單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 電子時(shí)鐘

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1、荊楚理工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)成果 學(xué)院: 電子信息工程學(xué)院 班 級(jí): 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位） 設(shè)計(jì)題目: 電子時(shí)鐘 完成日期： 2014 年 6 月 19 日

2、 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ): _________________________________

3、 成績(jī)(五級(jí)記分制): 教師簽名: 目 錄 1 摘要……………………………………………………………………1 2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介………………………………………………………………1 2.1 總體設(shè)計(jì)方案說(shuō)明……………………………………………2 2.2 單片機(jī)系統(tǒng)組成方框圖………………………………………2 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………7 3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)………………………………………………

4、…7 3.2 硬件電路設(shè)計(jì)………………………………………………8 3.3 軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………11 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論……………………………………………………15 5 結(jié)論 …………………………………………………………………16 6 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………17 7附錄…………………………………………………………………18 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 1.摘要 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)

5、了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。 現(xiàn)代生活的人們?cè)絹?lái)越重視起了時(shí)間觀念，可以說(shuō)是時(shí)間和金錢(qián)劃上了等號(hào)。對(duì)于那些對(duì)時(shí)間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來(lái)說(shuō)，時(shí)間的不準(zhǔn)確會(huì)帶來(lái)非常大的麻煩，所以以數(shù)碼管為顯示器的時(shí)鐘比指針式的時(shí)鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)碼管顯示的時(shí)間簡(jiǎn)單明了而且讀數(shù)快、時(shí)間準(zhǔn)確顯示到秒。而機(jī)械式的依賴于晶體震蕩器，可能會(huì)導(dǎo)致誤差。 數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式機(jī)械鐘。在這次設(shè)計(jì)中，我們采用LED數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒，以24小時(shí)計(jì)時(shí)方式，根

6、據(jù)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理來(lái)進(jìn)行顯示，用12MHz的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定時(shí)器計(jì)數(shù)。在此次設(shè)計(jì)中，電路具有顯示時(shí)間的其本功能，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的調(diào)整。數(shù)字鐘是其小巧，價(jià)格低廉，走時(shí)精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費(fèi)的喜愛(ài)，因此得到了廣泛的使用。 關(guān)鍵字：數(shù)字電子鐘 單片機(jī) 2系統(tǒng)簡(jiǎn)介 數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì).時(shí),分,秒.數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭,車(chē)站, 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先

7、的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛用于個(gè)人家庭以及車(chē)站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。 2.1 總體設(shè)計(jì)方案說(shuō)明

8、 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱(chēng)為微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng)I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。 目前，我國(guó)生產(chǎn)很多型號(hào)的單片機(jī)，在此，我們采用型號(hào)為STC89C52的單片機(jī)。因?yàn)椋?STC89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片

9、機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-52指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C52提供了高性價(jià)比的解決方案。 ?? ?STC89C52是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，STC89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特

10、別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 2.2 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) MCS-52單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) ?? 8052單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明： 中央處理器： ???中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM) ????8052內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存

11、儲(chǔ)單元和128個(gè)專(zhuān)用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 單片機(jī)8052的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 程序存儲(chǔ)器(ROM)： 8052共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)： 8052有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 并行輸入輸出(I/O)口： 8052共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 全雙工串行口：

12、 8052內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 中斷系統(tǒng)： 8052具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 時(shí)鐘電路： 8052內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8052單片機(jī)需外置振蕩電容。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類(lèi)型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即林斯頓(Princeton)

13、結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-52系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 下圖是MCS-52系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 MCS-52系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) MCS-52的引腳說(shuō)明： MCS-52系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： MCS-51的引腳說(shuō)明： MCS-52系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采

14、用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： 單片機(jī)的引腳圖 Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8052通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全

15、部為高電平，堆棧指針寫(xiě)入07H，其它專(zhuān)用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8052的初始態(tài)。 8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn)下圖4。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 Pin30:ALE/當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向

16、外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。 如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。 Pin29:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。 上電自動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位電路圖 內(nèi)部和外部時(shí)鐘方式圖 Pin31

17、:EA/Vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過(guò)4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然，對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的8031,EA端必須接地。 3系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理圖 3.2硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/EA=1組成，下面介紹一下每一個(gè)組成部分。

18、 1.電源引腳 Vcc　40　電源端 GND　20　接地端 工作電壓為5V，另有AT89LV51工作電壓則是2.7-6V, 引腳功能一樣。 2.外接晶體引腳 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖 XTAL1　19 XTAL2　18 　　 XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的

