基于單片機電子時鐘的設(shè)計說明

1、單片機課程設(shè)計姓 名： 韶輝 學(xué) 號： 1402250232 班 級：自動化11402 成 績：指導(dǎo)老師： 吳玉蓉 設(shè)計時間：2016年12月26日2017年1月5日目 錄1.設(shè)計要求.12.系統(tǒng)總體方案23.硬件電路設(shè)計34.系統(tǒng)軟件設(shè)計.45.課程設(shè)計體會.156.參考文獻157.系統(tǒng)實物圖.16附錄1 電路原理圖17附錄2 原件清單.18一、設(shè)計要求利用51單片機開發(fā)電子時鐘，實現(xiàn)時間顯示、調(diào)整功能。具體要求如下：（1） 按以上要求制定設(shè)計方案，并繪制出系統(tǒng)工作框圖；（2） 按要求設(shè)計部分外圍電路，并與單片機仿真器、單片機實驗箱、電源等正確可靠的連接，給出電路原理圖；（3） 用仿真器與單

2、片機實驗箱進行程序設(shè)計與調(diào)試；（4） 利用鍵盤輸入調(diào)整秒、分和小時時刻，數(shù)碼管顯示時間；二、系統(tǒng)總體方案1.時鐘計數(shù)：形成秒、分、小時，系統(tǒng)時間采用24小時制。利用單片機部的定時器/計數(shù)器來實現(xiàn)，它的處理過程如下：首先設(shè)定單片機部的一個定時器/計數(shù)器工作于定時方式，對機器周期計數(shù)形成基準時間（如10ms），然后用另一個定時器/計數(shù)器或軟件計數(shù)的方法對基準時間計數(shù)形成秒（對10ms計數(shù)100次），秒計60次形成分，分計60次形成小時，小時計24次則計滿一天。2.顯示：采用8個LED顯示系統(tǒng)當(dāng)前時間，顯示格式為“時-分-秒”（如12-25-09）。3.設(shè)置功能：用戶可以對系統(tǒng)的時間進行設(shè)置。沒有按

3、鍵時，則時鐘正常走時。當(dāng)按下K0鍵，進入調(diào)分狀態(tài)，時鐘停止走動，此時，按K1或K2鍵可進行加1或減1操作；繼續(xù)按K0鍵可分別進行分和時的調(diào)整，此時，按K1或K2鍵可進行加1或減1操作；最后按K0鍵將退出調(diào)整狀態(tài)，時鐘開始計時運行。4.系統(tǒng)框圖STC89C51復(fù)位電路電源電路按鍵電路顯示電路晶振電路三、硬件電路設(shè)計1.時鐘電路（晶振電路）單片機利用外部12MHZ晶振構(gòu)成振蕩電路作為時鐘源，單片機部具有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器。通常在引腳XTAL1和XTAL2跨接石英晶體和兩個補償電容構(gòu)成自激振蕩器，結(jié)構(gòu)如圖所示：圖2 時鐘電路圖2.按鍵電路按鍵處理設(shè)置為:當(dāng)有沒鍵按下時，時鐘正常運行

4、；當(dāng)按一次K1，時鐘停止走動，按K2對秒進行調(diào)整；當(dāng)K1按2次時，按K2 對分進行調(diào)整；當(dāng)K1按下3次時，按K2 對小時進行調(diào)整，當(dāng)按下4次K1時，校時完畢，時鐘按設(shè)定的時間進行正常走時。當(dāng)按1次K3進入鬧鐘設(shè)置界面，時鐘繼續(xù)進行走時，按K2對秒進行設(shè)置；當(dāng)按2次K3，按K2對分進行設(shè)置；當(dāng)按3次K3，按K2對秒進行設(shè)置；當(dāng)按下4次K3時，鬧鐘設(shè)置完畢進入時鐘顯示界面。電路如下圖： 圖3 獨立按鍵電路3.復(fù)位電路單片機小系統(tǒng)常采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作，上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作，手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片

