單片機課程設(shè)計——電子時鐘

1、<p>　　《單片機原理及應(yīng)用》課程設(shè)計</p><p>　　題目：單片機電子時鐘</p><p><b>　　班 級: </b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p>

2、<p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 前言..............................................................1</p><p>　　第二章 設(shè)計目的與要求...........

3、...............................2</p><p>　　第三章 系統(tǒng)原理分析..............................................3</p><p>　　第四章 硬件介紹......................................................4</p><p>

4、;　　第五章 軟件實現(xiàn)與流程..........................................5</p><p>　　5.1 主程序...................................................................5</p><p>　　5.2 數(shù)據(jù)的顯示程序..............................

5、.....................7</p><p>　　5.3 鍵盤響應(yīng)程序.......................................................8</p><p>　　第六章 結(jié)束語..........................................................9</p><p&g

6、t;　　參考文獻.....................................................................10</p><p>　　附錄一 程序代碼.....................................................11</p><p>　　附錄二 程序仿真圖.....................

7、............................15</p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。怎樣讓時鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計出新型時鐘。</p&g

8、t;<p>　　現(xiàn)今，高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時，分，秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。</p><p>　　時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起

9、著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現(xiàn)方法：一是用軟件實現(xiàn)，即用單片機內(nèi)部的可編程定時/計數(shù)器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時間精度要求不高的場合；二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典

10、型的時鐘芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以滿足高精度的要求。</p><p>　　本文主要介紹用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法，本設(shè)計由單片機AT89S51芯片和LED數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘。</p><p>　　第二章 設(shè)計目的與要求</p><p>　　進行電路硬件設(shè)計和系統(tǒng)軟件編程，以及仿真調(diào)

11、試或制作。一般3~5人一組，每組完成的內(nèi)容不能雷同。</p><p>　　選擇設(shè)計基于單片機的時鐘顯示器，數(shù)字鐘是一個將“時”、“分”、“秒”顯示計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒99毫秒，另外應(yīng)有校時功能。</p><p>　　實現(xiàn)的功能：在數(shù)字鐘正常進行顯示時，其顯示周期為00：00：00至23:59:59,其中有五個按鍵，按下“暫?！辨I時鐘停止走動，按下

12、“開始”鍵時鐘開始走動，按下“秒設(shè)置”時鐘秒位自加1，加至60時向分位進1，按下“分設(shè)置”時鐘分位自加1，加至60時向時位進1，按下“時設(shè)置”時鐘秒位自加1，加至24時顯示00。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)原理分析</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計中用到 89 C51 單片機的部分功能：包括內(nèi)部定時器，鍵盤擴展，程序中斷, 串口通信等。用一個六位的共陰極七段顯示器，可通過一個輸入／輸出口

13、作為顯示器數(shù)據(jù)發(fā)送端；另一個輸入／輸出口的六位作為顯示器各位的片選信號，另一個輸入／輸出口作為鍵盤擴展口使用。系統(tǒng)原理圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)原理圖</b></p><p><b>　　圖2 數(shù)字鐘仿真圖</b></p><p><b>　　第四章 硬件介紹</b>&l

14、t;/p><p>　　AT89C51：芯片共有40個引腳，引腳的排列順序為從靠芯片的缺口左邊那列逆時針數(shù)起，依次為1，2，3，4、、、40，其中芯片的1腳頂上有一個凹點。在單片機的40 個引腳中，電源引腳2根，外接晶體振蕩器引腳2根，控制引腳4根以及4組8為可編程I/O引腳32根。</p><p>　　主要特性：與MCS-51兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時

15、間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz；三級程序存儲器鎖定： 128*8位內(nèi)部RAM； 32可編程I/O線；兩個16位定時器/計數(shù)器； 5個中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。</p><p>　　主要管腳說明： P0口：P0口為一個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，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)

16、據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p

17、><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸

18、出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 </p><p>　　六位共陰級數(shù)碼管：cc表示共陰極的ac是共

19、陽極的設(shè)計中所用的是7段六位共陰級數(shù)碼管,如果要實現(xiàn)動態(tài)顯示必須位碼(1-6)輪流通低電位,也就是片選,段碼控制數(shù)碼管的顯示. 0-b,1-g,2-a,3-f,4-c,5-e,6-h,7-d。</p><p>　　圖3數(shù)碼管顯示原理圖</p><p>　　如圖3數(shù)碼管顯示原理圖所示，使用LED顯示器時，要注意是共陰還是共陽，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必須對數(shù)字或字符進

