數(shù)字電子鐘論文 數(shù)字電子鐘的設(shè)計

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1、湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 數(shù)字電子鐘的設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 系 部: 信息工程系 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 班 級： 指導(dǎo)教師： 日 期： 湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名：— 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： E-mail : kevinix@ 設(shè)計（論文）題目： 數(shù)字電子鐘的設(shè)計 設(shè)計（論文）主要內(nèi)容： 1 .總體介紹數(shù)字時鐘。包括：目前常見數(shù)字時鐘的實現(xiàn)方式有哪些、各自特點、 本設(shè)計采用的實現(xiàn)方式具有的特點或好處。 2 .設(shè)計的數(shù)字鐘應(yīng)具有的基本功能：數(shù)字顯示小時、分、秒。設(shè)計要求精度為 1 秒，可24小時制或12

2、小時制。并還具有擴展功能。 3 .數(shù)字鐘的工作方框圖、電路原理圖。分別說明各功能模塊的基本組成、工作機 理、畫出各功能模塊的電路圖。各個模塊之間怎樣聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑、 方向和頻率變化用文字對原理圖作輔助說明。 4 .根據(jù)電路原理圖。說明使用集成電路的邏輯功能、主要參數(shù)、使用方法、引腳 安排，并說明所選用的其它電子元件的功能。 5 .實現(xiàn)電路。選擇合適的芯片以及顯示器件。 6 .小結(jié)：設(shè)計過程中遇到的問題及解決辦法、課程設(shè)計過程體會、創(chuàng)新點、新穎 性、應(yīng)用價值等。 要求完成的主要任務(wù)： 本課題要求完成的主要任務(wù)是如何實現(xiàn)數(shù)字鐘。 首先是對數(shù)字鐘的基本知識有 個大致回顧，說明數(shù)

3、字鐘的實現(xiàn)方法；其次說明所選用的設(shè)計方法的特點；然后 實現(xiàn)電路的原理、各功能模塊的作用及相互關(guān)系，并在軟件仿真平臺上實現(xiàn)電路； 最后在硬件平臺上完成數(shù)字鐘的制作。 指導(dǎo)教師簽名： 教研室主任簽名： 湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 數(shù)字電子鐘的設(shè)計 系 部 信息工程系 專 業(yè) 電子信息工程技術(shù) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2013年2月27 日 一、 選題的依據(jù)及意義 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子時鐘在各個領(lǐng)域的運用也越來越廣泛。人們對它的 認(rèn)識也逐步加深，且對于電子時鐘的性能問題要求也越來越高。所以此課題重在 時鐘的功能的設(shè)計上不斷完善，外

4、加自己的創(chuàng)意，解決一些實際問題，讓理論與 實踐結(jié)合起來。 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 電子鐘有著很長的歷史，從民國19年的電鐘，研制始于60年代中期的國內(nèi)電 晶體、半導(dǎo)體管鐘，到研制始于70年代末的石英電子鐘，再到今天我們所用的智 能電子鐘。以前的電子鐘存在著很多缺點，其外觀體積龐大，在功能上有死擺、 走時時間不長、走時精確度不高等缺點。如今無論是外觀，還是在功能上，電子 鐘都有了很大的改進。 數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時,分，秒.數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于個人 家庭，車站，碼頭辦公室等公共場所，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

5、 ，使得數(shù)字鐘的精度，遠遠超過 老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了 鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、 定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的 自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大 其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實的意義. 三、研究內(nèi)容及實現(xiàn)方案 數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比 具有更高的更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。在數(shù)字鐘的發(fā)展上看，主 要向小型化、多功能化發(fā)展。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包 括了組合

6、邏輯電路和時序電路。傳統(tǒng)的設(shè)計方法有兩種，一是利用組合邏輯電路 和時序電路等中小規(guī)模集成電路來設(shè)計；一是利用單片機編程技術(shù)來設(shè)計。這兩 種設(shè)計都存在硬件復(fù)雜，設(shè)計周期長，成本高等缺點。本次需要設(shè)計一個數(shù)字電 子時鐘，以單片機為核心器件。自動計時，由液晶顯示器顯示時，分和秒。具備 定時鬧鐘功能，具有很強的適用性，可廣泛應(yīng)用于市場。 1 .經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)搜索，及相關(guān)書目，查詢本設(shè)計需要的資料 2 .查閱相關(guān)的單片機信息，選擇合適的單片機和相關(guān)元件 3 .確定設(shè)計方案，寫出方案的實現(xiàn)步驟，書寫中文摘要 4 .畫出控制原理圖，焊接硬件并對程序進行調(diào)試 5 .撰寫論文。 四、 目標(biāo)、主要特色及預(yù)計

