單片機(jī)電子時(shí)鐘 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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1、 設(shè)計(jì)題目： 單片機(jī)電子時(shí)鐘 系 別： 應(yīng)用電子與通信技術(shù) 班 級(jí)： 0991321 學(xué)生姓名： 王逸塵 指導(dǎo)教師： 孫平、徐秋景、姜濱、劉洋 成 績(jī)： 2012年9月7日 摘 要 單片機(jī) 即單片微型計(jì)算機(jī)。（Single-Chip Microco

2、mputer ）,是 集 CPU ,RAM ,ROM ,定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化上和智能產(chǎn)品。時(shí)鐘，自從它被發(fā)明的那天起，就成為了人類的好朋友，但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，時(shí)鐘的應(yīng)用越來(lái)越廣范，人們對(duì)時(shí)間計(jì)量的精度要求也越來(lái)越高。怎樣讓時(shí)鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友再次煥發(fā)青春呢？這就要求我們不斷設(shè)計(jì)出新型的時(shí)鐘，來(lái)不斷滿足人們的日常生活需要。然而市場(chǎng)上的時(shí)鐘便宜的比較笨重，簡(jiǎn)單實(shí)用的又比較昂貴。那么，有沒(méi)有一款既簡(jiǎn)單實(shí)用價(jià)格又便宜的時(shí)鐘呢? 我們課程設(shè)計(jì)小組設(shè)想：可不可以利用單片機(jī)功能集成化高，價(jià)格又便宜的特點(diǎn)

3、設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)既簡(jiǎn)單，價(jià)格又便宜的單片機(jī)電子時(shí)鐘呢？ 基于這種情況,我們課程設(shè)計(jì)小組成員多方查閱資料，反復(fù)論證設(shè)計(jì)出了這款既簡(jiǎn)單實(shí)用，又價(jià)格便宜的——單片機(jī)電子時(shí)鐘。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) ； 時(shí)鐘 ； 計(jì)時(shí) 目 錄 第一章 緒 論………………………………………………1 1.1課題背景……………………………………………………1 1.2課題來(lái)源……………………………………………………1 第二章 MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)………………………………3 2.1 控制器………………………………………………………3 2.2

4、 存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)………………………………………………3 2.3 并行I/O口…………………………………………………4 2.4 時(shí)鐘電路與時(shí)序…………………………………………4 2.5單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域…………………………………………5 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求………………………………………6 3.1基本功能……………………………………………………6 3.2 擴(kuò)展功能……………………………………………………6 第四章 硬件總體設(shè)計(jì)方案………………………………….7 4.1系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)思想………………………………7 44.2各部分功能實(shí)現(xiàn)…………………………………………8

5、 4.3系統(tǒng)工作原理………………………………………………8 4.4時(shí)鐘各功能分析及圖解……………………………………9 4.5電路功能使用說(shuō)明…………………………………………12 第五章 軟件總體設(shè)計(jì)方案………………………………13 5.1 主程序流程圖……………………………………………13 5.2總中斷程序流程…………………………………………14 5.3控制電路的C語(yǔ)言源程序………………………………18 第六章 課程設(shè)計(jì)結(jié)果分析………………………………22 第七章 結(jié)論與展望………………………………………23 7.1 結(jié)論………………………………………………………23

6、 7.2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)………………………………………23 致謝……………………………………………………………25 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………26 緒 論 1.1課題背景 單片機(jī)自1976年由Intel公司推出MCS-48開(kāi)始，迄今已有二十多年了。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無(wú)處不在，無(wú)所不為”。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品、辦公自動(dòng)化、汽車電子、PC機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。 單

7、片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式:一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的，將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合用一個(gè)存儲(chǔ)器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)，分別尋址的結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲(chǔ)器，目前的單片機(jī)以采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)的結(jié)構(gòu)為多。 本文討論的單片機(jī)多功能定時(shí)器的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的51系列單片機(jī)，配置了外圍設(shè)備，構(gòu)成了一個(gè)可編程的計(jì)時(shí)定時(shí)系統(tǒng)，具有體積小，可靠性高，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供開(kāi)發(fā)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 20世紀(jì)80年代中期以后，Intel公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家

8、，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。這些廠家生產(chǎn)的芯片是MCS-51系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說(shuō)是與MCS-51指令系統(tǒng)兼容的單片機(jī)。這些兼容機(jī)與8051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝，因而，常用80C51系列來(lái)稱呼所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機(jī)，它們對(duì)8051單片機(jī)一般都作了一些擴(kuò)充，更有特點(diǎn)。其功能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)，不該把它們直接稱呼為MCS-51系列單片機(jī)，因?yàn)镸CS只是Intel公司專用的單片機(jī)系列型號(hào)。MCS-51系列及80C51單片機(jī)有多種品種。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有些區(qū)別。目前使用的MCS-51