19、振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22μF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 3. 復(fù)

20、位　RST　9 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0－P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為ROM的00H處開(kāi)始運(yùn)行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C取22μ

21、F，Rs約為200Ω，Rk約為1K。復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部RAM有所影響。 4.輸入輸出引腳 (1) P0端口[P0.0-P0.7] P0是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O端口，端口置1（對(duì)端口寫(xiě)1）時(shí)作高阻抗輸入端。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL。 對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié);校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。 在訪問(wèn)外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)總線，訪問(wèn)期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。 (2) P1端口[P1.0－P1.7] P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到

22、高電平，作輸入用。 對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低8位地址信息。 (3) P2端口[P2.0－P2.7] P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高8位地址和控制信息。 在訪問(wèn)外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址。而在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。 (4) P3端口[P3.0－P3.7] P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入

23、用。 對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。除此之外P3端口還用于一些專(zhuān)門(mén)功能，具體請(qǐng)看下表。 P3引腳 兼用功能 P3.0 串行通訊輸入（RXD） P3.1 串行通訊輸出（TXD） P3.2 外部中斷0（ INT0） P3.3 外部中斷1（INT1） P3.4 定時(shí)器0輸入(T0) P3.5 定時(shí)器1輸入(T1) P3.6 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通WR P3.7 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通RD 　P3端口引腳兼用功能表 發(fā)光二極管（LED）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可以組裝成

24、分段式或點(diǎn)陣式LED顯示器件（半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個(gè)發(fā)光二極管。外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號(hào)。LED數(shù)碼管有共陽(yáng)、共陰之分。 .顯示電路顯示模塊需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間,即時(shí)、分、秒，因此需要6個(gè)數(shù)碼管，另需兩個(gè)數(shù)碼管來(lái)顯示橫。采用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示時(shí)間，硬件連接如下圖所示，時(shí)的十位和個(gè)位分別顯示在第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)碼管，分的十位和個(gè)位分別顯示在第四個(gè)和第五個(gè)數(shù)碼管，秒的十位和個(gè)位分別顯示在第七個(gè)和第八個(gè)數(shù)碼管，其余數(shù)碼管顯示橫線。LED顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動(dòng)方式可分成靜

25、態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。對(duì)于多位LED顯示器，通常都是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示。 3.3軟件設(shè)計(jì) 這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用到很多子程序，它們的流程圖如下所示。 開(kāi)始 啟動(dòng)定時(shí)器 按鍵檢測(cè) 時(shí)間顯示 主程序是先開(kāi)始，然后啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器啟動(dòng)后在進(jìn)行按鍵檢測(cè)，檢測(cè)完后，就可以顯示時(shí)間。 主程序流程圖 按鍵處理是先檢測(cè)秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加1；如果沒(méi)有按下，就檢測(cè)分按鍵是否按下，分按

26、鍵如果按下，分就加1；如果沒(méi)有按下，就檢測(cè)時(shí)按鍵是否按下，時(shí)按鍵如果按下，時(shí)就加1；如果沒(méi)有按下，就把時(shí)間顯示出來(lái)。 N Y N Y N Y 時(shí)加1 顯示時(shí)間 結(jié)束 開(kāi)始 秒按鍵按下？ 秒加1 分按鍵按下？ 分加1 時(shí)按鍵按下？ 按鍵處理流程圖 定時(shí)器中斷時(shí)是先檢測(cè)1秒是否到，1秒如果到，秒單元就加1；如果沒(méi)到，就檢測(cè)1分鐘是否到，1分鐘如果到，分單元就加1；如果沒(méi)到，就檢測(cè)1小時(shí)是否

27、到，1小時(shí)如果到，時(shí)單元就加1，如果沒(méi)到，就顯示時(shí)間。 N 24小時(shí)到？ 分單元清零，時(shí)單元加1 N N N Y Y 時(shí)單元清零 時(shí)間顯示 中斷返回 開(kāi)始 一秒時(shí)間到？ 60秒時(shí)間到？ 60分鐘到？ 秒單元加1 秒單元清零，分單元加1 Y Y 定時(shí)器中斷流程圖 時(shí)間顯示是先秒個(gè)位計(jì)算顯示，然后是秒十位計(jì)算顯示，

