電子時鐘設(shè)計與實現(xiàn)

1、單片機應(yīng)用系統(tǒng)與開發(fā)技術(shù)課題名稱：數(shù)字時鐘的設(shè)計與實現(xiàn)班級：學號：姓名：碩公煞字盤術(shù)學0乞數(shù)碼科技系題目：數(shù)字時鐘的設(shè)計與實現(xiàn)目錄、八 、亠刖言、概要設(shè)計61、項目描述62、 功能描述63、 系統(tǒng)框圖6硬件設(shè)計及簡介1、時鐘硬件設(shè)計71、單片機簡介72、AT89C51單片機介紹83、AT89C51單片機原理圖 84、數(shù)碼管顯示工作原理 115、共陽數(shù)碼管的原理136、所需兀件137、部分電路圖14三、焊接18四、軟件設(shè)計191、主程序 191 1、主程序的概念191 2、主程序流程圖202、LED顯示子程序202 1、LED顯示子程序202020213、鍵盤掃描功能設(shè)置子程序3 1、調(diào)用鍵盤掃

2、描功能時的方法3 2、定時中斷子程序流程圖3.3、編制程序21五、設(shè)計總結(jié)27、八 、-刖言時鐘，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?，F(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，石英鐘都米用了石英技術(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， 譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替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

3、時，分，秒顯示時間的功能， 還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。時鐘電路在計算機系統(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系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的 標準定時時鐘，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,

4、 X1203等都可以滿足高精度的要求。本文主要介紹用單片機內(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)成了一個單片機電子時鐘。設(shè)計要求亠、概要設(shè)計;1、項目描述：用六位LED數(shù)碼管實現(xiàn)電子時鐘 的功能，顯示方式為時、分、秒， 采用24小時計時 方式。使用按鍵實現(xiàn)時、分的調(diào)整。2、功能描述：1:顯示時間方式：時，分，秒。2:計時方式：24h（小時）制。3 :上電顯示為：12-00 00ABCDEFG DP13456r t t t r I t ti i t i r數(shù)碼管顯示電路3:電子時鐘的系統(tǒng)框圖。復位、時鐘等電路CPU圖

5、1電子鐘系統(tǒng)框圖二硬件設(shè)計及部分電路簡介二、時鐘硬件設(shè)計；1、單片機簡介。單片機全稱為單片機微型計算機(Sin gle ChipMicrosoftcomputer)。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，單片機主要用來控制，所以又 稱為微控制器(Microcontroller Unit )或嵌入式控制器。單片機是將 計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機。2、AT89C51單片機介紹。VCC :供電電壓。GND :接地。P0 口： P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收 8TTL門電流。當P1 口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)

6、/地址的第八 位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗 時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口,P1 口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部 上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流， 這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1 口作為第八 位地址接收。P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2 口被寫“ 1”時，其 管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P

7、2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢， 當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控 制信號。P3 口： P3 口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可 接收輸出4個TTL門電流。當P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉 為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL ）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為AT89C5

8、1的一些特殊功能口，如下表所示:口管腳備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INTO（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 TO（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）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）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號RST:復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩 個機器周期的高電平時間。ALE/PROG :當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平 用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編 程脈沖。在平時，A

9、LE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻 率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時 目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該 引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器 取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器 時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP :當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲 器（

10、OOOOH-FFFFH）,不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程 序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1 :反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2 :來自反向振蕩器的輸出。3、AT89C51單片機原理圖，（如圖2所示）191829303?U1XTAL1XTAL2RSTPO.O/ADOP01/AD1P0.2/AD2P03/AD3P0.4/AD4P0 5/AD5P0 6/AD6PO.7/AD7EALEAP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2 3/A11

11、P2 4/A12P2 5/A13P2i6/M4P2 7/A154 1i 1 JI JJ- JI J1 PPPPPPPP01234567P3.0/RXD P3J/TXD P3.2/TKrro P3.3/iNTfP3 4/T0P3,5/T1P3.6/WRP3.7/RDAT80C51圖2單片機4、數(shù)碼管顯示方案。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通電流有關(guān)， 也于點亮時間與間隔時間的比 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

12、節(jié)省了I/O口，降低了能耗5、數(shù)碼管顯示工作原理；數(shù)碼管是一種把多個LED顯示段集成在一起的顯示設(shè) 備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個 LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陽型就是把多個LED 顯示段的陽極接在一起，即為公共商。通常的數(shù)碼管又分為 8段，即 8個LED顯示段，分別為 A、B、C、D、E、F、G、DP,其中DP 是小數(shù)點位段。而多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會連接在一起，不 同位的數(shù)碼管的相同端也會連接在一起。即，所有的 A段都會連在 一起，其它的段也是如此，這是實際最常用的用法。數(shù)碼管顯示方法 可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的8

13、段輸入及 其公共端電平一直有效。動態(tài)顯示的原理是，各個數(shù)碼管的相同段連 接在一起，共同占用8位段引管線；每位數(shù)碼管的陽極連在一起組 成公共端。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數(shù)碼管公共端加有 效信號，在此同時給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號， 當全段掃描速度 大于視覺暫留速度時，顯示就會清晰顯示出來。6、共陽極數(shù)碼管原理圖；1h0D8圖3共陽極數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖7、所需元件1、8位數(shù)碼管rt AttBlo oA豐f I1 n H L4HQneCDEFG DPi i r i i i r iia34S67S1 1 I I I I 圖3數(shù)碼管2、電容、C1.1、物品清單與元件特性表1-1物品清單:元件名