20、行編碼。七段數(shù)碼管加上一個小數(shù)點，共計8段。因此為LED顯示器提供的編碼正好是一個字節(jié)。我們用的是共陰LED顯示器，根據(jù)電路連接圖顯示16進制數(shù)的編碼已列在下表。</p><p>　　0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,</p><p>　　0 1 2 3 4 5</p><p>　

21、　0x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,</p><p>　　6 7 8 9 A B</p><p>　　0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00</p><p>　　C D E F 無顯示</p><p>　　動態(tài)顯示的

22、特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效，由另一位控制顯示碼值。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。我們這里正是利用的數(shù)碼管動態(tài)顯示來完成顯示功能。</p><p>　　第五章 軟

23、件實現(xiàn)與流程</p><p><b>　　5.1 主程序</b></p><p>　　由于系統(tǒng)的主要功能都是由子程序來完成的，主程序基本上沒什么事可做，只是利用調(diào)用子程序的方式實現(xiàn)的，主程序流程圖如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 主程序流程圖</b></p><p>　　5.2 數(shù)據(jù)的

24、顯示程序</p><p>　　時鐘數(shù)字顯示涉及到兩個操作：發(fā)數(shù)據(jù)和改片選信號。先發(fā)片選，再發(fā)數(shù)據(jù)。用延時程序進行一個消影操作，這樣就很好地解決了重影問題。這樣做的關(guān)鍵在于，在極短的一段時間內(nèi)讓顯示器都不亮，等一切準備工作都做好了以后再發(fā)數(shù)據(jù)，只要顯示頻率足夠快，是看不出顯示器有閃爍的。代碼如下：</p><p>　　shi=hour/10;</p><p>　　ge

25、=hour%10;</p><p><b>　　P3=0xfe;</b></p><p>　　P2=table1[shi];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P3=0xfd;</b></p><p>　

26、　P2=table1[ge];</p><p><b>　　dp=1;</b></p><p>　　delay(5); </p><p>　　這段顯示程序流程圖如圖4：</p><p>　　圖4 數(shù)據(jù)顯示流程圖</p><p>　　5.3 鍵盤響應(yīng)程序</p><p>　　

27、鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤，鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件編碼器實現(xiàn)，并產(chǎn)生按鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤。而靠軟件編程來識別的稱為非編碼鍵盤，在單片機組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤，也有用到編碼鍵盤的，我們這里用的就是非編碼鍵盤。如圖4鍵盤圖所示，當(dāng)按鈕按下時；端口會變成低電平，我們設(shè)計一段掃描程序來判斷那個端口是低電平來判斷是否有按鍵按下。</p><p>　　鍵盤處理程序流程相對簡單

28、，只是簡單的判鍵與處理。當(dāng)設(shè)置按鍵按下為低電平時，對應(yīng)位數(shù)加1至滿進制。</p><p>　　圖5 按鍵響應(yīng)程序流程</p><p><b>　　第六章 結(jié)束語</b></p><p>　　通過這次單片機設(shè)計，我加深了對課本專業(yè)知識的理解，平常都是理論知識的學(xué)習(xí)，在此次課程設(shè)計中，真正做到了自己查閱資料、完成一個基本電路的設(shè)計。在此次的數(shù)字鐘

29、設(shè)計過程中，我更進一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。當(dāng)然，在這個過程中我也遇到了困難，通過查閱資料，相互討論，我準確地找出錯誤所在并及時糾正了，這也是我最大的收獲，使自己的實驗動手能力有了進一步的提高，讓我對以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。</p><p>　　回顧起此次設(shè)計，感慨頗多，從理論到實踐，我學(xué)到很多很多的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)到過的

30、內(nèi)容。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才是真正的知識，才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程遇到了各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計，把以前所學(xué)過的知識重新溫故，鞏固了所學(xué)的知識。</p><p>　　此次

31、的課程設(shè)計，還讓我知道了最重要的是心態(tài)，在你拿到題目時會覺得困難，但是只要充滿信心，腳踏實地，就肯定會完成的。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]張齊、朱寧西編著.《單片機系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)--基于Proteus單片機仿真和C語言編程》北京：機械工業(yè)出版社.2008年</p><p>　　[2]馬忠梅編著.《單

32、片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計（第4版）》.北京：北京航天航空大學(xué)出版社.2007年</p><p>　　[3]李學(xué)禮編著.《基于Proteus的8051單片機實例教程》電子工業(yè)出版社，2008年</p><p>　　[4]戴佳戴、衛(wèi)恒、劉博文編著.《51單片機C語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講》電子工業(yè)出版社.2008年</p><p>　　[5]侯玉寶編著.《基于Proteu