7、工作進度 目標(biāo)是設(shè)計一個以單片機為核心器件。自動計時，由 6位LED顯示器顯示時, 分和秒的數(shù)字電子鐘。其主要特色是具有定時鬧鐘功能。 2013年3月5-12日：搜集相關(guān)資料，熟悉畢業(yè)設(shè)計課題； 2013年3月13-17日：總體方案設(shè)計； 2013年3月18-31日：軟件系統(tǒng)設(shè)計； 2013年4月1-15日：硬件系統(tǒng)設(shè)計及電路制作； 2013年4月16-30日系統(tǒng)調(diào)試； 2013年5月1-15日編寫畢業(yè)論文。 摘要 加入世貿(mào)組織后，中國將面臨激烈的競爭。這場比賽將是一場科技實力，管理水 平和人才素質(zhì)的較量，風(fēng)險和機遇并存，及電子產(chǎn)品的發(fā)展變化迅速，不僅在通 信技術(shù)的數(shù)字替代

8、模擬信號，甚至在我們?nèi)粘５纳钭寯?shù)字化取締 .相比模擬鐘能 給人一種一目了然的感覺，它不僅可以顯示在同一時間，時、分和秒，并且可以 完成準(zhǔn)確的校正。同時，數(shù)字時鐘可以準(zhǔn)確的時間，你的時間精確到報時的聲音， 提醒你在這個時候，需要做的事情。老式時鐘比它更適合現(xiàn)代生活。一個數(shù)字時 鐘振蕩器，計數(shù)器，譯碼器和顯示器電路精確時間“小時” “分” “秒”與數(shù)字顯 小，并需要校上電路使其準(zhǔn)確的工作也刊市定時和計時功能,數(shù)字鐘及擴大 其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。 關(guān)鍵詞：數(shù)字鐘 振蕩器 計數(shù)器 譯碼顯示 湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 目 錄 引 言 2 第1章數(shù)字電子時鐘總體設(shè)計 3 1.1

9、設(shè)計方案 3 1.1.1 核心控制方案 3 1.1.2 顯示部分方案 3 1.1.3 鍵盤方案 3 1.2 方案選擇 3 1.2.1 時間顯示 4 1.2.2 時間調(diào)整 4 1.2.3 鬧鐘設(shè)置 4 第2章 數(shù)字電子時鐘硬件電路設(shè)計 5 2.1 硬件電路采用器件 5 2.2 AT89C51單片機模塊 5 2.3 可編程I/O 擴展一8155芯片模塊 6 2.3.1 8155 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 6 2.3.2 8155 芯片與51單片機接口 6 2.4 顯示模塊 7 2.4.1 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及工作原理 7 2.4.2 數(shù)碼管分類 7

10、2.4.4 數(shù)碼管光源的優(yōu)缺點 8 2.5 矩陣鍵盤模塊 9 2.5.1 矩陣鍵盤的工作原理 9 第3章 數(shù)字電子時鐘軟件電路設(shè)計 10 3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖 10 3.1.1 主程序流程 10 3.1.2 按鍵處理流程 10 3.1.3 定時器中斷流程 10 3.1.4 時間顯示流程 11 第4章數(shù)字電子時鐘系統(tǒng)調(diào)試 13 4.1 軟、硬彳牛調(diào)試 13 4.1.1 測試 AT89C51 單片機、8155、74LS07 芯片 13 4.1.2 測試硬件電路 13 4.1.3 軟件電路調(diào)試 13 4.2 統(tǒng)一調(diào)試 13 總結(jié) 14

11、致 謝 14 參考文獻 16 附錄 17 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲 透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高， 同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時間 對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時間。忘 記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重 要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。 目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著科技化、 低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。 下面是單片

12、機的主要發(fā)展趨勢。單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變 了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的 大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控 制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 單片機模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、 秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置， 具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。 電子鐘有著很長的歷史，從民國19年的電鐘，研制始于60年代中期的國內(nèi) 電晶體、半導(dǎo)體管鐘，到研制始于 70年代末的石英電子鐘，再到今天我們所用的 智能