28、再是分個(gè)位計(jì)算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示，最后是時(shí)十位顯示。 時(shí)十位計(jì)算顯示 結(jié)束 開(kāi)始 秒個(gè)位計(jì)算顯示 秒十位計(jì)算顯示 分個(gè)位計(jì)算顯示 分十位計(jì)算顯示 時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示 時(shí)間顯示流程圖 4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是他們并不能完全分開(kāi)。一般的方法是排除明顯的硬件故障，再進(jìn)行綜合調(diào)試，排除可能的軟/硬件故障。 4.1 硬盤(pán)調(diào)試

29、拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒(méi)有任何方面的錯(cuò)誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬(wàn)用表測(cè)其數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應(yīng)先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確。若一切正常，方可在斷電的情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬(wàn)用表的探針?lè)诺絾纹瑱C(jī)接電源的引腳上檢測(cè)一下，看是否符合要求。 4.2 系統(tǒng)性能測(cè)試與功能說(shuō)明 (1).本設(shè)計(jì)以STC89C51為主控芯片. (2).顯示部分主要器件為三個(gè)2位共陽(yáng)紅色數(shù)碼管，驅(qū)動(dòng)采用 PNP 型8550三極管驅(qū)動(dòng)，各端口配有限流電阻。 (3).冒號(hào)部分采用4個(gè)3mm

30、的紅色發(fā)光二極管。 (4).按鍵 S1～S3 占用 P3.2、P3.3、P3.4 口。 S1：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(kāi)始工作。 S2：數(shù)值加一按鍵（調(diào)節(jié)時(shí)間時(shí)相應(yīng)光標(biāo)閃爍） S3：數(shù)值減一按鍵（調(diào)節(jié)時(shí)間時(shí)相應(yīng)光標(biāo)閃爍）初始化鐘表時(shí)間為12:00:00。 (5).鬧鈴電路由有源蜂鳴器和 PNP 型三極管組成，初始化鬧鐘時(shí)間為06:30:00鬧鈴時(shí)間到時(shí)蜂鳴器鳴叫1分鐘，按任意鍵可關(guān)閉鈴聲。 4.3系統(tǒng)時(shí)鐘誤差分析 時(shí)間是一個(gè)基本物理量，具有連續(xù)、自動(dòng)流逝、不重復(fù)等特性。我國(guó)時(shí)間基準(zhǔn)來(lái)自國(guó)家授時(shí)中心，人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r(shí)

31、鐘就是以一定的精度與該基準(zhǔn)保持同步的。結(jié)合時(shí)間概念和誤差理論，可以定義電子鐘的走時(shí)誤差S=S1-S2,S1表示程序?qū)嶋H運(yùn)行計(jì)算所得的秒；S2表示客觀時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)秒。本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)電子鐘系統(tǒng)中，其誤差主要來(lái)源包括晶體頻率誤差，定時(shí)器溢出誤差，延遲誤差。晶體頻率產(chǎn)生震蕩，容易產(chǎn)生走時(shí)誤差；定時(shí)器溢出的時(shí)間誤差，本應(yīng)這一秒溢出但卻在下一秒溢出，造成走時(shí)誤差；延遲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，都會(huì)造成與基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生偏差，造成走時(shí)誤差。 4.4 軟件調(diào)試問(wèn)題及解決 軟件程序的調(diào)試一般可以將重點(diǎn)放在分模塊調(diào)試上，統(tǒng)調(diào)是最后一環(huán)。軟件調(diào)試可以采取離線調(diào)試和在線調(diào)試兩種方式。前者不需要硬件仿真器，可借助于軟件仿真器即可

32、；后者一般需要仿真系統(tǒng)的支持。本次課題，Keil軟件來(lái)調(diào)試程序，通過(guò)各個(gè)模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。仿真部分采用protus 6 professional軟件，此軟件功能強(qiáng)大且操作較為簡(jiǎn)單，可以很容易的實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。首先打開(kāi)protus 6 professional軟件，在元件庫(kù)中找到要選用的所有元件，然后進(jìn)行原理圖的繪制；繪制好后再選擇wave6000已經(jīng)編譯好的*.hex文件，選擇運(yùn)行，觀察顯示結(jié)果，根據(jù)顯示的結(jié)果和課題的要求再修改程序，再運(yùn)行查，直到滿足要求。 5結(jié)論 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少課本上沒(méi)有的知識(shí)，也鍛煉了自己的動(dòng)手能力，將以前