5、機復(fù)位，其結(jié)構(gòu)圖如下圖，上電自動復(fù)位通過電容C充電來實現(xiàn)，手動按鍵復(fù)位是通過按鍵將電阻R與Vcc接通來實現(xiàn)。圖4 復(fù)位電路4.單片機系統(tǒng)STC89C51是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 4K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C51使用經(jīng)典的MCS-51核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作

6、。掉電保護方式下，RAM容被保存，振蕩器被圖5 單片機系統(tǒng) 凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。5. 數(shù)碼管顯示電路將所有數(shù)碼管的8個顯示段碼"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到一樣的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼

7、管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，電路如下圖：圖6 數(shù)碼管顯示電路四、軟件設(shè)計本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要可分為主程序、定時計數(shù)中斷程序、按鍵程序、延時程序四大模塊。設(shè)計思路：本系統(tǒng)主要可分為主程序、定時計數(shù)中斷程序、按鍵程序、延時程序和共陰極數(shù)碼管顯示程序。定時中斷程序是利用單片機部定時器0實現(xiàn)1秒的定時，然后利用軟件延時實現(xiàn)分小時，時間調(diào)整程序是利用單片機的部存貯器，把調(diào)整好的時間寫到顯示時間的存貯單元，然后啟動定時器開始計時并顯示，延時程序是利用軟件實現(xiàn)延時達到去抖的目的和數(shù)碼管動態(tài)顯示的延時。主程序就是利用這些子程序中斷程序?qū)崿F(xiàn)顯示、定時等功能。1.軟件流程圖（1）主程序開始初始化鍵盤

8、掃描顯示（2）鍵盤掃描程序開始計時滿1s秒加1滿60s開始時間顯示時清零時滿24分清零，時加1分滿60秒清零，分加1（3）顯示程序開始時間數(shù)據(jù)個十位分離i=0i>8 ?送位選碼結(jié)束消隱送段選碼2、程序清單#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;sbit k0=P10;sbit k1=P11;sbit k2=P12;int s0,s1,mi

9、n0,min1,h0,h1,shi,fen,miao,count,slnum,a0,a1,b0,b1,c0,c1;void delay(uint z) /延時函數(shù)1ms uint x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=90;y>0;y-);void init() /初始化函數(shù) P0=table0; P2=0xff; shi=23; fen=59;/上電時間23-59-50 miao=50; s1=miao/10; s0=miao%10; min1=fen/10; min0=fen%10; h1=shi/10; h0=shi%10;/分離出個位十位 TMOD=0x01

10、; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;/基準時間為20ms EA=1; ET0=1; TR0=1;/打開中斷定時器void display0() / P2=0x80; P0=tableh1; delay(1); P0=0x00;/消隱 P2=0x40; P0=tableh0; delay(1); P0=0x00; P2=0x20; P0=0x40; delay(1); P0=0x00; P2=0x10; P0=tablemin1; delay(1); P0=0x00; P2=0x08; P0=tablemin0; delay(1); P0

11、=0x00; P2=0x04; P0=0x40;/讓時分秒中間顯示“” delay(1); P0=0x00; P2=0x02; P0=tables1; delay(1); P0=0x00; P2=0x01; P0=tables0; delay(1); P0=0x00;void display2()該顯示函數(shù)是讓閃爍顯示函數(shù)的子函數(shù) P2=0x80; P0=tablea1; delay(1); P0=0x00; P2=0x40; P0=tablea0; delay(1); P0=0x00; P2=0x20; P0=0x40; delay(1); P0=0x00; P2=0x10; P0=tabl

12、eb1; delay(1); P0=0x00; P2=0x08; P0=tableb0; delay(1); P0=0x00; P2=0x04; P0=0x40; delay(1); P0=0x00; P2=0x02; P0=tablec1; delay(1); P0=0x00; P2=0x01; P0=tablec0; delay(1); P0=0x00;void display3()閃爍顯示函數(shù)，用于未松手閃爍 int n; for(n=0;n<40;n+) display0(); for(n=0;n<35;n+) display2(); void kryscan() /鍵盤掃