13、電子鐘。以前的電子鐘存在著很多缺點，其外觀體積龐大，在功能上有死擺、 走時時間不長、走時精確度不高等缺點。如今無論是外觀，還是在功能上，電子 鐘都有了很大的改進。 數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時,分，秒.數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于個人 家庭，車站，碼頭辦公室等公共場所，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，遠遠超過 老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了 鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、 定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定

14、時電氣的 自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大 其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。 第1章 數(shù)字電子時鐘總體設(shè)計 1.1 設(shè)計方案 1.1.1 核心控制方案 采用單片機作為數(shù)字電子時鐘的核心控制部分 1.1.2 顯示部分方案 方案一：靜態(tài)顯示就是當(dāng) CPU將要顯示的字或字段碼送到輸出口，顯示器就 可以顯示出所要顯示的字符，如果 CPU不去改寫它，它將一直保持下去；靜態(tài)顯 示硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢。 方案二：動態(tài)顯示則是一位一位地輪流點亮顯示器地各個位（掃描） 。對于顯 示器的每一位而言，每隔一段時間點亮一次；動態(tài)顯示耗能較小，但編寫程

15、序較 復(fù)雜。動態(tài)顯示硬件連接簡單，信息刷新速度快。 1.1.3 鍵盤方案 矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤采用的是行列式結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點上.（當(dāng) 接口線數(shù)量為8時，可以將4根接口線定義為行線，另4根接口線定義為列線，形成 4X 3鍵盤，可以配置12個按鍵。） 1.2 方案選擇 經(jīng)過論證，決定采用AT89C51單片機作為數(shù)字電子時鐘的核心部分，采用8155 以及6位數(shù)碼管作為顯示系統(tǒng)，采用4X3矩陣鍵盤作為數(shù)字電子時鐘的控制系統(tǒng) 的方案。 8155 如圖1-1數(shù)字電子時鐘硬件電路圖 AT 89C5 1 圖1-1數(shù)字電子時鐘控制系統(tǒng) 1.2.1 時間顯示 由于本方案需要顯示

16、時、分、秒三方面內(nèi)容，所以計劃采用 6位數(shù)碼管作為 顯示系統(tǒng)，上電后系統(tǒng)自動進入時鐘顯示，從 00:00:00開始計時，此時可以設(shè)定 當(dāng)前時間。 1.2.2 時間調(diào)整 按下矩陣鍵盤上的 C/R鍵（時間設(shè)定/起動計時鍵），系統(tǒng)停止計時，進入時 間設(shè)定狀態(tài)，系統(tǒng)保持原有顯示，等待鍵入當(dāng)前時間，根據(jù)需要按下 0—9數(shù)字鍵 可以順序設(shè)置分和秒，并在相應(yīng)的 LED上顯示設(shè)置值。6位設(shè)置完畢后，系統(tǒng)將從 設(shè)定后的時間開始計時顯示。 1.2.3 鬧鐘設(shè)置 按下ALM （鬧鐘設(shè)置/啟鬧/停鬧鍵），系統(tǒng)繼續(xù)計時，顯示00:00:00 ,進入 鬧鐘設(shè)置狀態(tài)，等待鍵入啟鬧時間，根據(jù)需要按下 0—9數(shù)字鍵可

17、以順序進行相應(yīng) 的時間設(shè)置，并在相應(yīng)的LED上顯示設(shè)置值。6位設(shè)置完畢后，系統(tǒng)啟動定時啟鬧 功能，并恢復(fù)時間顯示。定時時間一到，蜂鳴器就會鳴叫，直至重新按下 ALM鍵 停鬧，并取消鬧鐘設(shè)置。 第24頁 第2章 數(shù)字電子時鐘硬件電路設(shè)計 2.1 硬件電路采用器件 數(shù)字電子時鐘電路有80C51單片機、可編程I/O接口芯片8155、4X3鍵盤輸 入電路、6位LED顯示輸出電路及74LS07為主要部件的蜂鳴器啟鬧電路組成。 如圖2-1數(shù)字電子時鐘硬件電路圖 U2L 圖2-1數(shù)字電子時鐘硬件電路圖 dp g fed c- b ia 888888 LEDO LED I L

18、ED2 LEI>3 LEE>4 LtO3! PI.0 PLI p。n PO.l Pi.2 POJ Pt.3 POJ Pl.4 POT PL .5 PO.J PL.6 pm 6 PI.7 P0.7 INTI P2.U INTO P2.L rb EK5 ] p1 2 Tl P2 i TO P2.4 R.SET RXD 一 TXD 52 ALE.TROG WR PSEN ADO PAO AD1 PAI AD2 PA ADJ PA3 AD4 PA4 ADS PA5 AD& PA6 AD7 PA7 PI

