數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)說明

1、1 / 37畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)說說明明書書數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)專業(yè)專業(yè)自動化學(xué)生學(xué)生班級班級B 自動化學(xué)號學(xué)號0指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師完成日期完成日期203 年 6 月日畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究、設(shè)計(jì)工作后獨(dú)立完成的。除了文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，說明書中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究所做貢獻(xiàn)集體和個(gè)人，均己在說明書中作了明確的說明并表示意。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書作者簽名: 日期: 年 月 日指導(dǎo)教師簽名:日期: 年 月 日3 / 37數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)數(shù)字

2、電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要: 單片機(jī)的誕生是在 20 世紀(jì) 70 年代，因?yàn)樗哂袠O高的性價(jià)比，更為重要的是其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛、而且發(fā)展速度也比較快，所以倍受廣大專業(yè)人士的青睞。相對而言單片機(jī)的體積較小、而且非常輕、開發(fā)比較簡單、價(jià)錢便宜、對環(huán)境基本上沒什么過高的要求、更重要的是其具有較好的靈活性和穩(wěn)定性，抗干擾的能力特別強(qiáng)。正因?yàn)閱纹瑱C(jī)綜合了上述所以有點(diǎn)，所以就目前國而言，單片機(jī)已被各行各業(yè)所廣泛應(yīng)用，其比較突出的是在機(jī)電一體化設(shè)備、工業(yè)自動化控制、智能儀器儀表、電力電子、自動檢測、家用電器等方面。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中將通過對它全面的了解，以 STC89C51芯片為主，再加上相關(guān)的實(shí)現(xiàn)電路，簡單的

3、設(shè)計(jì)了一個(gè)的數(shù)字電子鐘，它是由 4.5V 直流電源供電，通過數(shù)碼管將時(shí)間準(zhǔn)確的顯示出來，通過相關(guān)的按鍵與時(shí)對時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。從而通過本次設(shè)計(jì)來提高學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開發(fā)軟硬件的能力。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；STC89C51；電子時(shí)鐘；數(shù)碼管DesignDesign andand implementationimplementation ofof digitalelectronicdigitalelectronic clockclockAbstractAbstract: TheSCMwas bornin the1970s,because it hasa very high price, the moreimpo

4、rtant is itsbroad range of applications, and the developmentspeed is relativelyfast, somuch the majority ofprofessionalsof all ages.SCMrelativelysmaller,and verylight,development of moresimple, cheap, environmentallybasically noexcessive requirements, and moreimportantly,it hasgood flexibilityand st

5、ability,the ability ofanti-jammingspecialstrong.Because ofa combination ofthe aboveso a bitmicrocontroller, sothe current domesticpurposes, SCMhas beenwidely used bybusinesses, whicharemore prominentin mechatronicsequipment, industrialautomation and control,smart instrumentation, power electronics,

6、automatic detection, household appliancesand so on.SCMhas manyseries, and51 single-chipmicrocontrolleristhereforethe mostrepresentative one.Inthis graduation projectwill bethroughitscomprehensive understandingtoSTC89C51chip-based, coupled withthe associatedcircuit implementation, the simpledesign of

7、 adigitalelectronic clock, which ispoweredby a4.5VDC power supply,through the digitaltheaccuratetimedisplay, throughthe relevant keyon thetime to adjusttime.Thusdesigned toimprovethrough thisstudy, design, developmenthardware and softwarecapabilities.KeywordsKeywords: Microcontroller; STC89C51;Elect

8、ronic clock;Digital pipe5 / 37目目 錄錄1 概述 11.1 課題研究的背景與意義 11.2 課題設(shè)計(jì)容 21.3 課題預(yù)期效果 22 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 32.1 設(shè)計(jì)原理 32.2 具體模塊 33 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 43.1 控制模塊 43.2 顯示模塊 63.3 復(fù)位模塊 73.4 按鍵模塊 73.5 晶振模塊 83.6 鬧鐘模塊 84 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 104.1 程序流程圖 105 系統(tǒng)調(diào)試 145.1 軟件調(diào)試 145.2 硬件調(diào)試 15總結(jié) 16參考文獻(xiàn) 17致 18附錄 19附錄 1：程序清單 19附錄 2：原理圖 28附錄 3：Proteus

