檢測理論及應(yīng)用課程設(shè)計8位電子時鐘課程設(shè)計

1、 檢測理論及應(yīng)用 課程設(shè)計題 目 時鐘計時器 學(xué)院(部) 工業(yè)制造學(xué)院 專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 學(xué)生姓名 劉婭 學(xué) 號 20121011412* 年級 2012級1班 指導(dǎo)教師 職稱 碩士 2014 年 12 月 7 日摘 要時鐘是人類日常生活必不可少的工具，本設(shè)計從日常生活中常見的事物入手，通過對電子時鐘的設(shè)計，讓我們認識到單片機已經(jīng)深入到我們生活的每個領(lǐng)域，該設(shè)計不僅可以鍛煉我們的動手能力，而且可以加深我們對單片機的認識和激發(fā)我們對未知科學(xué)領(lǐng)域的探索。本文利用單片機實現(xiàn)數(shù)字時鐘計時功能的主要內(nèi)容。它體積小，成本低、功能強、使用方便、可靠性高等一系列優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。本

2、次設(shè)計采用獨立式按鍵進行時間調(diào)整，其中stc89c52是核心元件，同時采用數(shù)碼管led動態(tài)顯示“時”，“分”，“秒”的現(xiàn)代計時裝置。與傳統(tǒng)機械表相比，它具有走時精確,顯示直觀等特點。它的計時周期為24小時，顯滿刻度為“23時59分59秒”。該系統(tǒng)同時具有硬件設(shè)計簡單、工作穩(wěn)定性高、價格低廉等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：stc89c52 ； led數(shù)碼管。目錄設(shè)計要求11設(shè)計方案12系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計22.1單片機的選擇及引腳功能介紹22.2顯示電路設(shè)計42.3電源電路設(shè)計43控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計53.1主程序流程圖53.2鬧鐘時間設(shè)定功能程序54系統(tǒng)功能調(diào)試與整體指標64.1軟件調(diào)試與分析64.2性能分析65

3、元器件及元器件介紹76總結(jié)與思考及致謝8參考文獻9附錄 程序10電路27電子時鐘的設(shè)計設(shè)計要求利用單片機作為控制核心，完成一個時鐘計時器。具體要求如下：(1)采用8位led數(shù)碼顯示時、分、秒，開機流動顯示學(xué)號。(2)時制式為24小時制，k1選擇模式。(3)按鍵k1進行時鐘調(diào)時 、調(diào)分、調(diào)年、調(diào)月、調(diào)日,鬧鐘調(diào)時、調(diào)分,均以按下k1鍵的次數(shù)進行模式改變，調(diào)整的位相應(yīng)閃爍，閃爍時按k2鍵相應(yīng)加1，k3則減1。(4)正常顯示時鐘時，按住k2不放顯示年月日，松開顯示時鐘。(5)正常顯示時鐘時，按下k3切換到秒表模式，此時k2鍵對秒表進行控制，k3鍵則為復(fù)位鍵，再按k3退出該模式。(6)k0對鬧鐘起啟停

4、控制。1設(shè)計方案此方案采用單片機內(nèi)部定時器t0、t1進行計時、計數(shù)，stc89s52實時控制。外部用按鍵進行模式選擇，時鐘調(diào)整。2系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計2.1單片機的選擇及引腳功能介紹stc89c52具有如下特點：40個引腳（引腳圖如圖四所示），4k bytes flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，stc89c52rc設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工

5、作，而ram定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖 2 stc89c52芯片引腳圖引腳功能介紹：vcc（40）：5v； gnd（20）：接地； p0口（3932）：p0口為8位漏極開路雙向i/o口，每引腳可吸收8個ttl門電流； p1口（18）：p1口是從內(nèi)部提供上拉電阻器的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收和輸出4個ttl門電流； p2口（2128）：p2口為內(nèi)部上拉電阻器的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收和輸出4個tt

6、l門電流； p3口（1017）：p3口是8個帶內(nèi)部上拉電阻器的雙向i/o口，可接收和輸出4個ttl門電流，p3口也可作為at89c51的特殊功能口； rst（9）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時，要保持rst引腳2個機器周期的高電平時間； ale/prog（30）：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)，在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6，它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的，要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過1個ale脈沖； psen（29）：外部程序存儲器的選通信號。在由外