19、訓(xùn) CF PBI —NI55 PB2 WR PB3 IO/H PB4 ALE PB5 P06 PB7 timer or r PCD PCI > TIM EH IN ?C2 PC3 PC4 RESEI PCS 2.2 AT89C51單片機模塊 AT89C51單片機是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPERO>M Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory )的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEH密度非易失存儲器制造

20、技術(shù)制造， 與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-5甘旨令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位CPUffi閃爍存 儲器組合在單個芯片中，ATMEL勺AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控 制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 2.3 可編程I/O擴展一8155芯片模塊 8155是單片機常用的接口擴展芯片，其內(nèi)部包含 256B的靜態(tài)RAM 2個8位 的并行I/O接口，1個6位的并行I/O接口和一個14位的定時/計數(shù)器。 2.3.1 8155 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8155芯片內(nèi)部共包括4個部分，分別是 1、256B的靜態(tài)RAM存取時間為400ns 2、3個通用的輸入/輸出口 PA PB PC

21、 3、1個14位的可編程定時/計數(shù)器。 4、1個8位命令寄存器（只能寫入）/8位狀態(tài)寄存器（只能讀出）。 8155芯片的具體結(jié)構(gòu)如圖 2-2。 圖2-2 8155 芯片結(jié)構(gòu)圖 2.3.2 8155 芯片與51單片機接口 8155芯片與51單片機接口如圖2-3所示 圖2-3 8155芯片與51單片機接口 2.4 顯示模塊 根據(jù)硬件電路要求，本次數(shù)字電子時鐘設(shè)計決定采用 6位數(shù)碼管作為顯示模 塊。 2.4.1 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及工作原理 LED數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays ）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成 “8” 字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需

22、引出它們的各個筆劃，公共電極。 LED 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于 3位“+1” 型。位數(shù)有半位，1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10位等等。例如圖2-4是4位8段共陰 極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場 合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。 圖2-4 4位8段數(shù)碼管的連接 2.4.2 數(shù)碼管分類 2.4.2.1 從控制方式上分： 分為內(nèi)控方式（內(nèi)部有單片機，通電自動變色）和外控方式（需要外接控制 器才能變

23、色） 2.4.2.2 從變化方式上分： 分為固定色彩的和七彩、全彩的；固定色彩的是用來勾輪廓的，全彩的可以 勾輪廓，也可以組成管屏顯示文字、視頻等。 2.4.2.3 從尺寸上分： 有D50的、D30的，D50和D30表示直徑。 2.4.2.4 從內(nèi)部可控性上分： 有1米6段的，有1米8段的和1米12段、1米16段、1米32段的。也就 是1米的管子內(nèi)有幾段可以獨立受控；1米段數(shù)越多，做視頻的效果越好。如果密 度低，或者做些追逐效果，做1米6段也就可以了。 2.4.2.5 從LED數(shù)量上分： 有1米96顆燈的，有1米144顆燈的；燈越多效果越好。一般做全彩的都是 用1米144顆燈的

24、。 2.4.2.6 從供電上分： 分為高壓供電（直接220V供電）和低壓供電（12v供電，220v電源需要加開關(guān) 電源轉(zhuǎn)換）；一般選擇低壓供電的，比較可靠穩(wěn)定，高壓供電的容易燒毀。 2.4.2.7 按像素點分： 一米16段燈管 就是1米的燈管有16個像素點。一般有6段數(shù)碼管、8段數(shù) 碼管、12段數(shù)碼管、16段數(shù)碼管、32段數(shù)碼管等，16段的比較多。如6段數(shù)碼 管一般使用在輪廓項目上。 2.4.4 數(shù)碼管光源的優(yōu)缺點 總的來說，LED光源的來源有兩種做法：一種是使用傳統(tǒng)小功率 LED作組合， 一般多達上百顆甚至數(shù)百顆，電源設(shè)計復(fù)雜。另一種是使用大功率管作光源，價 格比較貴。兩種方法

