基于單片機(jī)的數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)綜合實(shí)踐報(bào)告課題名稱(chēng)： 基于單片機(jī)技術(shù)數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì) 系 部： 電子工程系 2010年 10 月 8 日目錄一、摘要4二、簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)思路52.1課題設(shè)計(jì)要求52.2設(shè)計(jì)基本原理簡(jiǎn)介5三、整體設(shè)計(jì)方案63.1硬件電路設(shè)計(jì)631.1原理圖的設(shè)計(jì)631.2 pcb板的設(shè)計(jì)73.2軟件編程73.3單片機(jī)下載8四、電路安裝與調(diào)試114.1電路的安裝1142電路的調(diào)試11五、改進(jìn)與應(yīng)用12六、參考資料12附錄13附錄一13附錄二14一、摘要近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強(qiáng)，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)，因此

2、特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。本文介紹了基于單片機(jī)的數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)，詳細(xì)討論了它從軟件上實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，重點(diǎn)在時(shí)鐘調(diào)整的方式：查詢(xún)和中斷的比較，然后，對(duì)數(shù)字鐘的穩(wěn)定性和精確性作了相關(guān)的討論。在文章的最后，給出了采用中斷方式實(shí)現(xiàn)的數(shù)字鐘的源程序。 關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，數(shù)字鐘，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，中斷abstractin recent years， with computers in the in filtration and t

3、he development of large-scale integrated circuits. scm application is steadily deepening, as it has strong function, small size, low power dissipation, low prices, reliable, easy to use features, it is particularly suited to and control of the system, increasingly widely used in automatic control, i

4、ntelligent instruments, gauges, data acquisition, military products and household appliances, and other areas, is often microcontroller as a core component to use, in light of specific hardware architecture, and application-specific software features object combine to make perfect. in this paper, ba

5、sed on single-chip digital clock design, discussed in detail from the software realize the process, focusing on the clock adjust in the way: queries and disruption of comparison, then, on the digital clock made of the stability and accuracy related discussion. in the last article, give way using int

6、errupted realize the source of the digital clock. keywords: mcu, digital clock, data buffer, interruption, timing, 二、簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)思路2.1課題設(shè)計(jì)要求 基于單片機(jī)電路，設(shè)計(jì)一個(gè)可以顯示時(shí)、分、秒的數(shù)字鐘的電路。要求如下：（1）能直接顯示時(shí)、分、秒的數(shù)字鐘，要求二十四時(shí)為一計(jì)數(shù)周期。（2）當(dāng)電路發(fā)生走時(shí)誤差時(shí)，要求電路具有校時(shí)功能，校時(shí)時(shí)伴有閃爍（3）要求電路使用單片機(jī)電路。（4）要求電源電壓+5伏。（5）要求有復(fù)位電路2.2設(shè)計(jì)基本原理簡(jiǎn)介 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)首先要保證其走時(shí)盡可能的準(zhǔn)確

7、，其次再設(shè)定其功能。 在設(shè)計(jì)中使用51系列單片機(jī)定時(shí)來(lái)完成走時(shí)并用兩組輸出口控制數(shù)碼管分別顯示時(shí)鐘的小時(shí)、分鐘、秒，利用輸入端外接復(fù)位開(kāi)關(guān)s1和調(diào)節(jié)時(shí)間開(kāi)關(guān)s2來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。該電路的原理框圖如圖1所示：數(shù)字鐘原理框圖p1.0stc89s2rcrestp0p2.0p2.5s1s2小時(shí)分鐘秒復(fù)位調(diào)時(shí)間 圖1三、 整體設(shè)計(jì)方案3.1硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路根據(jù)課題設(shè)計(jì)要求，它由以下幾個(gè)部件組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)89c52rc、電源、時(shí)分秒顯示模塊。時(shí)分秒顯示采用動(dòng)態(tài)掃描，以降低對(duì)單片機(jī)端口數(shù)的要求，同時(shí)也降低系統(tǒng)的功耗。顯示模塊中時(shí)分秒顯示驅(qū)動(dòng)、校時(shí)模塊都通過(guò)89c52rc的i/o口控制。顯示模塊中的復(fù)