14、稱規(guī)格型號單位數(shù)量瓷片電容30P只2電解電容47UF/16V只1電解電容10UF/16V只2電阻10k Q只8電阻200Q只8-+- l_L 芯片AT89S51片1芯片座DIP40只1無源晶振12M只14位數(shù)碼管0.5寸/共陽只2三極管9012個8二極管1N4148只1按鍵無自鎖只4電池盒個1電路板9.55*5.664CM21表1-2AT89C51功能特性:兼容MCS-51指令系統(tǒng)-4k 可反復擦寫（1000 次）ISP Flash ROM32個可編程I/O 口-工作電壓范圍2個16位可編程定時/計數(shù)器全靜態(tài)工作模式：時鐘頻率0-33MHZ全雙工UART串行中斷口線-128x8bit 內(nèi)部 R

15、AM個中斷源低功耗空閑和掉電模式本次實驗提供8051芯片和PNP型三極管.焊接的時候一不小心就會犯錯實際上的電路圖不會和仿真軟件的電路圖完全一致，不過大體上還是一樣的。 本次焊接實際上需要比較多的電線，尤其是數(shù)碼管部分，由于相鄰引腳非常貼 近，在焊接的時候要非常留心，謹防相鄰兩點短路。1、主程序。1 1、主程序的概念：主程序主要是循環(huán)調(diào)用顯示子程序及鍵盤掃描功能設(shè)置子程序,1 2、主程序流程圖圖10主程序流程圖2、LED顯示子程序2 1、碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元 dis0dis5中。每一單元均為十進制BCD碼。由于采用軟件動態(tài)掃描方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示的功能，顯示用十進制BCD碼數(shù)據(jù)的對應(yīng)段碼存

16、放在 ROM表中。顯示時，先取出dis0dis5某一地址中 的數(shù)據(jù)，然后查的對應(yīng)的顯示用段碼，并從p0 口輸出，p2 口將對應(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。3、鍵盤掃描功能設(shè)置子程序31、調(diào)用鍵盤掃描功能時的方法如下：按下 p1.0 口按鍵，則進入調(diào)整時間 狀態(tài)，等待操作，p1.0 口或p1.2 口按鍵時，在調(diào)時間狀態(tài)下可實現(xiàn)加 1或減1 的功能。3 2、定時中斷子程序流程圖恢復現(xiàn)場圖TO中斷服務(wù)程序流程圖3.3、編制程序* *:*功能描述：K0-時分位選擇，K1加1, K2-減1:*上電時初始化顯示：12-00-00， 12Hz晶振，8位共陽數(shù)碼管*#in clude#def

17、i ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned int#define led_data P0/段碼控制端功能切換按鍵/加一按鍵/減一按鍵#defi ne led_bitP2/ 位選端sbit key0=P1A0; sbit key仁PM1； sbit key2=P1A2;uchar codetable =0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf;共陽0-9段碼，0xff為清零碼，0xbf為顯示“一”用；uchar data scan_co n8=0x01,0x02

18、,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80; /位控制 碼；uchar data timedata8=0x01,0x02,0x0b,0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00; /用作數(shù) 碼管顯示時分秒計數(shù)；uchar data dis10=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0a,0xff; / 數(shù)碼管的顯示；/延時函數(shù)/按鍵掃描函數(shù)uchar data con 1s=0x00,co n0 3s=0x00,co n=0x00;void delay1ms( uint t)int j;for(;t0;t-) for(j=0;

19、j=8)/如con=8,則恢復時鐘正常顯示，并對con的值清零；con=0;TR1=0;ET1=0;TR0=1;ET0=1;dis8=0x0a;if(con!=0)/con的值不為零，說明此時正在調(diào)時模式下等待調(diào)時；if(key1=0)delay1ms(5);while(key1=0);timedatac on +;switch(c on)case 1: if(timedataco n=4&timedatacon-1=2) / 判斷 小時是否加到“ 24”，如果是小時位變成“ 00”；timedatac on=0;timedatac on-1=0;else小時的個位大于等于十，就使小時的十位加

20、一;timedatac on=0; timedatac on-1+;break;case 3:3和6分別代表分與秒的十位，它的值大于5時，就對當前值清零；case 6: if(timedatacon=6) timedatac on=0;break;case 4:4和7分別代表分與秒的個位，它的值大于9時，就對當前值清零；case 7: if(timedatacon=10)timedatac on=0;break;disc on=timedatac on; disco n-1=timedatac on-1; dis8=0x0a;if(con !=0)if(key2=0)BEEP();delay1

21、ms(5); while(key2=0); switch(c on) case 1: if(timedatac on=0)timedatac on=9;timedatac on-1-; if(timedatac on-1=0&timedatac on=0)timedatac on=3; timedatac on-1=2;elsetimedatac on-; break;case 3:case 6: if(timedatacon=0)timedatac on=5;elsetimedatac on-; break;case 4:case 7: if(timedatac on=0) timedata

22、c on=9; elsetimedatac on 卜-; break;disc on=timedatac on;disco n-1=timedatac on-1; dis8=0x0a;EA=1;void display()uchar k;for(k=0;k8;k+)led_data=tabledisk; led_bit=sca n_con k;delay1ms(1);P2=0x00;void in itializa()int i;for(i=0;i=10)timedata7=0;timedata 6+; if(timedata 6 =6)timedata6=0;timedata4+;if(timedata4=10)timedata4=0;timedata3+;if(timedata3=6)timedata3=0; timedata1+;if(timedata1=10)timedata1=0;timedata0+; if(timedata0=2)if(timedata1=4) timedata0=0; timedata1=0; dis0=time