25、都不可避免地要將散熱設(shè)計和工作可靠性作為主要設(shè)計考慮 因素，國內(nèi)多應(yīng)用于政府示范性工程，真正市場化運作的工程很少，國外這方面 的應(yīng)用實例較多，但其最大的缺點依然是可靠性、出光流明數(shù)和價格，很多工程 由于LED品質(zhì)低劣，沒有很好地表現(xiàn)出壽命長的優(yōu)點。還有，從成本、市場的角 度考慮，LED作為照明光源，具是否與太陽能結(jié)合使用，在設(shè)計上需要走不同的路 線，并不是單獨作為一種光源來開發(fā)就能完成的。 2.5矩陣鍵盤模塊 矩陣鍵盤是為了當(dāng)鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，將按鍵 排列成矩陣形式，如圖2-55所示。 2.5.1 矩陣鍵盤的工作原理 在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在

26、交叉處不直接連通，而是通過一個 按鍵加以連接。這樣，一個端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成4X4=16個按鍵，比之直 接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條 線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見， 在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識別也要復(fù)雜一些，如圖 2-16 所示，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機的 I/O 口作為輸出端，而 列線所接的I/O 口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時，所有的輸入端都是高 電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，

27、則輸入線就會被拉低， 這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。 第3章 數(shù)字電子時鐘軟件電路設(shè)計 3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖 3.1.1 主程序流程 主程序上可分為啟動定時器、按鍵檢測、時間顯示三個部分。如圖 3-1 啟動定時器 按鍵檢測 時間顯示 圖3-1主程序流程圖 3.1.2 按鍵處理流程 按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加 1;如果沒有按 下，就檢測分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加 1;如果沒有按下，就檢測 時按鍵是否按下，時按鍵如果按下，時就加1;如果沒有按下，就把時間顯示出來。 如圖3-2 3.1.3 定時器中斷流程

28、定時器中斷時是先檢測1秒是否到，1秒如果到，秒單元就加1;如果沒到， 就檢測1分鐘是否到，1分鐘如果到，分單元就加1;如果沒到，就檢測1小時是 否到，1小時如果到，時單元就加1,如果沒到，就顯示時間。 3.1.4 時間顯示流程 時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計算顯 示，再然后是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。 圖3-2按鍵處理流程圖 圖3-3定時器中斷流程圖

29、 第4章 數(shù)字電子時鐘系統(tǒng)調(diào)試 4.1 軟、硬件調(diào)試 4.1.1 測試 AT89C51 單片機、8155、74LS07芯片 主要內(nèi)容：檢測各芯片是否完好，各引腳、各功能是否正常。 4.1.2 測試硬件電路 主要內(nèi)容：檢測硬件電路板焊接是否完好，有無短路、短路情況出現(xiàn)。 4.1.3 軟件電路調(diào)試 主要內(nèi)容：將所編寫程序輸入仿真系統(tǒng)，檢測程序有無錯誤或遺漏。 4.2 統(tǒng)一調(diào)試 主要內(nèi)容：將硬件和軟件結(jié)合起來進行系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)試，實現(xiàn) PC機與單片機 通訊，使單片機能通過數(shù)碼管顯示時間。 總結(jié) 本系統(tǒng)是以單片機A

30、T89C51為核心，利用I/O擴展芯片8155和6位數(shù)碼 管顯示時間，并通過矩陣鍵盤進行調(diào)節(jié)。此外此時鐘還具有鬧鐘功能，當(dāng)鬧鐘啟 鬧時會通過蜂鳴器發(fā)出聲音，已達到提醒人的目的。數(shù)字電子時鐘以其功能全面、 調(diào)試方便、造價低廉，可長期穩(wěn)定使用等特點滿足了大多數(shù)人的需要。 當(dāng)秒的開關(guān)接由晶體振蕩器直接生成的1HZ信號，分、時的開關(guān)分別接來自 秒、分的進位時，LED顯示器可準(zhǔn)確的顯示 0: 00: 00——23: 59: 59, 24小時 制的時間計數(shù)。 通過對時、分兩開關(guān)調(diào)節(jié)，可分別實現(xiàn)調(diào)時調(diào)分的功能。 通過對定時電路中，分、時的開關(guān)的調(diào)節(jié)，可定時。當(dāng)時間顯示為所定時間 時，可實現(xiàn)一分鐘的報時