33、學(xué)過(guò)的零散的知識(shí)串到一起。首先硬件方面，基本了解了電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程和所要做的工作。基本掌握了PROTUES原理圖的方法，并設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。通過(guò)開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)和硬件搭建的過(guò)程，使我對(duì)51系單片機(jī)的接口有了更深層次的理解，熟悉了一些單片機(jī)常用的外圍電路引腳和連接方法。并且我學(xué)會(huì)了分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用。我的動(dòng)手能力得到了很大的提高，創(chuàng)新意識(shí)得到了鍛煉。通過(guò)硬件電路的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了預(yù)先設(shè)定的功能，設(shè)計(jì)主要用到的原件不多，最主要的是程序比較繁瑣尤其是校時(shí)模塊。顯示模塊以前都有學(xué)過(guò)，所以想對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單。這次設(shè)計(jì)就是讓我們學(xué)以致用，將書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。

34、雖然在設(shè)計(jì)中遇到了不少困難，在我們通過(guò)自己的各種方式解決問(wèn)題的同時(shí)，也提升了自己的專(zhuān)業(yè)水平。 這次課程設(shè)計(jì)，我收獲了很多，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了不少困難，都在同學(xué)老師的幫助下一步步得到解決。我深深體會(huì)到團(tuán)結(jié)合作，互相幫助是何等重要。還加深了對(duì)51單片機(jī)系列知識(shí)及其系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。這個(gè)設(shè)計(jì)題目并不怎么新穎，但從中體現(xiàn)到了個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的過(guò)程，讓我們受益匪淺.在這次的設(shè)計(jì)中，讓我更進(jìn)一步的提高了動(dòng)手能力，也重新復(fù)習(xí)了一次單片機(jī)的程序編程能力，加強(qiáng)了對(duì)編程能力的理解和對(duì)相應(yīng)資料的查閱。 6參考文獻(xiàn) [1]劉樂(lè)喜. 微機(jī)計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用[M].華中科技大學(xué)出版社. [2]石東海. 單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)

35、從入門(mén)到精通.[M].西安電子科技大學(xué)出版社. [3]謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試.[M].華中科技大學(xué)出版社. [4]李華,李東. MC51/98系列單片機(jī)原理與應(yīng)用。[M].機(jī)械工業(yè)出版社. [5]馬忠梅. ARM&Linux嵌入式系統(tǒng)教程．北京：北京航空航天大學(xué)出版社. [6]李建忠．單片機(jī)原理及應(yīng)用．西安：西安電子科技大學(xué). [7]韓志軍. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社. [8]周潤(rùn)景. Proteus在MCS-51&ARM7系統(tǒng)中的應(yīng)用百例[M].電子工業(yè)出版社. [9]馬忠梅. 單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社. [1

36、0]劉樹(shù)中. 單片機(jī)和液晶顯示驅(qū)動(dòng)器串行接口的實(shí)現(xiàn)[J]. 附錄 仿真圖 程序 硬件連接： 數(shù)碼管：段碼為:P1 位碼分別為：P2.5~P2.0 蜂鳴器：P2.7 功能鍵k1：P3.4 加建k2：P3.5 減鍵k3：P3.6 ***************************************/ #include //51頭文件 sbit smg1=P2^5;//位碼1聲明 sbit smg2=P

37、2^4;//位碼2聲明 sbit smg3=P2^3;//位碼3聲明 sbit smg4=P2^2;//位碼4聲明 sbit smg5=P2^1;//位碼5聲明 sbit smg6=P2^0;//位碼6聲明 sbit k1=P3^4; //按鍵k1的聲明 sbit k2=P3^5; //按鍵k2的聲明 sbit k3=P3^6; //按鍵k3的聲明 sbit beep=P2^7; //蜂鳴器聲明 /*定義一些變量*/ char d=0,e=0,a=0,b=0,n=0,shi=12,fen=0,miao=0,b_shi=6,b_fen=30,b_miao=0;

38、 char code table[]={//共陽(yáng)級(jí)數(shù)碼管碼表0-9 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; void init();//初始化函數(shù)聲明 void delay(int z); //帶參數(shù)延時(shí)函數(shù)聲明 void display(char s,f,m);//帶參數(shù)顯示函數(shù)聲明 void key();//按鍵控制函數(shù)聲明 void main()//主函數(shù) { init(); //調(diào)用初始化函數(shù) while(1)//主函數(shù)內(nèi)大循環(huán) { if(d==0) key(); //如果d=0則

39、掃描按鍵函數(shù) if(shi==b_shi&&fen==b_fen)//如果鬧鈴時(shí)間到 就蜂鳴器響 { if(d==1&&!(k1&k2&k3))// 任意按鍵按下關(guān)閉鈴聲 { e=1; //關(guān)閉鬧鈴標(biāo)志位e d=0; //屏蔽按鍵函數(shù)標(biāo)志位d } if(e==0)//關(guān)閉鈴聲 { d=1; //屏蔽按鍵函數(shù) beep=0;//蜂鳴器鳴叫 delay(10); //延時(shí)一會(huì) beep=1;//關(guān)閉蜂鳴器 } } if(n==0||n==1||n==2)

