單片機課程設(shè)計實驗報告+基于單片機的數(shù)字時鐘+含完整實驗代碼

1、單片機課程設(shè)計報告基于單片機的數(shù)字時鐘姓名： 班級：學(xué)號：一、 前言利用實驗板上的4個LED數(shù)碼管，設(shè)計帶有鬧鈴、秒表功能的數(shù)字時鐘。功能要求：a) 計時并顯示（LED）。由于實驗板上只有4位數(shù)碼管，可設(shè)計成顯示“時分”和顯示“分秒”并可切換。b) 時間調(diào)整功能。利用4個獨立按鈕，實現(xiàn)時鐘調(diào)整功能。這4個按鈕的功能為工作模式切換按鈕（MODE），數(shù)字加（INC），數(shù)字減（DEC）和數(shù)字移位（SHITF）。c) 定鬧功能。利用4個獨立按鈕設(shè)定鬧鐘時間，時間到以蜂鳴器響、繼電器動作作為鬧鈴。d) 秒表功能。最小時間單位0.01秒。二、 硬件原理分析1. 電源部分 電源部份采用兩種輸入接口（如上圖）

2、。a) 外電源供電，采用2.1電源座，可接入電源DC5V，經(jīng)單向保護D1接入開關(guān)S1。b) USB供電，USB供電口輸入電源也經(jīng)D1單向保護，送到開關(guān)S1。 注：兩路電源輸入是并連的，因此只選擇一路就可以了，以免出問題。 S1為板子工作電源開關(guān)，按下后接通電源，提供VCC給板子各功能電路。電路采用兩個濾波電容，給板子一個更加穩(wěn)定的工作電源。LED為電源的指示燈，通電后LED燈亮。2. 蜂鳴器 蜂鳴器分為有源和無源兩種，有源即兩引腳有一個直流電源就可以長鳴，無源則需要一個1K左右的脈沖才可以蜂鳴，因此對于按鍵的提示音及報警蜂鳴使用有源來得方便。有源也可以當(dāng)無源使用，而無源則不能當(dāng)有源使用，當(dāng)然用

3、有源蜂鳴器作音樂發(fā)聲會失真厲害。如上圖：單片機P15輸出高低電平經(jīng)R21連接三極管B極，控制三極管的導(dǎo)通與截止，從而控制蜂鳴器的工作。低電平時三極管導(dǎo)通，蜂鳴器得電蜂鳴，高電平時三極管截止，蜂鳴器失電關(guān)閉蜂鳴。3. 數(shù)碼管 電路使用一個四位共陽型數(shù)碼管，四個公共陽級由三極管放大電流來驅(qū)動，三極管由P10-P13控制開與關(guān)。數(shù)碼管的陰級由P0口經(jīng)過電阻限流連接。 例如，要十位的數(shù)碼管工作，P12輸出0，使三極管Q12導(dǎo)通，8腳得電，當(dāng)P0口相應(yīng)位有輸出0時，點亮相應(yīng)的LED燈組合各種字符數(shù)字。4. 獨立鍵盤如上圖，由六個按鍵組成，每個按鍵的一端連接IO口，另一端直接連接GND（0電位）。六個按鍵

4、分別接入P37-P32，只要按下按鍵，相應(yīng)位的IO口位將被拉為低電平（0），程序可以判斷相應(yīng)位是否為0來確認(rèn)按鍵己按下。5. 動態(tài)顯示 動態(tài)顯示驅(qū)動電路是單片機應(yīng)用中最常用的顯示方式。 動態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的8個筆劃段的同名段連在一起，而每一個顯示器的公共極COM是各自獨立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于COM端。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms），但由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定

5、的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。 動態(tài)掃描顯示必須由CPU不斷地調(diào)用顯示程序，才能保證持續(xù)不斷的顯示。在實際工作中，當(dāng)然不可能只顯示，這樣在兩次調(diào)用顯示程序之間的時間間隔就不一定了，如果時間間隔比較長，就會使顯示不連續(xù)。三、 軟件設(shè)計l 主程序?qū)存I1設(shè)定為功能選擇鍵，每按一次按鍵1，進入相應(yīng)的功能模式。l 分秒顯示分秒顯示模式下，數(shù)碼管顯示時鐘時間的分和秒。當(dāng)按鍵1按下后，進入下一模式。l 時分顯示時分顯示模式下，數(shù)碼管顯示時鐘時間的時和分。當(dāng)按鍵1按下后，進入下一模式。l 時間調(diào)整時間調(diào)整模式下，僅調(diào)整時鐘的時、分。數(shù)碼管閃爍的為當(dāng)前調(diào)整的位子，按鍵2為加，按鍵3為減，按鍵4為移位鍵。l 鬧鐘鬧

6、鐘模式下，可設(shè)置鬧鐘的時、分。數(shù)碼管閃爍的為當(dāng)前調(diào)整的位子，按鍵2為加，按鍵3為減，按鍵4為移位鍵。當(dāng)鬧鐘時間調(diào)整完畢之后，按下按鍵5，確認(rèn)鬧鐘時間。隨后等待時鐘時間到達鬧鐘時間。時鐘時間到達鬧鐘時間后，蜂鳴器工作。l 秒表秒表模式下，按下按鍵4，秒表開始計時；再次按下按鍵4，秒表暫停。按下按鍵2或按鍵3，秒表清零。四、 軟件調(diào)試在軟件調(diào)試過程中碰到了很多問題。其中比較重要的幾個問題如下：1、時鐘調(diào)整子程序中，時、分的十位數(shù)、個位數(shù)加減不符合常識。比如在加減時，小時可以達到27、28等數(shù)值，而這是不符合常識的。在查看代碼后發(fā)現(xiàn)，可以在加、減過程中設(shè)置if函數(shù)判斷當(dāng)前所處位置，調(diào)整當(dāng)前數(shù)值所能達