8、位電路由89c52rc的reset端控制。電源部分：電源部分有二部分組成。一部分是由220v的市電通過(guò)變壓、整流穩(wěn)壓來(lái)得到+5v電壓，維持系統(tǒng)的正常工作；另一部分是由5v的電池供電，以保證停電時(shí)正常走時(shí)。正常情況下電池是不提供電能的，以保證電池的壽命。31.1原理圖的設(shè)計(jì)由此結(jié)合單片機(jī)課程學(xué)習(xí)，用potel 99 se畫(huà)出電路設(shè)計(jì)圖，如圖2所示：數(shù)字鐘原理電路圖圖2此電路中的數(shù)碼管采用的是共陽(yáng)極電路，使用單片機(jī)89c52rc的p0口和p2口控制六段數(shù)碼管的譯碼顯示時(shí)鐘的時(shí)分秒。接通電源，顯示12：59:50 。持續(xù)三秒按s2，小時(shí)閃爍可調(diào)小時(shí);再持續(xù)按三秒，分鐘閃爍可調(diào)分鐘; 再持續(xù)按三秒,秒

9、鐘閃爍可調(diào)節(jié)；最后按三秒s2即可正常走時(shí)。按一下按鈕s1電路復(fù)位，又恢復(fù)顯示顯示12：59:50。此電路只可以實(shí)現(xiàn)加一調(diào)時(shí)，記滿(mǎn)重新從0：0：0開(kāi)始計(jì)時(shí)，如此往復(fù)。31.2 pcb板的設(shè)計(jì)按照原理圖，用potel 99 se畫(huà)出pcb板的設(shè)計(jì)電路圖，如下圖所示：數(shù)字鐘pcb板的設(shè)計(jì)圖3 此pcb板采用的是雙面布線，布線方便簡(jiǎn)單，除電源線和地線采用較粗的線，其他線的粗細(xì)相同。由于時(shí)間不足所以只有電源線和地線采用手動(dòng)布線，其他都采用了自動(dòng)布線。3.2軟件編程此部分主要介紹顯示模塊，顯示模塊是實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的重要部分，在顯示時(shí)，首先將時(shí)間十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為顯示段碼，然后送往數(shù)碼管顯示。顯示段碼采用動(dòng)態(tài)掃描

10、的方式。在要求改變顯示數(shù)據(jù)的類(lèi)別時(shí)，只須改變r(jià)1（指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針）指向的十進(jìn)制數(shù)據(jù)緩沖區(qū)即可。根據(jù)要求首先畫(huà)出流程圖，程序設(shè)計(jì)的基本流程圖如下：數(shù)字鐘流程圖開(kāi)始取段碼，送到顯示緩沖區(qū)單元6位顯示完各緩沖區(qū)初始化對(duì)定時(shí)口中斷設(shè)置開(kāi)始計(jì)數(shù)顯示緩沖單元首址r0取顯示單元值，轉(zhuǎn)為段顯示碼送數(shù)據(jù)口掃描傳送數(shù)據(jù)口延時(shí)一小段時(shí)間顯示單元地址加一掃描值左移一位顯示狀態(tài)是否切換查詢(xún)讓調(diào)整位口p點(diǎn)亮yn圖4根據(jù)流程圖用keil軟件編程，采用定時(shí)器中斷t0和t1來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的顯示和調(diào)整時(shí)間。具體程序見(jiàn)附錄二。3.3單片機(jī)下載將usb轉(zhuǎn)串口線與編程器連接好，將單片機(jī)放入編程器zip1鎖緊座上（芯片缺口朝上），打開(kāi)

11、stc-isp軟件（stc_isp_v480.exe），選擇stc單片機(jī)型號(hào)，打開(kāi)要下載的程序文件，設(shè)置com號(hào)，點(diǎn)擊下載按鈕，當(dāng)出現(xiàn)給mcu上電提示時(shí)，插上usb取電線，進(jìn)行正常下載。stc-isp軟件示意圖圖5在選擇com端口時(shí)看設(shè)備管理器端口的usb-serial ch340顯示com為多少就選擇多少。如圖6所示：com端口查看示意圖圖6單片機(jī)在下載時(shí)如的擺放方法下圖所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)擺放示意圖圖7四、電路安裝與調(diào)試4.1電路的安裝電路的安裝要求如下：（1） 列出除元器件清單。（2） 元器件成型：腳的間距=板上孔距。元件兩邊留下的長(zhǎng)度一致，彎折不要是直角（即有一定的弧度，防止折斷管腳）（3）