9、系列單片機(jī)及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：基本型、增強(qiáng)型、低功耗型、專用型、超8位型、片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器型。 1.2課題來(lái)源 在日常生活和工作中，我們常常用到定時(shí)控制，如擴(kuò)印過(guò)程中的曝光定時(shí)等。早期常用的一些時(shí)間控制單元都使用模擬電路設(shè)計(jì)制作的，其定時(shí)準(zhǔn)確性和重復(fù)精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機(jī)性能價(jià)格比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，大可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能。小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它功能強(qiáng)大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。 隨著電子技術(shù)的飛

10、速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來(lái)很不方便。根據(jù)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)多功能定時(shí)系統(tǒng)，它可以避免多種控制器的混淆，利用一個(gè)控制器對(duì)多路電器進(jìn)行控制，同時(shí)又可以進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)和定點(diǎn)打鈴。它可以執(zhí)行不同的時(shí)間表（考試時(shí)間和日常作息時(shí)間）的打鈴，可以任意設(shè)置時(shí)間。這種具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。 第二章 MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu) MCS-51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功

11、能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM）、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（SFR）。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。 2.1 控制器 控制器是單片機(jī)的指揮控制部件，控制器的主要任務(wù)是識(shí)別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件，從而保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)地工作。 單片機(jī)執(zhí)行指令是在控制器的控制下進(jìn)行的。首先從程序存儲(chǔ)器中讀出指令，送指令寄存器保存，然后送至指令譯碼器

12、進(jìn)行譯碼，譯碼結(jié)果送定時(shí)控制邏輯電路，由定時(shí)控制邏輯產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)和控制信號(hào)，再送到單片機(jī)的各個(gè)部件去進(jìn)行相應(yīng)的操作。這就是執(zhí)行一條指令的全過(guò)程，執(zhí)行程序就是不斷重復(fù)這一過(guò)程。控制器主要包括程序計(jì)數(shù)器、程序地址寄存器、指令寄存器IR、指令譯碼器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路及時(shí)序控制邏輯電路。 2.2 存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu) MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器采用的是哈佛結(jié)構(gòu),即程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間截然分開(kāi),程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各有自己的尋址方式,尋址空間和控制系統(tǒng)。 這種結(jié)構(gòu)對(duì)于單片機(jī)面向控制的實(shí)際應(yīng)用極為方便,有利.在8051/8751彈片擊中,不僅在片內(nèi)集成了一定容量的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及眾多的

13、特殊功能寄存器,而且還具有極強(qiáng)的外存儲(chǔ)器的擴(kuò)展能力,尋址能力分別可達(dá)64KB,尋址和操作簡(jiǎn)單方便.MCS-51的存儲(chǔ)器空間可劃分為如下幾類: 1. 程序存儲(chǔ)器 單片機(jī)系統(tǒng)之所以能夠按照一定的次序進(jìn)行工作,主要是程序存儲(chǔ)器中存放了經(jīng)調(diào)試正確的應(yīng)用程序和表格之類的固定常數(shù)。程序?qū)嶋H上是一串二進(jìn)制碼,程序存儲(chǔ)器可以分為片內(nèi)和片外兩部分。8031由于無(wú)內(nèi)部存儲(chǔ)器,所以只能外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器來(lái)存放程序。 MCS-51單片機(jī)復(fù)位后,程序存儲(chǔ)器PC的內(nèi)容為0000H,故系統(tǒng)必須從0000H單元開(kāi)始取指令,執(zhí)行程序.程序存儲(chǔ)器中的0000H地址是系統(tǒng)程序的啟動(dòng)地址.一般在該單元存放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令,跳向用戶

14、設(shè)計(jì)的主程序的起始地址。 2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有128個(gè)字節(jié)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM,作為用戶的數(shù)據(jù)寄存器,它能滿足大多數(shù)控制型應(yīng)用場(chǎng)合的需要,用作處理問(wèn)題的數(shù)據(jù)緩沖器。 MCS-51單片機(jī)的片內(nèi)存儲(chǔ)器的字節(jié)地址為00H-7FH.MCS-51單片機(jī)對(duì)其內(nèi)部RAM的存儲(chǔ)器有很豐富的操作指令,從而使得用戶在設(shè)計(jì)程序時(shí)非常方便。地址為00H-1FH的32個(gè)單元是4組通用工作寄存器區(qū),每個(gè)區(qū)含8個(gè)8位寄存器,編號(hào)為R7-R0。用戶可以通過(guò)指令改變PSW中的RS1,RS0這二位來(lái)切換當(dāng)前的工作寄存器區(qū),這種功能給軟件設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的方便,特別是在中斷嵌套時(shí),為實(shí)現(xiàn)工作寄存器現(xiàn)場(chǎng)