40、//如果處在功能鍵的0、1、2三個(gè)中的某個(gè)狀態(tài) display(shi,fen,miao);//調(diào)用顯示時(shí)鐘 if(n==3||n==4)//如果處在功能鍵的3、4中的某個(gè)狀態(tài) display(b_shi,b_fen,b_miao);//調(diào)用顯示鬧鈴時(shí)間 } } void init() //初始化函數(shù) { IE=0X8a;//1000 1010 TMOD=0X01; //0001 0001選擇定時(shí)器0的工作方式1 選擇定時(shí)器1的工作方式1 TH0=(65536-50000)/256;//初值15536 TL0=(65536-50000)%256

41、; TR0=1; //開(kāi)啟定時(shí)器0 TH1=(65536-50000)/256;//初值15536 TL1=(65536-50000)%256; TR1=1; //開(kāi)啟定時(shí)器1 } void timer0() interrupt 1 //定時(shí)器0中斷服務(wù)程序 { TH0=(65536-50000)/256;//進(jìn)入中斷重新賦初值15536 TL0=(65536-50000)%256;//計(jì)數(shù)5萬(wàn)次（50毫秒） a++;//每進(jìn)一次中斷a加一 if(a==20) //如果進(jìn)入20次中斷，正好一秒 { a=0; //a到20 就清零 mi

42、ao++;//a每計(jì)20次，秒加一 if(miao==60) { //秒到達(dá)60秒后清零，分加一 miao=0; fen++; e=0;//鬧鈴標(biāo)志位清零 if(fen==60) {//分到達(dá)60后清零，時(shí)加一 fen=0; shi++; if(shi==24) { //時(shí)到達(dá)24后清零 shi=0; } } } } } void timer1() interrupt 3 //定時(shí)器1中斷服務(wù)程序，用來(lái)設(shè)置光標(biāo)閃爍頻率 { TH1=(65536-

43、50000)/256;//進(jìn)入中斷重新賦初值15536 TL1=(65536-50000)%256;//計(jì)數(shù)5萬(wàn)次（50毫秒） b++; //標(biāo)志位b，用來(lái)確定光標(biāo)閃爍頻率 if(b==20) b=0;//b=20 時(shí)被清零 } void display(char s,f,m)//帶參數(shù)的顯示函數(shù)，參數(shù)為s f m { smg1=0; //打開(kāi)數(shù)碼管1位選 P1=table[s/10];//給數(shù)碼管1賦值，值為小時(shí)的十位 delay(1); //延時(shí) smg1=1; //關(guān)閉數(shù)碼管1位選 P1=0Xff; //關(guān)閉數(shù)碼管1段選

44、if(b<10&&(n==1||n==3)) {//在1,3狀態(tài)下，b<10時(shí)，關(guān)閉數(shù)碼管2 smg2=1; P1=0Xff; } else //其他狀態(tài)下，數(shù)碼管2正常顯示 { smg2=0;//打開(kāi)數(shù)碼管2位選 P1=table[s%10];//給數(shù)碼管2賦值，值為小時(shí)的個(gè)位 delay(1);//延時(shí) smg2=1; //關(guān)閉數(shù)碼管2位選 P1=0Xff; //關(guān)閉數(shù)碼管2段選 } smg3=0; //打開(kāi)數(shù)碼管3位選 P1=table[f/10]; //給數(shù)碼管3賦值，值為分鐘的十位 delay(1);

45、//延時(shí) smg3=1; //關(guān)閉數(shù)碼管3位選 P1=0Xff;//關(guān)閉數(shù)碼管3段選 if(b<10&&(n==2||n==4)) { //在2,4狀態(tài)下，b<10時(shí)，關(guān)閉數(shù)碼管4 smg4=1; P1=0Xff; } else { //其他狀態(tài)下，數(shù)碼管4正常顯示 smg4=0;//打開(kāi)數(shù)碼管4位選 P1=table[f%10];//給數(shù)碼管4賦值，值為分鐘的個(gè)位 delay(1); //延時(shí) smg4=1; //關(guān)閉數(shù)碼管4位選 P1=0Xff; //關(guān)閉數(shù)碼管4段選 } smg5=0;//打開(kāi)數(shù)