9、仿真圖 29附錄 4：實(shí)物圖 30附錄 5：PCB 圖 31附錄 6：元器件目錄表 321 概述1.1 課題研究的背景與意義 由于單片機(jī)有著獨(dú)一無二的性能，所以在各行各業(yè)都有著廣泛的運(yùn)用。單片機(jī)在控制、檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用具有以下特點(diǎn)： 1）體積小、靈活性高、易于產(chǎn)品化。 2) 可靠性好，所能適應(yīng)的溫度圍比較寬。 3）有可拓展的功能，可以根據(jù)需要來設(shè)計(jì)各種規(guī)模的系統(tǒng)。現(xiàn)如今，我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域都出現(xiàn)了單片機(jī)，其所涉與到的已經(jīng)不僅僅是電子方面了。數(shù)字電子鐘的時(shí)、分、秒都是用更加直觀的數(shù)字來表示的，與傳統(tǒng)的指針式的鐘表相比，它不僅走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀，而且它不需要用安裝機(jī)械傳動裝置，故在許多方面都得到

10、了廣泛應(yīng)用。伴隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高，在相當(dāng)一部分地方都要用到數(shù)字電子鐘。而就目前國市場而言，絕大多數(shù)的電子鐘都是采用全硬件電路來實(shí)現(xiàn)，這種方法不僅使電路的結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，而且會損耗很大的功率。因此有必要對數(shù)字電子鐘進(jìn)行改進(jìn)。自電子計(jì)數(shù)器誕生以來，就已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪兴夭豢缮俚墓ぞ?，但隨著人們對科學(xué)技術(shù)的不斷追求，對時(shí)間計(jì)量精度的要求也越來越嚴(yán)格，對其應(yīng)用領(lǐng)域的需求也越來越廣泛。那么本著以人為本的精神，我們怎樣才能做到讓數(shù)字電子鐘更好的服務(wù)于大眾呢？這就需要人們不斷去探索創(chuàng)新，研發(fā)出新型的、更有精準(zhǔn)的時(shí)鐘。現(xiàn)如今，基本上所有精度高的計(jì)時(shí)工具都是采用的石英晶體振蕩器，由于數(shù)字電子鐘，

11、石英表，石英鐘等都是采用的石英技術(shù)，因此使用起來就比較方便，走勢也比較穩(wěn)定，走時(shí)精度相當(dāng)?shù)母?，也就沒必要經(jīng)常校時(shí)了1。數(shù)字電子鐘是采用集成電路來進(jìn)行計(jì)時(shí)的，用譯碼技術(shù)來代替普通的機(jī)械式傳動，用數(shù)碼管顯示時(shí)間來代替指針顯示時(shí)間，用這種技術(shù)不僅減小了計(jì)時(shí)誤差，而且這種表具有秒、分、時(shí)的時(shí)間顯示功能，甚至還可以對時(shí)鐘和分鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)，片選性能非常好2。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，電子計(jì)時(shí)器電路有著不可替代的地位，并且能夠確保系統(tǒng)正常工作。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘包括兩層意思：第一，是指為了確保系統(tǒng)能夠正常工作的基本振蕩信號，主要由晶振和相關(guān)實(shí)現(xiàn)電路構(gòu)成，振蕩頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)的工作效率；第二，是指系統(tǒng)

12、的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，也就是定時(shí)時(shí)間4，它主要有兩種實(shí)現(xiàn)的方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，也就是說用單片機(jī)部自帶的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但使用此種方法時(shí)誤差相對來說比較大，因此該方法主要用在針對時(shí)間精度要求不高的場合；二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，采用這種方法通常是在對時(shí)間精度要求很高的情況下，典型的時(shí)鐘芯片有：DS1302，DS12887，X1203等。6本次設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘的方法，以單片機(jī)STC89C51芯片和數(shù)碼管為核心，加上相關(guān)的實(shí)現(xiàn)電路，從而構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子計(jì)時(shí)器。1 / 371.2 課題設(shè)計(jì)容微處理器的設(shè)計(jì)選擇 STC89C51；顯示電路的設(shè)計(jì)選用數(shù)碼顯示，將數(shù)碼顯