7、部程序存儲器取指期間，每個機器周期2次psen有效，但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這2次有效的psen信號將不出現(xiàn)； ea/vpp（31）：當(dāng)ea保持低電平時，外部程序存儲器地址為（0000hffffh）不管是否有內(nèi)部程序存儲器。flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）； xtal1（19）：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入；xtal2（18）：來自反向振蕩器的輸出。2.2顯示電路設(shè)計單片機中通常用七段led構(gòu)成字型“8”，另外，還有一個小數(shù)點發(fā)光二極管以顯示小數(shù)位！這種顯示器有共陰和共陽兩種！發(fā)光二極管的陽極連在一起的（公共端）稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱

8、為共陰極顯示器。一位顯示器由8個發(fā)光二極管組成，其中，7個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個筆劃（段），a_g,另一個小數(shù)點為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時，該段筆畫即亮；不加電壓則暗。為了保護各段led不被損壞，需外加限流電阻。由于共陰極連接需加驅(qū)動，故在這里我采用的是共陽陽極連接。以8位共陰極led為例，各led公共陰極接低電平，若向各控制端a,b,，g,dp順次送入高平信號，便可進行顯示。共陰極7段led顯示數(shù)字0 f、文字、符號及小數(shù)點的編碼（a段為最地位，dp點為最高位）。 圖 3 2.3電源電路設(shè)計在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)

9、備唯一能量來源，它的設(shè)計思路是根據(jù)我們以前學(xué)過的模電電子技術(shù)，要想得到我們所要的+6v輸出電壓，就需將交流220v的電壓經(jīng)過變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分。3控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1主程序流程圖本設(shè)計中主程序主要實現(xiàn)顯示的初始化和調(diào)用各子程序工作的功能，讀取時間的子程序主要實現(xiàn)初始化，時間信息的采集和顯示段碼的碼的存取。分別對各個器件的功能進行編程設(shè)計，根據(jù)主程序流程圖（如下）進行全面的分析。設(shè)計中計時主要以定時器t0中斷完成，定點鬧鈴使用峰鳴器來完成。當(dāng)端口有開關(guān)按下時，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能程序。其主程序執(zhí)行流程圖如下圖9：圖4 主程序流程圖3.2鬧鐘時間設(shè)定功能程序在時鐘狀態(tài)下，觸

10、發(fā)外中斷1時，進入鬧鐘時間設(shè)定模式，且不影響t0計時器的功能狀態(tài)，在鍵盤上輸入對應(yīng)的數(shù)字進行時間設(shè)定。當(dāng)分別按下調(diào)節(jié)時鐘、分鐘和秒鐘的個位時，時間自動確定，鬧鐘時間只精確到分鐘。鬧鐘時間設(shè)定流程圖如圖11所示：圖11 鬧鐘時間設(shè)定流程圖4系統(tǒng)功能調(diào)試與整體指標4.1軟件調(diào)試與分析軟件調(diào)時在keil c51編譯器下進行，源程序編譯及仿真調(diào)試應(yīng)分段或以子程序為單位逐個進行，最后生成hex文件，并且能夠完美仿真。4.2性能分析按照設(shè)計程序分析，led顯示器動態(tài)掃描的頻率為167hz，實際使用觀察時完全沒有閃爍。由于計時中斷程序中加了中斷延時誤差處理，所以實際計時精度非常高，可滿足多種場合的應(yīng)用需要。

11、5元件及元件介紹8位數(shù)碼管：8位數(shù)碼管屬于led發(fā)光器件的一種。led發(fā)光器件一般常用的有兩類：數(shù)碼管和點陣。8位數(shù)碼管又稱為8字型數(shù)碼管。分為8段：a、b、c、d、e、f、g、p。其中p為小數(shù)點。數(shù)碼管常用的有10根管腳，每一段有一根管腳，另外兩根管腳位一個數(shù)碼管的公共端，兩根之間相互連通。用單片機驅(qū)動led數(shù)碼管有很多方法，按顯示方法分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。前者：顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所有要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不在控制led，直到下一次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的cpu時間少。靜態(tài)顯示中，每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的io接口，該接口用于

12、筆劃段字型代碼。這樣單片機只要把要顯示的字型代碼發(fā)送到接口電路。該字段可以顯示發(fā)送的字型。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機再發(fā)送新的字形碼。后者：是用其接口電路把所有顯示器的8個筆劃段a-h同名端連在一起，而妹妹一個顯示器的公共極com各自獨立的受控制。cpu向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接受到相同的字形碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于公共端，而這一段是有io扣控制的，由單片機決定何時顯示哪一位。電容器：通常簡稱其容納電荷的本領(lǐng)為電容，用字母c表示。電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路，能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。極性電容：有極性電容是指電