13、描函數(shù) if(k0=0) delay(3);/延時去抖 if(k0=0)/確認K0已按下 slnum+; while(!k0)/判斷是否松手 display0();/未松手閃爍顯示 if(slnum=1) TR0=0;/關(guān)閉定時器，時鐘停止走動 c1=10; c0=10; a1=h1; a0=h0; b0=min0; b1=min1;/讓秒鐘閃，時鐘分鐘顯示 if(slnum=2) c1=s1; c0=s0; a1=h1; a0=h0; b0=10; b1=10;/讓分鐘閃，秒鐘時鐘顯示 if(slnum=3) c1=s1; c0=s0; a1=10; a0=10; b0=min0; b1=m

14、in1;/讓時鐘閃，秒鐘分鐘顯示 if(slnum=4) c1=s1; c0=s0; a1=h1; a0=h0; b0=min0; b1=min1; slnum=0;/全部顯示，不閃爍 TR0=1;/打開定時器，時鐘繼續(xù) if(slnum!=0) if(k1=0) delay(3); if(k1=0)/K1是否按下 while(!k1)/判斷是否松手 display3();/閃爍顯示 if(slnum=1) miao+; if(miao=60) miao=0; s1=miao/10; s0=miao%10;/秒鐘加一 if(slnum=2) fen+; if(fen=60) fen=0; mi

15、n1=fen/10; min0=fen%10;/分鐘加一 if(slnum=3) shi+; if(shi=24) shi=0; h1=shi/10; h0=shi%10;/時鐘加一 if(k2=0) delay(3); if(k2=0) while(!k2) display3(); if(slnum=1) miao-; if(miao=-1) miao=59; s1=miao/10; s0=miao%10;/秒鐘減一 if(slnum=2) fen-; if(fen=-1) fen=59; min1=fen/10; min0=fen%10;/分鐘減一 if(slnum=3) shi-; if

16、(shi=-1) shi=23; h1=shi/10; h0=shi%10;/時鐘減一 void display1()/按鍵檢查閃爍顯示函數(shù) int n; for(n=0;n<40;n+) display0(); kryscan(); for(n=0;n<35;n+) display2(); kryscan(); void main() /主函數(shù) init(); while(1) display0(); kryscan(); if(!slnum=0) display1(); void timer0() interrupt 1 /中斷函數(shù) TH0=(65536-50000)/256;

17、 TL0=(65536-50000)%256; count+; if(count=20) count=0; miao+; if(miao=60) miao=0; fen+; if(fen=60) fen=0; shi+; if(shi=24) shi=0; h1=shi/10; h0=shi%10; min1=fen/10; min0=fen%10; s1=miao/10; s0=miao%10; 五、設(shè)計心得體會通過本次課程設(shè)計，加強了我對單片機這門課程的理解與熟悉，而且這次設(shè)計使我的動手能力更有顯著的提高，讓我獲益良多，也使我更加扎實的掌握了有關(guān)電子線路單片機方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇

18、到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查，我終于找出了問題的所在，也暴露出了我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐才能出真知，實踐才是檢驗真理的唯一標準，唯有通過親手制作，才能令我們掌握知識。在這次的課程設(shè)計中，我們遇到了很多困難，過程很艱難，但是我們都克服了，這是對我們自己的肯定。我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。不可否認，單片機是一門比較難的專業(yè)學(xué)科。但是經(jīng)過這一學(xué)期的學(xué)習(xí)，我覺得單片機這門課很好，讓我們在設(shè)計中掌握課程，具有很強的實用性。在社會上，單片機應(yīng)用極其廣泛。通過這次課程設(shè)計罵我掌握了常用元件的識別和測試，熟悉了常用儀器儀表；了解了電路的連接方法；以與如何提高電路的性能等。六、參考文獻與1、單片機原理與應(yīng)用 羅維平 德駿 編 華中科技大學(xué)。2、單片微型計算機原理與接口技術(shù) 高峰 編 電子工業(yè)。3、單片機應(yīng)用新技術(shù)教程鄒逢興 編 高等教育。4、16位微型計算機原理接口與其應(yīng)用 朱宇光 編 電子工業(yè)。5、微型計算機原理與接口技術(shù) 吳秀清 編 中國科學(xué)技術(shù)。6、微型計算機接口技術(shù) 鄧亞平 編 清華大學(xué)。7、.21ic.七、實物圖附錄2