13、示與驅(qū)動集成在一塊芯片上；調(diào)整時(shí)間的電路設(shè)計(jì)，則通過 3 個(gè)按鈕來實(shí)現(xiàn)，SP1 按鈕用于選擇調(diào)時(shí)、調(diào)分還是調(diào)鬧鐘，SP2 使數(shù)值加一，SP3 使數(shù)值減一；硬件方面，同樣需要用到一個(gè)按鈕來設(shè)置鬧鈴時(shí)間以與停鬧鈴；還有一些其他控制電路如復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等。通過這些控制電路的連接構(gòu)成了完整的電路3。本設(shè)計(jì)是制作一個(gè)具有現(xiàn)實(shí)時(shí)間和鬧鈴功能的數(shù)字電子鐘，用數(shù)碼管來顯示時(shí)間，通過對多個(gè)按鈕進(jìn)行相關(guān)的操作，就可以對時(shí)、分進(jìn)行加減一的調(diào)節(jié)，設(shè)鬧鐘以與復(fù)位。1.3 課題預(yù)期效果LED 顯示器可準(zhǔn)確顯示 00：00：0023：59：59，24 小時(shí)制的時(shí)間計(jì)數(shù)。 并且通過對時(shí)、分兩開關(guān)的即“S1” 、 “S2”

14、 、 “S3”的調(diào)節(jié)，可分別實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)調(diào)分調(diào)鬧鐘的功能。2 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)原理 STC89C518 位數(shù)碼管顯示器數(shù)碼管段碼驅(qū)動3 個(gè)獨(dú)立式按鈕按 鈕數(shù)碼管位碼驅(qū)動開關(guān)上電蜂鳴器圖 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖通過對定時(shí)器設(shè)置一個(gè) 50ms 的脈沖來用以計(jì)數(shù)，設(shè)定一個(gè)有計(jì)數(shù)功能的單元地址20H，其單元容為 20。通過當(dāng) 20H 中值減為 0 時(shí)秒加一。當(dāng)秒、分值為 60 時(shí)，該位清零，且高位加一。時(shí)、分的調(diào)節(jié)是通過 P3.2、P3.3、P3.4 口三個(gè)按鈕，分別對應(yīng) S1、S2、S3 實(shí)現(xiàn)的，S1 為功能選擇鍵：按一下調(diào)節(jié)小時(shí)，按兩下調(diào)節(jié)分鐘，按三下調(diào)節(jié)鬧鐘小時(shí)，按四下調(diào)節(jié)鬧鐘分鐘，按五下

15、開始工作；S2 為數(shù)值加一按鍵；S3 為數(shù)值減一鍵；初始化鐘表時(shí)間為 12:00:00；復(fù)位電路我們采用了上電復(fù)位的形式，設(shè)置了一個(gè)開關(guān)按鈕。2.2 具體模塊主控模塊：其控制核心為 STC89C51 單片機(jī)，STC89C51 可以完成待測信號的計(jì)數(shù)，譯碼，顯示以與對分頻比的控制。顯示模塊：顯示電路采用 LED1602 數(shù)碼顯示器來動態(tài)顯示，便于觀測。按鍵模塊：該設(shè)計(jì)需要校對時(shí)間，所以用三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)。晶振模塊：該模塊給單片機(jī)提供時(shí)鐘頻率。鬧鐘模塊：當(dāng)達(dá)到設(shè)定的時(shí)間是發(fā)出報(bào)警。3 / 373 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1 控制模塊.1 STC89C51STC89C51 單片機(jī)介紹單

16、片機(jī)介紹電子計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)原理，由單片機(jī)芯片 STC89C51 作為核心控制器，STC89C51RC 是采用 8051 核的 ISP（In System Programming）在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時(shí)鐘頻率為 80MHz，片含 8K Bytes 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)與 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，具有在系統(tǒng)可編程（ISP）特性，配合 PC 端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進(jìn)單片機(jī)部，省去了購買通用編程器，而且速度更快。STC89C51 系列單

17、片機(jī)集合了 8051 的核功能，具有機(jī)器周期、單時(shí)鐘的功能，是一種運(yùn)行速度快，功率消耗低的新型單片機(jī)。其特點(diǎn)有一下幾點(diǎn)： 工作電壓：3.4V-5.5V （5V 單片機(jī)）/ 2.0V-3.8V （3V 單片機(jī) 實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz. 用戶應(yīng)用程序空間 12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K 字節(jié) 片上集成 512 字節(jié) RAM 可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 EEPROM 功能 看門狗 時(shí)鐘源：外部高精度晶體/ 時(shí)鐘，部 R/C 振蕩器。常溫下部 R/C 振蕩器頻率為：5.2MHz 6.8MHz。 有 2 個(gè) 16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)