12、插裝元件：插對(duì)位置、方向，元件插序由低到高分批。元件要橫平豎直。（4） 焊接：烙鐵預(yù)熱焊盤(pán)和引腳；左手送入焊錫絲；當(dāng)焊錫溶化時(shí)，提起焊錫絲；再提起烙鐵；（焊錫應(yīng)正好把焊盤(pán)覆蓋，不能太多也不能太少）焊點(diǎn)的要求：焊點(diǎn)要圓而光滑，不毛刺，不虛焊。（5） 剪腳：預(yù)留12mm。（6） 修整：修整焊點(diǎn)，整理元件。42電路的調(diào)試接上由220v的市電通過(guò)變壓、整流穩(wěn)壓來(lái)得到+5v電壓，即可看到如圖8所示的顯現(xiàn)，如不是則出現(xiàn)了故障，需先排除故障再進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試步驟如下：長(zhǎng)按“s2”鍵（約3秒）松開(kāi)，第一第二位數(shù)碼管閃爍，此時(shí)輕按“s2”鍵，可設(shè)置“時(shí)” （023），再長(zhǎng)按“s2”鍵（約3秒）松開(kāi)，第三第四位數(shù)碼

13、管閃爍，此時(shí)輕按“s2”鍵，可設(shè)置“分” （059）， 再長(zhǎng)按“s2”鍵（約3秒）松開(kāi)，第五第六位數(shù)碼管閃爍，此時(shí)輕按“s2”鍵，可設(shè)置“秒” （059），如此循環(huán)。設(shè)置完成后再長(zhǎng)按“s2”鍵（約3秒）松開(kāi)即進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。按s1恢復(fù)顯示12：59：50秒，完成調(diào)試。數(shù)字鐘成果圖圖8五、 改進(jìn)與應(yīng)用在日常生活中我們?nèi)辈涣藭r(shí)鐘的陪伴，此電路的設(shè)計(jì)只是顯示時(shí)間，在日常生活的運(yùn)用中可以添加整點(diǎn)報(bào)時(shí)和鬧鐘的功能。還可以添加下面兩個(gè)功能：（1）跑表功能：按ms 顯示時(shí)間，以中斷啟動(dòng)或停止計(jì)時(shí)在判斷顯示跑表功能后，啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器t1，用類(lèi)似走時(shí)程序的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)跑表功能。參考中斷程序t0 編寫(xiě)。這樣會(huì)增加

14、中斷程序t1 的復(fù)雜程度。（2）倒計(jì)時(shí)功能：可設(shè)定任意時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)利用前述預(yù)置時(shí)間等的辦法來(lái)預(yù)置倒計(jì)時(shí)的時(shí)間，利用類(lèi)似跑表功能的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能。這樣同樣會(huì)增加中斷程序t1 的復(fù)雜程度。六、參考資料1 單片機(jī)原理及應(yīng)用 李建忠 編著 西安電子科技大學(xué)出版 2002年2月2 單片機(jī)中級(jí)教程 張俊謨 編著 北京航空航天大學(xué)出版 2000年1月3 單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) 江力 編著 清華大學(xué)出版社4、8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材 陳明熒 編著 清華大學(xué)出版社5、單片機(jī)原理及接口技術(shù) 余錫存、曹?chē)?guó)華 編著 西安電子科技大學(xué)出版社6、mcs-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 張毅剛、修林成、胡振江 編著 哈爾濱

15、工業(yè)大學(xué)出版社附錄附錄一數(shù)字鐘元器件明細(xì)表品名型號(hào)規(guī)格設(shè)計(jì)序號(hào)封裝功能焊接注意事項(xiàng)碳膜電阻100r1,r4，r7,r11,r14,r17axial0.4集電極限流焊錫應(yīng)正好把焊盤(pán)盤(pán)覆蓋，不能太多也不能太少，有正負(fù)極性之分的元器件焊接時(shí)要注意方向公共端也需要注意。碳膜電阻5.1kr3,r6,r9,r12,r16,r19axial0.4基極偏置電阻碳膜電阻2kr2,r5,r8,r11,r15,r18axial0.4基極偏置電阻碳膜電阻200r13axial0.4分壓碳膜電阻1kr20axial0.4分壓排阻10krn1sip9上拉電阻圓片瓷介電容30pc9,c11rad0.1微調(diào)平衡獨(dú)石電容0.1

16、uc7,c10rad0.1充放電濾波電解電容100uf/25vc6,c8rb.2/.4上電復(fù)位二極管in4148d2diode0.4整流穩(wěn)壓二極管5.1v/1wd1diode穩(wěn)壓三極管s8550q1，q2，q3，q4，q5，q6to-92b驅(qū)動(dòng)集成電路hd74ls244u4dip20緩沖驅(qū)動(dòng)單片機(jī)89c52rcu5dip40控制電路數(shù)碼管共陽(yáng)u1dip-10動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管共陽(yáng)u3dip-20動(dòng)態(tài)顯示晶振11.0592mx1rad0.3產(chǎn)生振蕩頻率小方鍵sw-pbs1sw復(fù)位小方鍵sw-pb s2sw調(diào)整時(shí)間電源插座con3jp2sip3接+5v電源直插座con3jp3sip3接+5v電源pcb