15、內(nèi)容保護(hù)提供了極大的方便。 3. 特殊功能寄存器(SFR-Special Function Register) 特殊功能寄存器反映了MCS-51單片機(jī)的狀態(tài),實(shí)際上是MCS-51單片機(jī)各功能部件的狀態(tài)及控制寄存器.SFR綜合的,實(shí)際的反應(yīng)了整個(gè)單片機(jī)基本系統(tǒng)內(nèi)部的工作狀態(tài)及工作方式.SFR實(shí)質(zhì)上是一些具有特殊功能的片內(nèi)RAM單元,字節(jié)地址范圍為80H-FFH.特殊功能寄存器的總數(shù)為21個(gè),離散的分布在該區(qū)域中,其中]有些SFR還可以進(jìn)行位尋址.128個(gè)字節(jié)的SFR塊中僅有21個(gè)字節(jié)是由定義的.對(duì)于尚未定義的字節(jié)地址單元,用戶不能作寄存器使用,若訪問(wèn)沒(méi)有定義的單元,則將得到一個(gè)不確定的隨機(jī)數(shù)

16、. 2.3 并行I/O口 MCS-51單片機(jī)共有4個(gè)雙向的8位并行I/O端口（Port），分別記作P0-P3，共有32根口線，各口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器所組成。實(shí)際上P0-P3已被歸入特殊功能寄存器之列。這四個(gè)口除了按字節(jié)尋址以外，還可以按位尋址。由于它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有一些差異，故各口的性質(zhì)和功能有一些差異。 P0口是雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。P1口是8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS 型負(fù)載。P2口是8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口是8位準(zhǔn)雙向I/O口

17、，是雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P1口、P2口、P3口各I/O口線片內(nèi)均有固定的上拉電阻，當(dāng)這3個(gè)準(zhǔn)雙向I/O口做輸入口使用時(shí)，要向該口先寫“1”，另外準(zhǔn)雙向I/O口無(wú)高阻的“浮空”狀態(tài)，故稱為雙向三態(tài)I/O 口。 2.4 時(shí)鐘電路與時(shí)序 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生MCS-51單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘信號(hào)。MCS-51單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，MCS-51單片機(jī)應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí)行進(jìn)行工作，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各個(gè)信號(hào)的關(guān)系。 在執(zhí)行指令時(shí)，CPU首先要到程序存儲(chǔ)器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并由時(shí)序電路產(chǎn)

18、生一系列控制信號(hào)去完成指令所規(guī)定的操作。CPU發(fā)出的時(shí)序信號(hào)有兩類，一類用于片內(nèi)對(duì)各個(gè)功能部件的控制，這列信號(hào)很多。另一類用于片外存儲(chǔ)器或I/O端口的控制，這部分時(shí)序?qū)τ诜治?、設(shè)計(jì)硬件接口電路至關(guān)重要。這也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)者普遍關(guān)心的問(wèn)題。 2.5 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為以下幾個(gè)方面。 1．智能儀表 用單片機(jī)系統(tǒng)取代老式的測(cè)量、控制儀表，實(shí)現(xiàn)從模擬儀表向數(shù)字化、智能化儀表的轉(zhuǎn)化，如各種溫度儀表、壓力儀表、流量?jī)x表、電能計(jì)量?jī)x表等。 2. 測(cè)控系統(tǒng) 用單片機(jī)取代原有的復(fù)雜的模擬數(shù)字電路，完成各種工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等工作。 3．電能

19、變換 應(yīng)用單片機(jī)設(shè)計(jì)變頻調(diào)速控制電路。 4．通信 用單片機(jī)開(kāi)發(fā)通信模塊、通信器材等。 5．機(jī)電產(chǎn)品 應(yīng)用單片機(jī)檢測(cè)、控制傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，使傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，控制智能化，提高了機(jī)電產(chǎn)品的可靠性，增強(qiáng)了產(chǎn)品的功能。 6．智能接口 在數(shù)據(jù)傳輸中，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與微機(jī)通信。 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 3.1基本功能 （1）能夠顯示時(shí)分秒 （2）能夠調(diào)整時(shí)分秒 3.2 擴(kuò)展功能 （1）能夠任意設(shè)置定時(shí)時(shí)間 （2）定時(shí)時(shí)間到鬧鈴能夠報(bào)警 （3）實(shí)現(xiàn)了秒表功能