18、器 STC89Cc516AD 具有 ADC 功能。10 位精度 ADC，共 8 路 通用異步串行口(UART) SPI 同步通信口，主模式/ 從模式 工作溫度圍：0 -75/ -40 -+8.2 STC89C51STC89C51 的引腳功能的引腳功能STC89C51 的引腳功能如下： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 既可以用于外部程序數(shù)據(jù)的存儲器 ，也可以作為源碼的輸入端口。 P1 口：P1 口本質(zhì)上是一個(gè) 8 位的 I/O 口

19、， P2 口：P1 口本質(zhì)上也是一個(gè) 8 位的 I/O 口，3 P3 口作為 STC89C51 單片機(jī)的一個(gè)特殊功能口，具有多種功能，如下表所示： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0（記時(shí)器 0 外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)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） RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：如果對外部存儲器進(jìn)行訪問，那么輸出的電平將用于對地址字節(jié)的鎖存。一般情況下，ALE 端輸出的為穩(wěn)定的脈沖信號。

20、 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 XTAL1：部時(shí)鐘電路和反向振蕩放大器的輸入端口。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。圖 3.1STC89C51 引腳圖.3 單片機(jī)引腳分配單片機(jī)引腳分配P0.0- P0.7 和 P2.2-P2.7 用于數(shù)碼顯示；P2.0 用于蜂鳴器鬧鐘報(bào)警；P3.2-P3.4 用于按鍵；RST 用于上電復(fù)位；XTAL1、XTAL2 用于晶振。本設(shè)計(jì)所用主控制模塊如圖所示。5 / 37圖 3.2 設(shè)計(jì)主控模塊3.2 顯示模塊顯示器由 3 個(gè)共陽兩位 LED 數(shù)碼管組成。共陽極數(shù)碼管就是將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起，形成只有一個(gè)公共陽極揭發(fā)，當(dāng)需要用到

21、共陽極數(shù)碼管的時(shí)候應(yīng)將公共極接+5V 電壓，如果有一個(gè)字段的發(fā)光二極管的陰極輸入為低電平時(shí)，那么相應(yīng)字段的二極管就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮11。LED 數(shù)碼管是用好幾個(gè)發(fā)光二極管封裝而成的，從外表上看就像一個(gè)“8”字型的器件，部引線已經(jīng)連接完畢，而只是將它們的各個(gè)筆劃引出來接成公共電極就行了。每個(gè) LED 數(shù)碼管總共有 8 個(gè)段數(shù)，其中 7 段用于對數(shù)字的顯示，還有一段是用于顯示小數(shù)點(diǎn)的。12圖 3.4 LED 顯示器的符號圖 3.3 共陽極接線圖本設(shè)計(jì)顯示器由 3 個(gè) 2 位 7 段 LED 數(shù)碼管組成。通過總線分別與單片機(jī)的 P0.0-P0.7口和 P2.2-P2.

22、7 口連接。其中 P2.7-P2.6 口顯示時(shí)、P2.5-P2.4 口顯示分、P2.3-P2.2口顯示秒。13如圖 3.4 所示：圖 3.5 顯示電路3.3 復(fù)位模塊本設(shè)計(jì)采用自動上電復(fù)位，電路復(fù)位后 P0P3 口引腳全部表現(xiàn)為高電平，特殊功能寄存器和程序計(jì)數(shù)器將全部被清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，單片機(jī)將從 ROM 的 00H 處開始運(yùn)行程序8。復(fù)位通常是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。電路圖如圖所示：圖 3.6 復(fù)位電路3.4 按鍵模塊按鍵控制模塊由 3 個(gè)按鍵組成。系統(tǒng)通過掃描按鍵是否被按下，來設(shè)定各模塊的工作情況，使計(jì)時(shí)器可以在按鍵的控制下，有序地進(jìn)行工作。設(shè)計(jì)中每個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)各自的功能