17、板11.43cm*6.15cm*0.08cm串線口一根表一附錄二單片機(jī)程序data_segsegmentdata;定義一個(gè)data段stacksegmentidata;定義一個(gè)堆棧段bit_segsegmentbit;定義一個(gè)位段bkeybitp1.0;idleconstequ50rseg stackds10h ;16個(gè)字節(jié)的堆棧rsegdata_seg;開(kāi)始data_seg段buffer:ds6;6個(gè)字節(jié)的顯示緩沖區(qū)ms50:ds1;50ms計(jì)數(shù)ms250:ds1;250ms計(jì)數(shù)sec:ds1 ;秒min:ds1 ;分hour:ds1;時(shí)ms50_1:ds1;存放多少個(gè)50ms,用于記錄按鍵

18、時(shí)間setpos:ds1;設(shè)置位置setpos1:ds1;需要屏蔽的數(shù)碼管rsegbit_segbidle:dbit1;省電模式btwinkle:dbit1;當(dāng)前設(shè)置位置閃爍csegat0;相當(dāng)于小匯編的orgljmpmaincsegat000bh;定時(shí)器t0中斷處理入口地址ljmpint_timer0csegat001bh;定時(shí)器t1中斷處理入口地址ljmpint_timer1csegat0100hmain:movsp,#stack-1;堆棧clrbidleclrbtwinklemovms50,a;清零ms50movms250,amovhour,#12;設(shè)定初值: 12:59:50movmi

19、n,#59movsec,#50movth0,#60;定時(shí)中斷計(jì)數(shù)器初值movtl0,#176;定時(shí)250nsmovtmod,#11h;定時(shí)器0,1：方式一movie,#8ah;中斷初始化，ea=1，et0=1, et1 = 1setbtr0;開(kāi)定時(shí)器t0movsetpos,#0ffh;main1:acalladjustbuffer;調(diào)整顯示緩沖區(qū)main2:acallkey;調(diào)用鍵掃描acalldisplayjnbf0,main2clrf0sjmpmain1;需要刷新顯示時(shí)間;中斷服務(wù)程序int_timer0:movtl0,#176+5movth0,#60push01hmovr1,#ms50i

20、ncr1;50ms單元加1cjner1,#5,exitintmovr1,#0;恢復(fù)初值incr1mova,setposcjnea,#0ffh,int_timer0_1sjmpint_timer0_2int_timer0_1:cplbtwinklesjmpexitint1int_timer0_2:incr1cjner1,#4,exitintmovr1,#0;恢復(fù)初值incr1incr1;秒加1cjner1,#60,exitint1movr1,#0incr1incr1;分加1cjner1,#60,exitint1movr1,#0incr1incr1;時(shí)加1cjner1,#24,exitint1mo

21、vr1,#0exitint1:setbf0exitint:pop01hreti;中斷服務(wù)程序int_timer1:movtl0,#176+5movth0,#60incms50_1retihextobcd:movb,#10divabmovr0,bincr0movr0,aincr0retadjustbuffer:movr0,#buffermova,secacallhextobcdmova,minacallhextobcdmova,houracallhextobcdret;顯示display:jnbbidle,display3ret;省電模式display3:pushbpushaccpushdplp

22、ushdphpush00hmovr0,#buffermovb,#0fehmovdptr,#seg_tabdisplay1:mova,r0movca,a+dptr;取段碼movp0,amova,bjnbbtwinkle,display4orla,setpos1 display4:movp2,a;選種數(shù)碼管calldelay1msmova,brlajnbacc.6,display2movb,aincr0sjmpdisplay1display2:pop00hpopdphpopdplpopaccpopbretseg_tab:db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h;

23、段碼db080h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8eh db0ffh,0bfh;延時(shí)1msdelay1ms:pushaccmova,#230djnzacc,$mova,#230djnzacc,$popaccret;設(shè)置功能setfuntab:ajmpnoset;不需要調(diào)整ajmpsethour;調(diào)整小時(shí)ajmpsetmin;調(diào)整分鐘ajmpsetsec;調(diào)整秒鐘noset:clrbtwinkleret;不在設(shè)置狀態(tài)sethour:inchourmova,hourcjnea,#24,sethour1movhour,#0sethour1:sjmpsetfun1setmin:incminmova,mincjnea,#60,setmin1movmin,#0setmin1:sjmpsetfun1setsec