按下加s2鍵則該個位顯示0,時鐘十位加1o繼續(xù)按下調(diào)整鍵(s2) (>0.5s ),返回到正常顯示狀態(tài)。下載線和電源線插接說明：1.下載線插接說明：兩排十針下載口，板圖上都有一個小方框，為 1號引角；下載線的凸口 為正方向，凸口的右側(cè)邊的第一個插孔為1號引角，這一點一定要切記，不然的 話程序下載不進(jìn)去。2.電源線插接說明：電池盒的紅線為正，黑線為負(fù)。板子所 留出來的電源插口用 vcc (表示電源正)和 gnd (表示電源負(fù))標(biāo)明。1 于海生.2 孫涵芳.