23、，操作方式十分簡單9。如圖所示：7 / 37圖 3.7 按鍵模塊3.5 晶振模塊晶振模塊的組成只有兩種元器件，一個(gè)晶振和兩個(gè)電容，兩個(gè)電容的與晶振相串聯(lián)后連接到單片機(jī)上，并接地。要是單片機(jī)能夠正常的工作，就必須要有晶振電路來給其提供時(shí)鐘頻率，而且隨著該頻率的不同單片機(jī)的工作速度也就不一樣。 圖 3.8 晶振模塊3.6 鬧鐘模塊鬧鐘模塊是由一個(gè) PNP 型的三極管，一個(gè)電阻和一個(gè)蜂鳴器組成的，三極管的發(fā)射極接電壓，基極經(jīng)電阻與單片機(jī)相連，集電極與蜂鳴器相連，而蜂鳴器的另一端接地。當(dāng)單片機(jī) P2.0 引腳輸出一個(gè)電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警，從而達(dá)到鬧鐘的功效。圖 3.9 鬧鐘模塊本次設(shè)計(jì)的數(shù)字

24、電子鐘概括講就包括以上六個(gè)基本模塊，每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)各自的功能，互不干擾。原理圖見附錄 1，PCB 圖見附錄 4。4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)4.1 程序流程圖各個(gè)中斷口的首地址是在程序運(yùn)行后再設(shè)置的，緊接著中斷被開啟，中斷開啟后將比較設(shè)定時(shí)間與當(dāng)時(shí)時(shí)間，倘若兩項(xiàng)比較不一致，則顯示時(shí)鐘然后進(jìn)行掃描，并程序繼續(xù)往下執(zhí)行14。倘若達(dá)到了鬧鐘設(shè)定數(shù)值，則向鬧鐘。當(dāng)外部中斷有相應(yīng)時(shí)，鬧鐘就會停止。圖 4.1 調(diào)時(shí)鐘流程圖顯示時(shí)鐘P3.2 是否按下一次（調(diào)時(shí)）顯示P3.2 否按下兩次（調(diào)分）顯示鬧鈴比較處開 始YNYN結(jié) 束9 / 37當(dāng) P3.2 按下一次調(diào)時(shí)；按下兩次調(diào)分；在此基礎(chǔ)上 P3.3 按下數(shù)值加一、按

25、下P3.4數(shù)值減一，設(shè)定完成之后再顯示。 設(shè)置鬧鐘時(shí)間 回到鬧鈴比較處圖 4.3 設(shè)鬧鐘流程圖開始對鬧鐘時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，按 P3.2 三次和 P3.3、P3.4 分別對鬧鐘時(shí)鐘加一或減一，按 P3.2 四次和 P3.3、P3.4 分別對鬧鐘分鐘進(jìn)行加一或減一設(shè)置，查看顯示值，再判斷是否退出回到鬧鈴比較處。顯示原鬧鐘時(shí)間P3.2 按下三次?（調(diào)鬧鐘時(shí)）顯示P3.2 按下四次?（調(diào)鬧鐘分）顯示是否退出鬧鈴比較處開 始YNYN結(jié) 束圖 4.4 主時(shí)鐘計(jì)時(shí)流程圖重置初值(20H)=0?秒單元加 1秒單元=60？分單元加 1，秒清零分單元=60？時(shí)單元加 1，分清零時(shí)單元=24？時(shí)分秒單元清零中斷返回開

26、始NNNNYYYY11 / 37該程序是主時(shí)鐘的中斷服務(wù)程序，先要對其設(shè)定一個(gè)初始值，查看首地址中的值是否為零，如果為零，則秒單位自動加一，當(dāng)秒為 60 時(shí)，則分就會自動加一15。當(dāng)分為 60 時(shí)，時(shí)加一。當(dāng)時(shí)為 24 時(shí)，對秒分時(shí)都清零。然后返回中斷。秒信號發(fā)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基行，由晶振和分頻器實(shí)現(xiàn)的，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計(jì)數(shù)器” ，秒計(jì)數(shù)器采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每當(dāng)累計(jì) 60 秒時(shí)發(fā)一個(gè)“分脈沖”信號，該信號作為分計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖。以此類推，分計(jì)數(shù)器與時(shí)計(jì)數(shù)器均采用同樣的方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。5 系統(tǒng)調(diào)試數(shù)字電子鐘的系統(tǒng)調(diào)試包括軟件調(diào)試，硬件調(diào)試。硬件調(diào)試包括電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊等模塊