20、 第四章 硬件總體設(shè)計(jì)方案 用一揚(yáng)聲器來(lái)本次設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，使用了AT89C51單片機(jī)芯片控制電路，單片機(jī)控制電路簡(jiǎn)單且省去了很多復(fù)雜的線路，使得電路簡(jiǎn)明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來(lái)調(diào)整時(shí)鐘的時(shí)、分、秒，進(jìn)行定時(shí)提醒，同時(shí)使用C語(yǔ)言程序來(lái)控制整個(gè)時(shí)鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過(guò)四個(gè)模塊：鍵盤、芯片、揚(yáng)聲器、顯示屏即可滿足設(shè)計(jì)要求。 4.1系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)思路 如圖4-10 所示為AT89S51芯片的引腳圖 此設(shè)計(jì)原理框圖如圖4-11所示，此電路包括以下四個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)，鍵盤，鬧鈴電路及顯示電路。 圖4-11 設(shè)計(jì)原理框圖 經(jīng)多方論證硬件

21、我們小組采用AT89C51單片機(jī)和7SED八位共陽(yáng)極數(shù)碼管等來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電子時(shí)鐘的功能。 詳細(xì)元器件列表如表4.12所示： 表4.12 詳細(xì)元器件列表 AT89c51 1片 7SED八位共陽(yáng)極數(shù)碼管 1片 NPN三極管 1個(gè) 104p電容 6個(gè) 30p電容 2個(gè) 10K電阻 6個(gè) 560歐姆電阻 8個(gè) 200歐姆電阻 1個(gè) 100歐姆電阻 6個(gè) 4.2各部分功能實(shí)現(xiàn) （1） 單片機(jī)發(fā)送的信號(hào)通過(guò)程序控制最終在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。 （2） 單片機(jī)通過(guò)輸出各種電脈沖信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)控制各部分正常工作。 （3） 為使時(shí)鐘走時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，校時(shí)電路

22、是必不可少的，鍵盤用來(lái)校正數(shù)碼管上顯示的時(shí)間。 單片機(jī)通過(guò)控制鬧鈴電路來(lái)完成 定時(shí)鬧鐘的功能 4.3系統(tǒng)工作原理 設(shè)計(jì)的電路主要由四模塊構(gòu)成：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路，顯示電路、鬧鈴電路以及校正電路。 詳細(xì)電路功能圖如圖4-30： 詳細(xì)電路功能圖如圖4-30 本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，使單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒，當(dāng)秒計(jì)數(shù)計(jì)滿60時(shí)就向分進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿60后向時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按“23翻0”規(guī)律計(jì)數(shù)。時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示。當(dāng)計(jì)時(shí)發(fā)生誤差的時(shí)候可以用校時(shí)電路進(jìn)行校正。設(shè)計(jì)采用的

23、是時(shí)、分、秒顯示，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理同時(shí)在數(shù)碼管上顯示。 4.4時(shí)鐘各功能分析及圖解 （1） 時(shí)鐘運(yùn)行圖 仿真開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，或按下key4鍵時(shí)，時(shí)鐘從12：00：00開(kāi)始運(yùn)行，其中key2鍵對(duì)分進(jìn)行調(diào)整，key3對(duì)小時(shí)進(jìn)行調(diào)整，key6可以讓時(shí)鐘暫停。 時(shí)鐘運(yùn)行圖如圖 4-41 所示： （2）秒表計(jì)時(shí)圖 當(dāng)按下key1鍵進(jìn)入秒表計(jì)時(shí)狀態(tài)，key6是秒表暫停鍵，可按key4鍵跳出秒表計(jì)時(shí)狀態(tài)。 秒表計(jì)時(shí)圖如圖 4-42所示： 圖4-41 時(shí)鐘運(yùn)行圖 圖4-42 秒表計(jì)時(shí)圖 （3）鬧鈴設(shè)置

24、圖及運(yùn)行圖 當(dāng)按下key5，開(kāi)始定時(shí)，分別按key2調(diào)分，key3調(diào)時(shí)設(shè)置鬧鈴時(shí)間，然后按下key4鍵恢復(fù)時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)(圖4-43)當(dāng)鬧鈴設(shè)置時(shí)間到時(shí)，蜂鳴器將發(fā)出10秒中蜂鳴聲（圖4-44）。 圖4-43 鬧鈴時(shí)間設(shè)置圖 該數(shù)字鐘是用一片AT89C51單片機(jī)通過(guò)編程去驅(qū)動(dòng)8個(gè)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)6個(gè)開(kāi)關(guān)控制,從上到下6個(gè)開(kāi)關(guān)KEY1-KEY6的功能分別為：KEY1,切換至秒表；KEY2,調(diào)節(jié)時(shí)間,每調(diào)一次時(shí)加1；KEY3, 調(diào)節(jié)時(shí)間,每調(diào)一次分加1；KEY4,從其它狀態(tài)切換至?xí)r鐘狀態(tài)；KEY5,切換至鬧鐘設(shè)置狀態(tài),也可以