46、碼管5位選 P1=table[m/10];//給數(shù)碼管5賦值，值為秒鐘的十位 delay(1); //延時(shí) smg5=1; //關(guān)閉數(shù)碼管5位選 P1=0Xff; //關(guān)閉數(shù)碼管5段選 smg6=0; //打開(kāi)數(shù)碼管6位選 P1=table[m%10]; //給數(shù)碼管6賦值，值為秒鐘的個(gè)位 delay(1);//延時(shí) smg6=1; //關(guān)閉數(shù)碼管6位選 P1=0Xff;//關(guān)閉數(shù)碼管6段選 } void delay(int z)//帶參數(shù)延時(shí)函數(shù)，參數(shù)Z { //每次大約延時(shí)1毫秒 int x,y; for(x=z;x>0

47、;x--) //循環(huán)110*z次空函數(shù) for(y=110;y>0;y--) ; } void key() //按鍵控制函數(shù) { if(k1==0) { //功能鍵k1被按下 delay(5);//消抖延時(shí) if(k1==0) { n++;//n記錄功能鍵狀態(tài) if(n>4) n=0; //n清零 while(k1==0);//等待松手 } } if(n==0)//狀態(tài)0， { TR0=1;//定時(shí)器打開(kāi)狀態(tài) } if(n==1)//狀態(tài)1 { TR0=0;//關(guān)閉定

48、時(shí)器0 if(k2==0) { //k2被按下 delay(5);//消抖延時(shí) if(k2==0) { shi++;//小時(shí)加一 if(shi==24) shi=0;//達(dá)到24清零 while(k2==0);//等待松手 } } if(k3==0) { //k3被按下 delay(5); //消抖延時(shí) if(k3==0) { shi--; //小時(shí)減一 if(shi<0) shi=23;//小于0，重新復(fù)制 whil

49、e(k3==0);//等待松手 } } } if(n==2)//狀態(tài)2 { TR0=0; //關(guān)閉定時(shí)器0 if(k2==0) { //k2被按下 delay(5);//消抖延時(shí) if(k2==0) { fen++;//分加一 if(fen==60) fen=0;//分到達(dá)60 分清零 while(k2==0);//等待松手 } } if(k3==0) { //k3被按下 delay(5);//消抖延時(shí) if(k3==0)

50、 { fen--;//分減一 if(fen<0) fen=59;//分小于0，分重新賦值59 while(k3==0);//等待松手 } } } if(n==3)//狀態(tài)三 { TR0=1;//開(kāi)啟定時(shí)器 if(k2==0) { //k2被按下 delay(5);//消抖延時(shí) if(k2==0) { b_shi++;//鬧鈴時(shí)間加一 if(b_shi==24) b_shi=0;//鬧鈴時(shí)間清零 while(k2==0);//等

51、待松手 } } if(k3==0) { //k3被按下 delay(5);//消抖延時(shí) if(k3==0) { b_shi--;//鬧鈴時(shí)間減一 if(b_shi<0) b_shi=23;//鬧鈴時(shí)間 while(k3==0);//等待松手 } } } if(n==4)//狀態(tài)四 { TR0=1;//關(guān)閉定時(shí)器0 if(k2==0) { //k2被按下 delay(5);//消抖延時(shí) if(k2==0) {

52、 b_fen++;//鬧鈴時(shí)間分加一 if(b_fen==60) b_fen=0;//鬧鈴分到達(dá)60 清零 while(k2==0);//等待松手 } } if(k3==0) { //k3被按下 delay(5);//消抖延時(shí) if(k3==0) { b_fen--;//鬧鈴時(shí)間分減一 if(b_fen<0) b_fen=59;//鬧鈴時(shí)間分重新賦值 while(k3==0);//等待松手 } } } } 元件清單 1、9*7萬(wàn)用板 一張 2、ATC89C52 一片 3、按鍵 3個(gè) 4、DIP40插座 一個(gè) 5、數(shù)碼管 3個(gè) 6、3mmLED 4個(gè) 7、蜂鳴器 1個(gè) 8、三極管 7個(gè) 9、電阻4.7 7個(gè) 10、電阻470 8個(gè) 11、電阻10K 1個(gè) 12、晶體 1個(gè) 13、30PF電容 2個(gè) 14、10uf電容 1個(gè) 15、自鎖開(kāi)關(guān) 1個(gè) 16、USb母口 一個(gè) 17、導(dǎo)線 20cm 18、銅柱 4套 - 33 -