27、的調(diào)式，軟件調(diào)試就是通過修改軟件程序，使電子鐘的功能完善，能滿足課題的基本要求，并提高數(shù)字電子鐘的精度。首先使用軟件仿真，并不斷的進(jìn)行調(diào)試，直到仿真結(jié)果能滿足設(shè)計(jì)的要求為止，當(dāng)軟件調(diào)試成功了，才開始硬件電路的調(diào)試，如此進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試19。5.1 軟件調(diào)試.1 ProteusProteus 軟件調(diào)試軟件調(diào)試PROTEUS 不僅綜合了許多模塊，而且包含了各種信號源、虛擬儀器等等。我們可以運(yùn)用其來模擬各種電路的仿真運(yùn)行20。比如說有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)與其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動態(tài)仿真、I2C 調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能2

28、1；它還包含了專門用來精確測量與分析的高級仿真圖表。它們構(gòu)成了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的完整的虛擬實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)課題系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行 Keil 和 Proteus 系統(tǒng)仿真，不斷調(diào)試程序，直到符合功能要求。Proteus 總體仿真圖 5-1 所示。圖 5.1 仿真圖.2 KeilKeil 軟件調(diào)試軟件調(diào)試首選在 Keil 軟件中根據(jù)設(shè)計(jì)要求編好一個(gè)程序代碼，確保編譯沒有錯(cuò)誤后，再添加到 PROTEUS 仿真軟件中的 STC89C51 芯片中，保存，運(yùn)行，觀察是否能得到想要的結(jié)果；如果不能，則回到 Keil 中重新改進(jìn)程序，再編譯、仿真，直至所有功能均可實(shí)現(xiàn)為止。 顯示時(shí)鐘功能，要能

29、顯示時(shí)、分、秒。清零功能，按下清零鍵當(dāng)前時(shí)間從初始值走起。設(shè)置鬧鐘時(shí)間功能，分別按下 S1 鍵三次和四次，進(jìn)行調(diào)時(shí)和分的調(diào)節(jié)。鬧鈴功能，當(dāng)達(dá)到了設(shè)定的鬧鐘時(shí)間后，蜂鳴器就會不斷的發(fā)出聲音。5.2 硬件調(diào)試軟件系統(tǒng)測試能夠正確的顯示時(shí)間以與鬧鐘，然后把各模塊組合在一起，就做成完整的數(shù)字電子鐘，實(shí)物圖附錄 3 所示。經(jīng)過不斷的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，修改程序和硬件連接，最終完成的作品就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所提出的功能。13 / 37總 結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)其實(shí)是一次綜合性的實(shí)踐，它將我們所學(xué)的各種知識綜合運(yùn)用到實(shí)踐上，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱資料來擴(kuò)展所學(xué)的知識，并將它們串聯(lián)在一起，進(jìn)而加深對所學(xué)理論知識的理解

30、，在此基礎(chǔ)上鍛煉了操作能力。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，獲益良多。掌握了用 C 語言來編寫程序，學(xué)會了使用 Proteus 和 Keil 軟件來模擬單片機(jī)的仿真。此外，在收集、查閱、應(yīng)用文獻(xiàn)資料的過程中，學(xué)會了如何根據(jù)實(shí)際需要有選擇有價(jià)值性的資料，從而來確定能滿足系統(tǒng)要求的元件與型號。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，將會遇到各種各樣的問題，面對在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的大小問題，就需要有針對性的對問題進(jìn)行分析，從而解決好每一個(gè)小問題，這樣才能確保整個(gè)系統(tǒng)的正確性。第一，要查看是不是軟件編程中出現(xiàn)了問題，如果連程序都沒有完善好，那么，程序下載到硬件電路中，在實(shí)際操作的過程中就肯定會存在問題。找到問題所在后，自己解決不了的，可以

31、找老師、同學(xué)一起討論研究，不斷地完善自己所設(shè)計(jì)的數(shù)字電子鐘?？傊?，在理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程中，只有不斷地思考和不斷地動手實(shí)踐，才能減小理論與實(shí)踐之間的距離，將理論知識充分的運(yùn)用到實(shí)踐中去。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我的能力在多方面都得到了提高，尤其在單片機(jī)軟件編程與元器件的焊接制作方面受益匪淺。軟件設(shè)計(jì)是個(gè)即靈活又細(xì)膩的工作，我要細(xì)心地去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，去不斷完善，以此來培養(yǎng)我良好的邏輯思維能力以與分析問題，解決問題的能力。元器件焊接時(shí)，要求我在原理圖完成后一定要進(jìn)行電氣檢查，這樣可以降低錯(cuò)誤率，提高制作出來的單片機(jī)的成功率。經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅對所學(xué)的知識有了更加深入的理解，而且還鍛煉了自