31、。 在整套監(jiān)測系統(tǒng)中，主要的環(huán)節(jié) AT89C51單片機的處理和數(shù)碼管顯示。通過 此次的設(shè)計使我明白了電子時鐘的結(jié)構(gòu)及原理，以及電子時鐘應(yīng)用在我們身邊的 每個角落的原因。我相信，通過不斷的實驗以及這項技術(shù)不斷地變成熟，數(shù)字電 子時鐘會更廣泛的應(yīng)用在我們的生活中。 致謝 歷時將近幾個月的時間，畢業(yè)設(shè)計終于接近尾聲，在論文的寫作過程中遇到 了無數(shù)的困難和障礙，但在老師以及同學(xué)們的幫助下各個困難都被我們擊破。在 這里，我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師一一趙老師，他對我的教導(dǎo)和幫助，讓我學(xué) 會了很多的專業(yè)知識，補充了我的許多不足。及時的幫助我解決不懂的問題并不 厭其煩的幫助我們對論文進行修改。 感謝這

32、篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻，如果 沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多素材，還在論文的 撰寫和排版燈過程中提供熱情的幫助。 由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免會有不足之處，懇請各位老師批評和 指正！ [1]張曄等.單片機應(yīng)用技術(shù)[M].高等教育出版社.2006-6 [2]夏敏磊.電子電路分析制作與調(diào)試[M].電子工業(yè)出版社.2010-10 [3]郭天祥.51單片機及C語言教程[M].電子工業(yè)出版社.2009-12 [4]廖芳.電子產(chǎn)品制作工藝與實訓(xùn)[M].電子工業(yè)

33、出版社.2010-7 [5]楊旭，劉盾.EDAg術(shù)基礎(chǔ)與實驗教程[M].清華大學(xué)出版社.2010-7 [6]謝嘉奎.電子線路[M].高等教育出版社.2003-2 口 胡翔酸.電路基礎(chǔ)[M].高等教育出版社.2009-12 [8]王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計[M].高等教育出版社.2004-2 附錄 主程序代碼如下。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AIMP CLOCK ORG 0030H PORT EQU 8000H POTTA EQU 80

34、01H PORTB EQU 8002H PORTC EQU 8003H DISP0 EQU 30H DISP1 EQU 31H DISP2 EQU 32H DISP3 EQU 33H DISP4 EQU 34H DISP5 EQU 35H HOUR EQU 3CH MIN EQU 3DH SEC EQU 3EH MSEC EQU 3FH AHOUR EQU 40H AMIN EQU 41H

35、ASEC EQU 42H F1 EQU PSW.1 MAIN: MOV SP,#50H ;設(shè)置堆棧區(qū) MOVX DPRT,#PORT ;8155初始化 MOV A,#03H MOVX @DPTR,A CLR F1 ;鬧鐘標(biāo)志位清零 CLR F0 ;允許計時顯示 MOV AHOUR,#0FFH ;鬧鐘值寄存區(qū)置初值 MOV AMIN,#0FFH MOV ASEC,#1FFH MOV R7,#10 ;顯示緩沖區(qū)、計時緩沖區(qū)清零 MOV RO

36、,#DISP0 CLR A LOOP: MOV @RO,A INC R0 DJNZ R7, LOOP MOV TMOD,#01H ;定時器T0初始化 MOV TL0, #0B0H  MOV THQ #3CH SETB TR0 ;啟動定時器 SETB EA ;開中斷 SETB ET0 BENGIN: ACALL ALARM ;調(diào)用定時比較子程序 ACALL KEYSCAN ;調(diào)用鍵盤掃描子程序 CJNE A,#0AH,NEXT1 ;判

37、斷是否是C/R鍵 CLR TRO ;暫時停止計時 MOV R1, #HOUR ;地址指針指向計時緩沖區(qū)首地址 AJMP MOD NEXT1: CJNE A,#0BH,BEGIN ;判斷是否是ALM建 JB F1, NEXT2 ;判斷鬧鐘是否正在鬧啊 MOV RI,#HOUR ;地址指針指向鬧鐘值寄存區(qū)首地址 MOD: SETB F0 ;禁止顯示計時時間 ACALL MODIFY ;調(diào)用時間設(shè)置/鬧鐘定時子程序 SETB TR0 ;重新開始計時 CLR F0 ;恢復(fù)顯示計時時間 AJMP B

38、EGIN NEXT2: SETB P1.0 ;鬧鐘正在鬧響、停鬧 CLR F1 ;鬧鐘標(biāo)志清零 AJMP BEGIN 定時器T0中斷服務(wù)子程序代碼如下。 CLOCK: PUSH PSW ;保護現(xiàn)場 PUSH ACC MOV TL0, #0B0H MOV THQ #3CH ;重裝初值，時間校正 INC MSEC MOV A,MSEC CJNE A,#0AH,DONE MOV MSEC,#00H MOV A,SEC INC A DA A