25、對(duì)秒表清零；KEY6,秒表暫停.控制鍵分別與P1.0~P1.5口連接．其中： A通過(guò)P2口和P3口去控制數(shù)碼管的顯示如圖所示P2口接數(shù)碼管的a——g端，是控制輸出編碼,P3口接數(shù)碼管的1——8端,是控制動(dòng)態(tài)掃描輸出． B從P0.0輸出一個(gè)信號(hào)使二極管發(fā)光，二極管在設(shè)置的鬧鐘時(shí)間到了時(shí)候發(fā)光，若有樂(lè)曲可以去驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)。 圖4-44 鬧鈴運(yùn)行圖 4.5電路功能使用說(shuō)明 （1） 各個(gè)控制鍵的功能：可對(duì)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)節(jié)（只能加１）；按下設(shè)置鍵數(shù)字時(shí)鐘進(jìn)入鬧鐘設(shè)置狀態(tài)，設(shè)置鬧鐘的時(shí)間；時(shí)加１、分加１鍵是在校

26、準(zhǔn)時(shí)間時(shí)或設(shè)置鬧鐘時(shí)間對(duì)小時(shí)數(shù)或分鐘數(shù)調(diào)節(jié)而設(shè)置的；按下秒切換鍵就可以進(jìn)入秒表模式，同時(shí)秒表也開(kāi)始計(jì)時(shí)，按下秒表暫停、復(fù)位鍵就暫停、歸零，如果要重新對(duì)秒計(jì)時(shí)則可以按秒表開(kāi)始、復(fù)位；清零鍵可以對(duì)鬧鐘清零。 （2） AT89C51單片機(jī)，通過(guò)編寫程序?qū)?shù)碼顯示進(jìn)行控制。 （3） 八個(gè)7段數(shù)碼管顯示時(shí)鐘和秒表信號(hào) 第五章 軟件總體設(shè)計(jì)方案 5.1 主程序流程圖 軟件程序從開(kāi)始執(zhí)行，先通過(guò)初始化各個(gè)寄存器，經(jīng)過(guò)掃描按鍵來(lái)決定是否設(shè)定參數(shù)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)功能的程序，進(jìn)而在數(shù)碼管上顯示。如圖5-10：

27、 圖3-1 主程序流程圖 5.2總中斷程序流程 圖5-20 中斷流程圖 時(shí)間的顯示通過(guò)此中斷程序來(lái)控制，并且通過(guò)與設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行比較來(lái)判斷是否讓鬧鈴工作。程序中包含時(shí)間的設(shè)定，如設(shè)定tcount來(lái)使秒等工作，進(jìn)而來(lái)控制分和時(shí)。如上圖圖5-20。 A. 秒表中斷程序流程 秒表功能通過(guò)另一個(gè)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。通

28、過(guò)保護(hù)主程序的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行秒表功能。程序中需要設(shè)置秒表的具體顯示方法。如圖5-3： N

29、 N 圖5-3秒表中斷程序流程圖 B.按鍵程序流程 圖5-4為時(shí)鐘和鬧鐘的調(diào)節(jié)，程序中通過(guò)掃描來(lái)判斷按鍵是否按下進(jìn)行時(shí)間和鬧鐘的調(diào)節(jié)。 圖5-4按鍵程序流程圖 圖5-5為進(jìn)入中斷和

30、清零圖，程序中通過(guò)掃描來(lái)判斷按鍵是否按下進(jìn)行執(zhí)行相應(yīng)的中斷來(lái)事實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 圖5-5 中斷和清零程序流程圖 5.3控制電路的C語(yǔ)言源程序 根據(jù)流程圖，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析得出控制電路的源程序如下： #include<reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define delay_time 3/*宏定義*/ uchar k,dat[]={0,0,0,0,0,0,0,0};

31、 uint tcount,t,u; uchar dat1[]={0,0,0,0,0,0,2,1}; uchar dat2[]={0,0,0,0,0,0,0,0}; uchar alarms[]={0,0,0,0,0,0,0,0}; uchar dis_bit[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01}; unsigned char code SEG7[11]={0xC0,/*0*/ 0xF9,/*1*/ 0xA4,/*2*/

32、 0xB0,/*3*/ 0x99,/*4*/ 0x92,/*5*/ 0x82,/*6*/ 0xF8,/*7*/ 0x80,/*8*/ 0x90,/*9*/ 0xBF,/*-*/ };/*數(shù)字顯示數(shù)組*/ sbit miaobiao1=P1