32、己的動手能力，這所以的一切將會為我今后的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1盧勝利. 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐M. :機(jī)械工業(yè), 2009.2軍. 51 系列單片機(jī)高級實(shí)例開發(fā)指南M. : 航空航天大學(xué), 2009. 3丁向榮. STC 系列增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)原理與應(yīng)用M. : 電子工業(yè), 2011. 4涵芳. MCS51/96 系列單片機(jī)原理與應(yīng)用M. : 航空航天大學(xué), 2006.5剛 龍海燕主編. 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐（第 2 版）M. : 電子工業(yè), 2009.6周興華. 手把手教你單片機(jī)M. : 航空航天大學(xué), 2002.7林功. 單片機(jī)原理與應(yīng)用M. : 機(jī)械工業(yè), 2008.8衛(wèi)樺

33、林. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M. : 高等教育, 2009.9賈立新. 數(shù)字電路M. : 電子工業(yè), 2011.10 慶雙. 經(jīng)典實(shí)用電路大全M. : 機(jī)械工業(yè), 2008. 11 Russell L. Meade. 電子學(xué)基礎(chǔ)電路和元器件M. : 清華大學(xué), 2006. 12 康華光主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分M. : 高等教育, 2006.13 黃智偉主編. 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練教程M. : 電子工業(yè), 2005.14 潭浩強(qiáng). C 程序設(shè)計(jì)M. : 航空航天, 2005.15 曉光. 信號檢測與控制技術(shù)M. : 中國計(jì)量, 2008. 16 立華. 模擬電子技術(shù)M. : 電子工業(yè), 20

34、08. 17 錢同惠. 數(shù)字信號處理M. : 機(jī)械工業(yè), 2005. 18 清德. LED 工程應(yīng)用技術(shù)M. : 人民郵電, 2010. 19 鄔芝權(quán). 基于 51 系列單片機(jī)的 LED 顯示屏開發(fā)技術(shù)(第 2 版) M. : 航空航天大學(xué), 2011. 20 肖子. 模擬電子電路與技術(shù)基礎(chǔ)M. : 電子科技大學(xué), 2009.21 鳳蕊. Proteus 教程電子線路設(shè)計(jì)制版與仿真M. : 清華大學(xué), 2008. 22 朱清慧. Proteus 顯示控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例M. : 清華大學(xué), 2011.23 杜樹春. 基于 Proteus 和 Keil C51 的單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真M. : 電子工業(yè)

35、, 2012.24 徐愛鈞. Keil cx51u7.0 單片機(jī)高級語言編程與 Uvision2 應(yīng)用實(shí)踐M. : 電子工業(yè), 2008.25 Andria N.A High Resolution Digital Frequency Meter for Low FrequenciesJ. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,1990,39(4): 376 -382,667. 15 / 37致 在這里我要感輔導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)，她不僅教會了我們?nèi)绾螌懻撐模€教會了我們很多專業(yè)性的知識，讓我們對所學(xué)的知識有了更加深入的了解，并且能

36、夠?qū)⑺鶎W(xué)知識運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中，這些都要感指導(dǎo)老師孜孜不倦的教導(dǎo)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我們充分發(fā)揮了人的主觀能動性，主動學(xué)習(xí)，學(xué)到了許多課本上沒法學(xué)到的知識，按時(shí)按質(zhì)的完成了作品，并且達(dá)到了預(yù)期的效果，完成了最初的設(shè)想。通過這次設(shè)計(jì)，認(rèn)識到對電路的設(shè)計(jì)、布局要先有一個(gè)好的構(gòu)思，才能使電路板美觀。在程序編寫中，剛開始由于思路不清晰，所以遇到了很多的問題，但經(jīng)過靜下心來思考，仔細(xì)查閱相關(guān)資料，重新整理思路，漸漸開始得心應(yīng)手。在此次設(shè)計(jì)中，知道了無論做什么事要有一顆平常的心，不要想著走捷徑，一步一個(gè)腳印才是硬道理。通過這次設(shè)計(jì)，會讓我以后的學(xué)習(xí)和辦事變得更加有耐心、更加有條理、更加嚴(yán)謹(jǐn)。最后，再次要感我們