13、解電容一類的電容。它是由陽極的鋁箔和陰極的電解液分別形成兩個電極，有陽極鋁箔上產(chǎn)生的一層氧化鋁膜作為電介質(zhì)的電容，由于這種結(jié)構(gòu)，使其具有極性，當(dāng)電容正接的時候，氧化鋁膜會由于電化反應(yīng)而保持穩(wěn)定，當(dāng)反接的時候，氧化鋁層會表薄，使電容容易被擊穿損壞，所以電解電容在電路中必須注意極性，普通的電容是無極性的，也可以把兩個電解電容陽極或者陰極相對串連形成無極性電解電容。晶振：是指一塊石英晶體上按一定方位切下薄片，石英晶體振蕩器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振；而在封裝內(nèi)部添加ic組成振蕩電路的晶體元件成為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。電阻：在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對電流阻礙

14、作用的大小。導(dǎo)體電阻越大，表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻會導(dǎo)致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。三極管：全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件，其作用是把微弱信號放大成幅值較大的電信號，也用作無觸點開關(guān)晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大的作業(yè)，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的pn結(jié)，兩個pn結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有pnp和npn兩種。按鍵：控制作用蜂鳴器：是一種一體化結(jié)構(gòu)的電

15、子訊響器，采用電流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子廠品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。6總結(jié)與思考及致謝在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助之下，我完成了此次單片機課程設(shè)計。從開始接到課題要求到時鐘的實現(xiàn)，再到論文的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)。在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前

16、一個必不少的過程。這次時鐘計時器設(shè)計的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做設(shè)計是要用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破。通過設(shè)計，我在老師的精心指導(dǎo)和嚴格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實踐能力。最后，再一次感謝我的老師.，老師嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次時鐘計時器設(shè)計的每個環(huán)節(jié)，都離不開老師您的細心指導(dǎo)。我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。參考文

17、獻1 張毅剛.單片機原理及接口技術(shù) m.北京：人民郵電出版社， 20112 張毅剛.單片機原理及應(yīng)用 m.北京：高等教育出版社，20043 張毅剛.單片機原理及應(yīng)用 m.北京：高等教育出版社，20104 張毅剛.單片機原理及應(yīng)用設(shè)計 m.北京：電子工業(yè)出版社，2008附錄：程序#include unsigned char led12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x00; /用一維數(shù)組定義-9、橫杠、全滅unsigned char num12=2,0,1,2,1,0,1,1,4,1,2,7 ;unsigned c

18、har a8; unsigned char second=0,minute=0,hour=0,year=0,mon=1,day=1,day1,hsec,sec_m,min_m,n,temp1;unsigned char minute1=0,hour1=0;unsigned char b8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/掃描unsigned char k=0;unsigned int temp; / 記錄毫秒為秒的變量unsigned char m,s_flag;/m是模式，更新時間的種模式加上正常模式s_flag閃爍標志sbit k0=p37

19、; /k0是鬧鐘起停標志位sbit k1=p30;sbit k2=p31;sbit k3=p32;sbit beep=p33;void delay(unsigned n) /0.2毫秒 int x,y; for(x=0;xn;x+) for(y=0;y24;y+); void init1() s_flag=0; /閃爍標志位 tmod=0x10; /定時器以方式定時 th1=0xfc; tl1=0x18; ea=1; /打開總中斷 et1=1; /允許定時器中斷 tr1=1; /開啟定時器(開始定時計數(shù)) void init0() tmod=0x01; /定時器以方式定時 th0=0xff;

20、tl0=0xff; ea=1; /打開總中斷 et0=1; /允許定時器中斷 tr0=0; /關(guān)閉定時器(關(guān)閉定時計數(shù)) void display_led() /流動顯示學(xué)號int x;char l,a,m;for(a=0;a21;a+)x=a-8;for(l=0;l6;l+)for(m=0;m=0&x12) p1=lednumx;else p1=led11;delay(20);x+;x-=8;void display() /顯示時鐘及顯示調(diào)節(jié)位 switch(m)case 0: a0=ledhour/10;a1=ledhour%10;a2=led10;a3=ledminute/10;a4=l