33、^0; sbit tminute=P1^1; sbit thour=P1^2; sbit miaobiao2=P1^3; sbit alarm=P1^4; sbit P0_0=P0^0; sbit P1_5=P1^5; sbit P1_6=P1^6; sbit P1_7=P1^7;/*端口定義*/ uchar ms=0; uchar flag=0; uchar sec=0; uchar minit=0; struct time{uchar second;uchar minute;uchar hour;}time1; uchar n,i; void delay(

34、n) {while(n--) { for(i=120;i>0;i--); } } /*延時(shí)子程序*/ void modify(void) { EA=0; if(thour==0) { if(flag==0) { dat1[6]++;delay(280); if(dat1[6]>9) { dat1[6]=0; dat1[7]++; } else if((dat1[7]>1)&&(dat1[6]>3)) {dat1[7]=

35、0; dat1[6]=0; } } if(flag==1) { alarms[6]++;delay(300); if(alarms[6]>9) { alarms[6]=0;alarms[7]++; if(alarms[7]>2) { alarms[7]=0; } } dat[6]=alarms[6]; dat[7]=alarms[7]; } } if(tminute==0) { if(flag==0) { d

36、at1[3]++;delay(280); if(dat[3]>=9) { dat1[4]++;dat1[3]=0; if(dat1[4]>5) { dat1[4]=0; } } } if(flag==1) { alarms[3]++; delay(300); if(alarms[3]>9) { alarms[4]++;alarms[3]=0; if(alarms[4]>5) { alarms[4]=0; } }

37、dat[3]=alarms[3]; dat[4]=alarms[4]; } } if(miaobiao1==0) {TR0=0;ET0=0;TR1=1;ET1=1; } if(miaobiao2==0) { TR0=1;ET0=1;TR1=0;ET1=0; dat2[0]=0; dat2[1]=0; dat2[3]=0; dat2[4]=0; dat2[6]=0; dat2[7]=0; ms=0; sec=0; minit=0; } if(P

38、1_5==0) { TR0=0;ET0=0;TR1=0;ET1=0; } if(alarm==0) { TR0=0;ET0=0;TR1=0;ET1=0;flag=1; dat[0]=0; dat[1]=0; dat[2]=10; dat[3]=0; dat[4]=0; dat[5]=10; dat[6]=0; dat[7]=0; } EA=1; }/*按鍵掃描*/ void init(void) { TMOD = 0x11; TH0 = 0xDB; TL0 =0xFF; TH

39、1=0xDB; TL1=0xFF; ET0 = 1; //10ms ET1=1; // TR1=1; TR0=1; tcount=0; ms=0; sec=0; minit=0; EA = 1; }/*初始化*/ void test(void){ for(k=0;k<8;k++) { P3=dis_bit[k]; P2=SEG7[dat[k]]; delay(1); P3=0X00; } }/*數(shù)字顯示*/ void main() {init(); delay(10);

40、 while(1) { modify(); test(); } }/*主函數(shù)*/ Void diplay() interrupt 1 { ET0=0; TR0=0; TH0 = 0xDB; TL0 = 0xff; TR0=1; tcount++; if(tcount==100) { time1.second++; tcount=0; dat1[0]=(time1.second)%10; dat1[1]=(time1.second)/10;

41、 } if(time1.second==60) { dat1[0]=0; dat1[1]=0; time1.second=0; time1.minute++; dat1[3]=(time1.minute)%10; dat1[4]=(time1.minute)/10; } if(time1.minute==60) { time1.minute=0; time1.hour++; dat1[6]=time1.hour%10; dat1[7]=time1.hour/10;

42、 } if(time1.hour>23) { time1.hour=0; } dat[5]=10; dat[2]=10; dat[0]=dat1[0]; dat[1]=dat1[1]; dat[3]=dat1[3]; dat[4]=dat1[4]; dat[6]=dat1[6]; dat[7]=dat1[7]; flag=0; P0=0x01; if((alarms[7]==dat1[7])&&(alarms[6]==dat1[6])&&(

43、alarms[4]==dat1[4])&&(alarms[3]==dat1[3])&&(dat1[1]<1)) { P0=0x00; } ET0=1; } void time_2(void)interrupt 3 { EA=0; TR0=0; TH1=0xDB; TL1=0xFF; TR1=1; ms++; dat2[0]=ms%10; dat2[1]=ms/10; if(ms>=100) { ms=0;