39、 ;二一一十進制轉(zhuǎn)換 MOV SEC,A CJNE A,#60H,DONE MOV SEC,#00H MOV A,MIN INC A DA A MOV MIN,A CJNE A,#60H,DONE MOV MIN,#00H MOV A,HOUR  INC A DA A MOV HOUR,A CJNE A,#24H,DONE MOV HOUR,#00H DONE: POP ACC POP PSW RET1 時間設(shè)置/鬧鐘定時子程序代碼如下。 MODIFY

40、: ACALL KEYIN ;調(diào)用鍵盤設(shè)置子程序 ACALL COMB ;調(diào)用合子子程序 RET 鍵盤設(shè)置子程序代碼如下。 KEYIN: PUSH PSW ;保護現(xiàn)場 PUSH ACC SETB RS1 MOV RO,#DISP0 ;R0指向顯示緩沖區(qū)首地址 MOV R7, #06H ;設(shè)置鍵盤輸入次數(shù) L1: CLR RS1 ACALL KEYSCAN ;調(diào)用鍵盤掃描子程序，取按下鍵的鍵 號 SETB RS1 CJNE A,#0AH,L2 ;所鍵入數(shù)合法性的檢測（是否大于 9） L2: JNC L1 ;按鍵值大于9,重新輸入 MOV @RO,A

41、;鍵號送顯示緩沖區(qū) INC R0 DJNZ R7, L1 ;判斷6位時間是否輸入完，若未完則 繼續(xù) CLR RS1 ;恢復(fù)現(xiàn)場 POP ACC POP PSW RET 鍵盤掃描仔程序代碼如下。 KEYSCAN: ACALL TEST ;調(diào)用判斷按鍵是否按下的子程序 TEST JNZ REMOV ;有鍵按下時，調(diào)用消抖動延時子程序 ACALL DISPLAY ACALL ALARM AJMP KEYSCAN ;無鍵按下時，繼續(xù)判斷是否啟鍵按下 REMOV: ACALL DISPLAY ;調(diào)用顯示子程序，延時消抖動 ACALL TEST ;再次判斷是否啟鍵

42、按下 JNZ LIST ;有鍵按下時，跳轉(zhuǎn)至逐列掃描 ACALL DISPLAY ACALL ALARM  AJMP KEYSCAN ;無鍵按下時，繼續(xù)判斷是否有鍵按下 LIST: MOV R2, #0FEH ;首列掃描字送R2 MOV R3, #00H ;首列鍵號送R3 LINE0: MOV DPTR,#PORTA ;DPTR旨針指向8155的A 口 MOV A,R2 ;首列掃描字送A MOVX @DPTR,A ;首列掃描字送8155的A 口 MOV DPTR,#PORTC ;DPTR旨針指向8155的CO

43、 MOVX A, @ DPTR ;讀入C口的行狀態(tài) JB ACC.Q LINE1 ;第0行鍵無鍵按下，轉(zhuǎn)至第1行 MOV A,#00H ;第0行有鍵按下，行首鍵號送 A AJMP TRYK ;求鍵號 LINE1: JB ACC.Q LINE2 ;第1行鍵無鍵按下，轉(zhuǎn)至第2行 MOV A,#04H ;第0行有鍵按下，行首鍵號送 A AJMP TRYK ;求鍵號 LINE2: JB ACC.2, NEXT ;第2行鍵無鍵按下，轉(zhuǎn)至下一列 MOV A,#08H ;第2行有鍵按下，行首鍵號送 A AJMP TRY

44、K ;求鍵號 NEXT: INC R3 ;掃描卜一列 MOV A,#08H ;列掃描字送A JNB RL ACC.3, EXIT A ;4列掃描完，重新進行下一輪掃描 ;4列未掃描完，掃描字左移，掃描卜 一列 MOV R2, A ;掃描字送A AIMP LINE0 ;轉(zhuǎn)網(wǎng)掃描卜一列 EXIT: AJMP KEYSCAN ;等待嚇一次按鍵 TRYK: ADD A,R3 ;按公式計算鍵他，求得鍵號 PUSH ACC ;鍵號入棧保護 LETK: ACALL TEST ;等待按鍵釋放 JNZ LETK