21、edminute%10;a5=led10;a6=ledsecond/10;a7=ledsecond%10; break;case 1:if(s_flag=1)a0=ledhour/10;a1=ledhour%10;elsea0=led11;a1=led11;a2=led10;a3=ledminute/10;a4=ledminute%10;a5=led10;a6=ledsecond/10;a7=ledsecond%10;break;case 2:a0=ledhour/10;a1=ledhour%10;a2=led10;if(s_flag=1)a3=ledminute/10;a4=ledminut

22、e%10;elsea3=led11;a4=led11;a5=led10;a6=ledsecond/10;a7=ledsecond%10;break; case 3:if(s_flag=1) a0=ledyear/10; a1=ledyear%10; else a0=led11; a1=led11; a2=led10; a3=ledmon/10; a4=ledmon%10; a5=led10; a6=ledday/10; a7=ledday%10;break; case 4:a0=ledyear/10;a1=ledyear%10;a2=led10;if(s_flag=1)a3=ledmon/10

23、;a4=ledmon%10;elsea3=led11;a4=led11;a5=led10;a6=ledday/10;a7=ledday%10;break; case 5:a0=ledyear/10;a1=ledyear%10;a2=led10;a3=ledmon/10; a4=ledmon%10;a5=led10;if(s_flag=1) a6=ledday/10; a7=ledday%10; else a6=led11; a7=led11;break;case 6:if(s_flag=1)a0=ledhour1/10;a1=ledhour1%10;elsea0=led11;a1=led11;

24、a2=led10;a3=ledminute1/10;a4=ledminute1%10;a5=led10;a6=led11;a7=led11;break;case 7:a0=ledhour1/10;a1=ledhour1%10;a2=led10;if(s_flag=1)a3=ledminute1/10;a4=ledminute1%10;elsea3=led11;a4=led11;a5=led10;a6=led11;a7=led11; void key_prc()/時鐘和鬧鐘調(diào)節(jié) if(k1=0) delay(10);/延時去抖 if(k1=0) /按k1進行模式切換 m+;if(m=8) m=0

25、;while(!k1);/等待按鍵釋放 if(m!=0) switch(m) case 1: /模式-調(diào)時 if(k2=0)delay(10);/延時去抖 if(k2=0) /加鍵按下 if(hour 0) hour-;else hour=23; while(!k3); break; case 2: /模式-調(diào)分 if(k2=0)delay(10);if(k2=0) if(minute0) minute-;else minute=59; while(!k3); break; case 3: /模式-調(diào)年 if(k2=0) delay(10); if(k2=0) if(year0) year-;

26、 else year=99; while(!k3); break;case 4: /模式-調(diào)月 if(k2=0) delay(10); if(k2=0) if(mon1) mon-; else mon=12; while(!k3); if(year%4=0&mon=2)day1=29;/閏年2月為29天 if(year%4!=0&mon=2)day1=28;/非閏年2月為28天 if(mon=4|mon=6|mon=9|mon=11)day1=30; if(mon=1|mon=3|mon=5|mon=7|mon=8|mon=10|mon=12)day1=31; break; case 5: /

27、模式-調(diào)日 if(k2=0) delay(10); if(k2=0) if(day1) day-; else day=day1; while(!k3); break; case 6: /模式-鬧鐘調(diào)時 if(k2=0)delay(10); if(k2=0) if(hour10) hour1-; else hour1=23; while(!k3); break; case 7: /模式-鬧鐘調(diào)分 if(k2=0)delay(10); if(k2=0) if(minute10) minute1-; else minute1=59; while(!k3); break; void display_r

28、q() /年月日顯示 if(k2=0) delay(10); if(k2=0) a0=ledyear/10; a1=ledyear%10; a2=led10; a3=ledmon/10; a4=ledmon%10; a5=led10; a6=ledday/10; a7=ledday%10; while(!k2); /等待按鍵釋放void key_prc2() /秒表模式轉(zhuǎn)換 if(m=0) if(k3=0) delay(10);/延時去抖 if(k3=0) /按k3進行模式切換 n+;if(n=2) n=0;while(!k3);/等待按鍵釋放 void display_sec() /秒表顯示 if(n=1) a0=ledmin_m/10; a1=ledmin_m%10; a2=led10; a3=ledsec_m/10; a4=ledsec_m%10; a5=led10; a6=ledhsec/10; a7=ledhsec%10; if(k2=0)delay(10);/延時去抖 if(k2=0) /加鍵按下 tr0=!tr0