44、sec++; dat2[3]=sec%10; dat2[4]=sec/10; if(sec>=60) { sec=0; minit++; dat2[6]=minit%10; dat2[7]=minit/10; } } dat[5]=10; dat[2]=10; dat[0]=dat2[0]; dat[1]=dat2[1]; dat[3]=dat2[3]; dat[4]=dat2[4]; dat

45、[6]=dat2[6]; dat[7]=dat2[7]; EA=1 第六章 課程設(shè)計(jì)結(jié)果分析 此時(shí)鐘設(shè)計(jì)是利用protues仿真軟件進(jìn)行仿真，基本上實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)的功能。 硬件部分設(shè)置了的六個(gè)按鍵。當(dāng)按鍵一按下時(shí)，進(jìn)入秒表顯示狀態(tài)，秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)按鍵六按下時(shí)，秒表暫停；當(dāng)按鍵四按下時(shí)恢復(fù)到時(shí)間顯示功能；當(dāng)按鍵二按下時(shí)，進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)，按一次，分加一，60一循環(huán)；按鍵三按下時(shí)，進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)，按一次，時(shí)加一，60一循環(huán)；按鍵五按下時(shí)，進(jìn)入鬧鈴設(shè)置功能，緊接著按下按鍵二和按鍵三進(jìn)行時(shí)和分的設(shè)置，再按下按鍵4恢復(fù)顯示時(shí)間，當(dāng)顯示的時(shí)間和定時(shí)設(shè)置的時(shí)間一致時(shí)，蜂鳴器發(fā)出蜂

46、鳴聲，蜂鳴時(shí)間我們?cè)O(shè)置為10秒。 另外，鬧鈴電路有音樂(lè)鬧鐘的擴(kuò)展的功能(可以將蜂鳴器換成揚(yáng)聲器再加一段音樂(lè)程序即可實(shí)現(xiàn))。 調(diào)試階段，出現(xiàn)一些問(wèn)題。比如，實(shí)際小時(shí)顯示到29才歸零，分鐘顯示到60才進(jìn)一……經(jīng)過(guò)軟件調(diào)試，以上問(wèn)題均一一排除，結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。但時(shí)間有限，部分?jǐn)U展功能不能及時(shí)實(shí)現(xiàn)，比如音樂(lè)鬧鈴。 第七章

47、 結(jié)論與展望 7.1 結(jié)論 單片機(jī)多功能定時(shí)系統(tǒng)理論上能很好的達(dá)到了學(xué)校教學(xué)要求，發(fā)揮了單片機(jī)在智能化方面的應(yīng)用。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很好的滿足當(dāng)前學(xué)校教學(xué)的需要，是一個(gè)理想的智能化的設(shè)計(jì)。它具有一個(gè)走時(shí)精確的實(shí)時(shí)鐘，可以任意設(shè)置時(shí)間，可以控制時(shí)間表的轉(zhuǎn)換，時(shí)鐘的顯示功能等?？梢酝ㄟ^(guò)按鍵操作和數(shù)字顯示。該系統(tǒng)規(guī)模小，但是功能較多，操作簡(jiǎn)單，造價(jià)低，應(yīng)用非常廣泛。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為向家庭數(shù)字化方向發(fā)展又前進(jìn)了一步。同時(shí)又?jǐn)U大了單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。 7.2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 自單片機(jī)出現(xiàn)至今，單片機(jī)技術(shù)已走過(guò)了幾十年的發(fā)展路程。縱觀幾十年來(lái)單片機(jī)發(fā)展歷程可以看出，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器（M

48、PU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，拉動(dòng)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，表現(xiàn)出比微處理器更具個(gè)性的發(fā)展趨勢(shì)： 1.采用先進(jìn)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)高性能 在過(guò)去的一段時(shí)間內(nèi)，單片機(jī)的指令運(yùn)行速度一直在10MIPS以下，這對(duì)于應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)的單片機(jī)來(lái)說(shuō)是足夠了，但當(dāng)單片機(jī)被應(yīng)用在通訊及DSP領(lǐng)域作為高速運(yùn)算、編碼或解碼時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)因指令運(yùn)行速度不夠而限制單片機(jī)應(yīng)用的情形，因此提高單片機(jī)指令運(yùn)行速度已經(jīng)成為迫切需要解決的問(wèn)題。 2.進(jìn)一步降低功耗、 基于80C51的飛利浦低功率、低系統(tǒng)成本微控制器51LPC系列是業(yè)界推動(dòng)單片機(jī)向低功耗方向發(fā)展的主導(dǎo)單片機(jī)系列之一。51LPC系列單片機(jī)采用以下三種方法降低