33、s的51系列單片機設(shè)計與仿真》電子工業(yè)出版社.2008年</p><p><b>　　附錄一 程序代碼</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned

34、 int</p><p>　　sbit set1=P1^0;//暫停</p><p>　　sbit set2=P1^1;//開始</p><p>　　sbit sets=P1^2;//秒設(shè)置</p><p>　　sbit setm=P1^3;//分設(shè)置</p><p>　　sbit seth=P1^4;//時設(shè)置<

35、;/p><p>　　sbit dp=P2^7;//小數(shù)點</p><p>　　uchar code table1[]={</p><p>　　0x3f,0x06,0x5b,0x4f,</p><p>　　0x66,0x6d,0x7d,0x07,</p><p>　　0x7f,0x6f,0x77,0x7c,</p>

36、;<p>　　0x39,0x5e,0x79,0x71};</p><p>　　uchar t0,hour,fen,miao,ge,shi,flag;</p><p>　　void delay(uint z) //延時子程序z的取值為這個函數(shù)的延時ms數(shù)，如delay(200);大約延時200ms</p><p><b>　　{</b&

37、gt;</p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void

38、init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01; //TMOD的值表示定時器工作方式選擇</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p>　　EA=1;

39、 //開總中斷</p><p>　　ET0=1; //允許定時器0中斷</p><p>　　TR0=1; //啟動定時器</p><p><b>　　} </b></p><p>　　void timer0() interrupt 1 //定時器0的中斷號是1</p><p><b>

40、　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　t0++;</b></p><p>　　if(t0==20)</p><p><b>　　{<

41、/b></p><p><b>　　t0=0;</b></p><p><b>　　miao++;</b></p><p>　　if(miao==60)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　miao=0;&

42、lt;/b></p><p><b>　　fen++;</b></p><p>　　if(fen==60)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　fen=0;</b></p><p><b>　　hour++

43、;</b></p><p>　　if(hour==24)</p><p><b>　　hour=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b

44、></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(uchar hour,uchar fen,uchar miao)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　shi=hour/10;</p><p>　　ge=h

45、our%10;</p><p><b>　　P3=0xfe;</b></p><p>　　P2=table1[shi];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P3=0xfd;</b></p><p>　　P

46、2=table1[ge];</p><p><b>　　dp=1;</b></p><p>　　delay(5); </p><p>　　shi=fen/10;</p><p>　　ge=fen%10;</p><p><b>　　P3=0xfb;</b></p>

47、<p>　　P2=table1[shi];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P3=0xf7;</b></p><p>　　P2=table1[ge];</p><p><b>　　dp=1;</b></p&

48、gt;<p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　shi=miao/10;</p><p>　　ge=miao%10;</p><p><b>　　P3=0xef;</b></p><p>　　P2=table1[shi];</p><p&g

49、t;<b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P3=0xdf;</b></p><p>　　P2=table1[ge];</p><p>　　delay(5); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　vo

50、id keyscan()</p><p>　　{ </p><p>　　if(set1==0)</p><p>　　{ delay(5);</p><p>　　if(set1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b

51、>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　flag=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(!set1);</p><p>　　} </p><p>　　if(flag==1

52、) </p><p>　　{ if(sets==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　if(sets==0)</p><p><b>　　{ </b><

53、/p><p><b>　　miao++;</b></p><p>　　if(miao==60)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　miao=0;</b></p><p><b>　　fen++;</b>

54、</p><p>　　if(fen==60)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　fen=0;</b></p><p><b>　　hour++;</b></p><p>　　if(hour==24)</p>

55、<p><b>　　hour=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(!sets);</p><p

56、><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(setm==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　

57、if(setm==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　fen++;</b></p><p>　　if(fen==60)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　fen=0;<

58、;/b></p><p><b>　　hour++;</b></p><p>　　if(hour==24)</p><p><b>　　hour=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}<

59、/b></p><p>　　while(!setm);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(seth==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p&

60、gt;<p>　　if(seth==0)</p><p>　　{ hour++;</p><p>　　if(hour==24)</p><p><b>　　hour=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(!se

61、th);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(set2==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　if(set2==0)</p>

62、<p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　t0=0;</b></p><p><b>　　flag=0;</b>&l

63、t;/p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(!set2);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

64、;<p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　init();</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{ display(hour,fen,miao); /