45、;按鍵未釋放，繼續(xù)等待 POP RET ACC ;按鍵釋放，鍵號出棧 TEST: MOV MOV DPRT,#PORTA A,#00H ;DPRT旨針指向8155的A 口 MOVX @DPRT,A ;全掃描字00H送8155的A 口 MOV DPRT,#PORTC ;DPRT旨針指向8155的CO MOVX A, @ DPRT ;讀入C 口行狀態(tài) CPL A ;A取反，以高電平表示有鍵按下 ANL RET A,#07H ;屏蔽圖5位 顯示子程序代碼如下 DISPLAY: JB ACALL F0, DISP

46、 SEPA ;允許時間顯示標(biāo)志 F0=1,轉(zhuǎn)至DISP ;否則調(diào)用SEPA刷新顯示緩沖區(qū) DISP: PUSH PSW ;動態(tài)掃描顯示子程序  PUSH ACC SETB RS0 MOV DPRT,#PORTA ;關(guān)顯示 MOV A,#0FFH MOVX @DPTR,A MOV RO, #DISP0 MOV R7, #00H MOV R6, #06H MOV R5, #0FEH DIS1: MOV DPTR,#TAB MOV A, @R0 MO

47、VC A, @A+DPTR MOV DPTR,#PORTA MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#PORTA MOV A,R5 MOVX @DPRT,A HERE: DJNZ R7, HERE INC R0 MOV A,R5 RL A MOV R5, A DJNZ R6, DIS1 CLR RS0 POP ACC POP PSW RET TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6D

48、H,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H 共陰極字型碼表 合字子程序代碼如下。 COMB: MOV RO, #DISP1 ;R0指向顯示緩沖區(qū)的小時地位 ACALL COMB1 ;合字 CJNE A,#24H,CHK CHK: JNC EXIT1 ;大于24時則取消本次設(shè)置，退出 MOV @R1, A ;小時送計時小時單元 INC R1 MOV RO, #DISP3 ;R0指向顯示緩沖區(qū)的分鐘低位 ACALL COMB1 CJNE A,#6

49、0H,CHK1 CHK1: JNC EXIT2 ;大于60時則取消本次設(shè)置，退出 MOV @R2, A INC R2 MOV RO, #DISP5 ;R0指向顯示緩沖區(qū)的秒低  位 ACALL COMB1 CJNE A,#60H,CHK2 CHK2: JNC EXIT1 ;大于60時則取消本次設(shè)置，退出 MOV @R1, A RET EXIT1: AJMP MAIN ;輸入不合法則退出，計時重新清零 COMB1: MOV A, @R0 ANL A,#0FH

50、;取出低位 MOV 43H,A ;暫存于43H單元 DEC R0 ;指向晨j位 MOV A, @R0 ANL A,#0FH SWAP A ;高位送高4位 ORL A,43H ;高、低位合并 RET 拆字子程序代碼如下。 SEPA: PUSH PSW PUSH ACC SETB RS0 MOV RO, #DISP5 ;指向顯示緩沖區(qū)的秒低位 MOV A,SEC ACALL SEPA1 MOV A,MIN ACALL SEP

51、A1 MOV A,HOUR ACALL SEPA1 CLR RS0 POP ACC POP PSW RET SEPA1: MOV 44H,A ；暫存于44H單元 ANL A,#0FH ;取出低位 MOV @R0, A ;送顯示緩沖區(qū)低位 DEC R0 ;指向顯小緩沖區(qū)局位 MOV A,44H ANL A,#0F0H ;取出高位 SWAP A ;高位送往低4位，形成高位數(shù)據(jù) MOV @R0, A ;高位數(shù)據(jù)送顯示緩沖區(qū)高位 RET

52、 定時比較子程序代碼如下。 ALARM: MOV A,ASEC CJNE A,SEC,BACK ;秒單元相同則繼續(xù)比較，否則返回  MOV A,AMIN CJNE A,MIN,BACK MOV A,AHOUR CJNE A,HOUR,BACK CLR P1.0 SETB F1 BACK: RET ;分單元相同則繼續(xù)比較，否則返回 ;小時單元相同，定時時間到 ;起動鬧鐘鳴叫 ;鬧鐘標(biāo)志置位  畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文） 士 兀 成 情 況 1.2013年2月27號完成了開題報告。 2.2013年3月17號完成總體方案設(shè)計。 3.2013年3月31號完成軟件設(shè)計。 4.2013年4月15號完成硬件系統(tǒng)設(shè)計。 指 導(dǎo) 教 師 息 見 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日