49、功耗： （1）使系統(tǒng)進(jìn)入空閑模式，在空閑模式下，只有外圍器件在工作，任意的復(fù)位及中斷均可結(jié)束空閑模式； （2）使系統(tǒng)進(jìn)入低功耗模式，在低功耗模式下，振蕩器停止工作，是功耗降到最小 （3）使系統(tǒng)進(jìn)入低電壓EPROM操作；EPROM包含了模擬電路，當(dāng)Vcc高于4V時(shí)，可通過(guò)軟件使這些模擬電路掉電以降低功耗，在上電情況下可使系統(tǒng)退出該模式。 3.采用Flash Memory 隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，MPU的Flash版本逐漸替代了原有的OTP版本。Flash MPU具有以下優(yōu)點(diǎn)：與多次可編程的窗口式EPROM相比，F(xiàn)lash MPU的成本要低得多；在系統(tǒng)編程能力以及產(chǎn)品生產(chǎn)方面提供了

50、靈活性，因?yàn)镕lash MPU可在編程后面再次以新代碼重新編程；可減少已編程器件的報(bào)廢和庫(kù)存；有助于生產(chǎn)廠商縮短設(shè)計(jì)周期，使終端用戶產(chǎn)品和、更具有競(jìng)爭(zhēng)力。 4.集成更多功能及兼容性 目前單片機(jī)的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是在芯片上集成更多的功能。如模擬功能，包括模擬比較器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等。具體表現(xiàn)在：兼容性作為設(shè)計(jì)的第一考慮；額外的新的特點(diǎn)是透明的；使用同一種編程器；OTP使器件快速提升及標(biāo)準(zhǔn)化成為可能。 5.強(qiáng)抗干擾能力 不斷加強(qiáng)抗干擾能力是單片機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的必然趨勢(shì)。ST Microelectronics公司推出的ST62系列單片機(jī)在這方面是佼佼者，其優(yōu)良的抗干擾能力使得許多大公司將其

51、應(yīng)用在系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件上。許多單片機(jī)開(kāi)發(fā)商也正朝著這個(gè)方向努力。 6.朝系列化、全面化方向發(fā)展 各大單片機(jī)開(kāi)發(fā)商在增加產(chǎn)品功能的同時(shí)效力于形成產(chǎn)品的系列化=全面化，以滿足各種控制領(lǐng)域的要求，這也是單片機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)之一。日本TOSHBA公司開(kāi)發(fā)了從4位到64位的多系列單片機(jī)，日立公司也有從4.位到32位的單片機(jī)，目前還沒(méi)有哪個(gè)廠家生產(chǎn)的單片機(jī)比東芝公司的種類多。 隨著單片機(jī)性能的不斷提高，不斷的克服和彌補(bǔ)自身的不足。在各種控制領(lǐng)域，單片機(jī)將擁有更加廣闊的使用天地。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，它將一直是工程設(shè)計(jì)人員的首選控制芯片之一。 致 謝 本課題在選題及

52、進(jìn)行過(guò)程中得到了席東河老師的悉心指導(dǎo)。在硬件電路設(shè)計(jì)當(dāng)中席老師幫助分析思路，開(kāi)拓視角;在軟件設(shè)計(jì)中席老師幫助調(diào)試及修改程序。席老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，踏實(shí)堅(jiān)韌的工作精神將使我們終身受益。再多華麗的言語(yǔ)也顯得蒼白。在此，謹(jǐn)向席東河老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意！ 參考文獻(xiàn) [1] 李葉紫．王喜斌.胡輝.孫東輝.編著MC

53、S_51單片機(jī)應(yīng)用教程清華大學(xué)出版社．2008.6. [2] 陸劍．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)書(shū) 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2005.12. [3] 汪道輝.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐.電子工業(yè)出版社 （ 50頁(yè) 時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)，59頁(yè) 鍵盤及接口技術(shù)）. [4] 第二版.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例.北京航空航天大學(xué)出版社（81—89頁(yè) 數(shù)碼管時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)）. [5] 辛友順、胡永生、薛小玲.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).福建科學(xué)技術(shù)出版社（184-186頁(yè) LED顯示接口，190-193頁(yè) 鍵盤接口）. [6] 黃慶華、張永格.單片機(jī)開(kāi)發(fā) 與實(shí)例.電子工業(yè)出版社（127-162頁(yè) 數(shù)字式電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)）. [7] 閆玉德、俞紅.MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用（C語(yǔ)言版）.機(jī)械工業(yè)出版社（49-104頁(yè) 單片機(jī)的C程序設(shè)計(jì)）. [8] 求是科技.單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航.人民郵電出版社（85-90頁(yè) 單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘）. [9] 劉守義，王靜霞?！秵纹瑱C(jī)應(yīng)用技術(shù)》.西安電子科技大學(xué)出版社，2002.