37、的老師，是她教給了我們?nèi)娴幕A(chǔ)知識，如果沒有精湛的基礎(chǔ)知識作為后盾，一切都是不可能的附附 錄錄附錄 1：程序清單#includesbit smg1=P27; /六位數(shù)碼管聲明sbit smg2=P26;sbit smg3=P25;sbit smg4=P24;sbit smg5=P23;sbit smg6=P22;sbit bell=P20;/蜂鳴器聲明sbit k1=P32; /功能選擇鍵，按一下調(diào)節(jié)小時(shí)，按兩下調(diào)節(jié)分鐘，按三下調(diào)節(jié)鬧鐘小時(shí)，按四下調(diào)節(jié)鬧鐘分鐘，按五下時(shí)鐘開始工作sbit k2=P33;/數(shù)值加一按鍵sbit k3=P34; /數(shù)值減一按鍵char table=0 xc0,0

38、 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e;/表：共陽數(shù)碼管 0-9char z_shi=12,z_fen=0,z_miao=0; /鐘表的時(shí)、分、秒位 ，初始化時(shí)間為12:00:00char n_shi=6,n_fen=30,n_miao=0; /鬧鐘的時(shí)、分、秒位 ，初始化鬧鐘為06:30:00char shi,fen,miao; /數(shù)碼管的時(shí)、分、秒位char a=0,n=0; /n 代表 k1 按鍵被按下的次數(shù)，a 代表定時(shí)計(jì)數(shù)器的數(shù)值void init

39、();/聲明定時(shí)器初始化函數(shù)void delay(int i);void display();void key();/按鍵void smg_z(); /數(shù)碼管顯示鐘表時(shí)間的時(shí)、分、秒函數(shù)void smg_n(); /數(shù)碼管顯示鬧鐘的時(shí)、分、秒函數(shù)void main()init();/中斷初始化函數(shù)調(diào)用shi=z_shi;/數(shù)碼管顯示鐘表時(shí)間的時(shí)、分、秒，初始化為鐘表的時(shí)間 12:00:00fen=z_fen;miao=z_miao; while(1)display();/數(shù)碼管顯示函數(shù)的調(diào)用17 / 37key();/按鍵控制函數(shù)bell=1;/正常情況關(guān)閉蜂鳴器if(z_shi=n_shi)

40、&(z_fen=n_fen)&(z_miao/10=0)&(n_miao/10=0)/鐘表時(shí)間與鬧鐘時(shí)間一樣，蜂鳴器響bell=0;/蜂鳴器響delay(1000);/延時(shí)讓蜂鳴器多響一會兒bell=1;/關(guān)閉蜂鳴器delay(1000); if(a=20)a=0;z_miao+;if(z_miao=60)z_miao=0;z_fen+;if(z_fen=60)z_fen=0;z_shi+;if(z_shi24)z_shi=1;void key()/按鍵控制函數(shù)if(k1=0)delay(3000);/消抖延時(shí)if(k1=0)n+;if(n4)n=0;while(k1=

41、0);if(n=1)TR0=0;/關(guān)閉定時(shí)器if(k2=0)delay(3000);if(k2=0)z_shi+;/鐘表時(shí)間的小時(shí)加一if(z_shi24)z_shi=1;smg_z();/數(shù)碼管顯示鐘表的時(shí)分秒while(k2=0);if(k3=0)delay(3000);if(k3=0)z_shi-;/鐘表時(shí)間的小時(shí)減一19 / 37if(z_shi1)z_shi=24;smg_z();/數(shù)碼管顯示鐘表的時(shí)分秒while(k3=0);if(n=2)TR0=0;/關(guān)閉定時(shí)器if(k2=0)delay(3000);if(k2=0)z_fen+;/鐘表時(shí)間的分鐘加一if(z_fen=60)z_fen=0;smg_z();/數(shù)碼管顯示鐘表的時(shí)分秒while(k2=0);/等待松手if(k3=0)delay(3000);if(k3=0)z_fen-;/鐘表時(shí)間的分鐘減一if(z_fen2