7、到的最大值或最小值。修改后代碼如下：else if(keyval=0xbf) /按鍵2 加if(pos=0)dispbufpos+;if(dispbufpos=3)dispbufpos=0;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1)dispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;if(dispbuf0=2)dispbufpos+;if(dispbufpos>=4)dispbufpos=0;else if(pos=2)dispbufpos+;if(dispbufpos=6)dispbufpos=0;else if(pos=3)d

8、ispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;else if(keyval=0xdf) /按鍵3 減 if(pos=0)if(dispbufpos=0)dispbufpos=2;else dispbufpos-;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;else dispbufpos-;if(dispbuf0=2)if(dispbufpos>=4&&dispbufpos<=9)dispbufpos=3;else if(dispbufpos=0)di

9、spbufpos=3;else dispbufpos-;else if(pos=2)if(dispbufpos=0)dispbufpos=5;else dispbufpos-;else if(pos=3)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;else dispbufpos-;2、秒表模式下，無法很好地區(qū)分當(dāng)前計時所達到的具體數(shù)值。在秒的個位數(shù)位子設(shè)置一個小數(shù)點，使秒表的顯示更加直觀。修改后代碼如下：在程序開始處，添加如下代碼：unsigned char code segtab_dot=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,

10、0x10;/帶小數(shù)點的數(shù)碼管代碼 在void t0int(void) interrupt 1 using 1之中添加如下代碼：if(mode=4&&P1=0xfd)/秒表處顯示小數(shù)點的if語句P0=segtab_dotdispbufdispindex;elseP0=segtabdispbufdispindex;3、在秒表運行一遍后，進入其他模式操作完畢，再次進入秒表模式下發(fā)現(xiàn)秒表無法清零。檢查代碼后發(fā)現(xiàn)，在鬧鐘模式下，進入秒表模式時，未對秒表清零。修改后代碼如下：if(keyval=0x7f)/1號按鍵 模式 進入秒表模式mode=4;old_ss=0;old_ms=0;mia

11、obiao_ss=old_ss;miaobiao_ms=old_ms;dispbuf0=miaobiao_ss/10;dispbuf1=miaobiao_ss%10;dispbuf2=miaobiao_ms/10;dispbuf3=miaobiao_ms%10;clocksing=0;附完整實驗代碼：/*基于單片機的數(shù)字時鐘 功能：時鐘、鬧鐘、秒表模式0：時鐘顯示模式-分、秒模式0下，數(shù)碼管顯示時鐘時間-分、秒。按鍵說明：按鍵1：選擇下一模式。模式1：時鐘顯示模式-時、分模式1下，數(shù)碼管顯示時鐘時間-時、分。按鍵說明：按鍵1：選擇下一模式。模式2：時鐘調(diào)整模式模式2下，調(diào)整時鐘時間，僅調(diào)整時、

12、分時間。按鍵說明：按鍵1：選擇下一模式。按鍵2：增加選中數(shù)碼管的數(shù)值。按鍵3：減少選中數(shù)碼管的數(shù)值。按鍵4：移位鍵，按鍵選擇下一數(shù)碼管。模式3：鬧鐘模式模式3下，設(shè)置鬧鈴時間之后，等時鐘到達相應(yīng)時間，發(fā)出鈴聲。按鍵說明：按鍵1：選擇下一模式。按鍵2：增加選中數(shù)碼管的數(shù)值。按鍵3：減少選中數(shù)碼管的數(shù)值。按鍵4：移位鍵，按鍵選擇下一數(shù)碼管。按鍵5：設(shè)置鬧鈴時間后，按鍵確認(rèn)，數(shù)碼管顯示當(dāng)前時鐘時間。模式4：秒表模式模式4為秒表模式，可記錄0-59秒。最小時間單位為0.01秒。按鍵說明：按鍵1：選擇下一模式。按鍵2：清除秒表當(dāng)前數(shù)值。按鍵3：清除秒表當(dāng)前數(shù)值。按鍵4：開始、暫停秒表。*/#includ

13、e <reg52.h>unsigned char dispbuf4=0,0,0,0;unsigned char code segtab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/不帶小數(shù)點的數(shù)碼管代碼unsigned char code segtab_dot=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/帶小數(shù)點的數(shù)碼管代碼unsigned char code bittab=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;unsigned char dispindex;uns

14、igned char mode;unsigned char pos;unsigned char keyval;unsigned char hh,mm,ss;unsigned char miaobiao_ms=0,miaobiao_ss=0;/秒表unsigned char old_ms,old_ss;/保存秒表時間unsigned char clock_hh,clock_mm;/用于存放所設(shè)鬧鐘時間unsigned int clock_shanshuo;/用于控制鬧鐘調(diào)整時間時是否閃爍 0：閃爍 1：不閃爍sbit clocksing=P15;/鬧鐘所用蜂鳴器unsigned int cnt;

15、/用于10ms轉(zhuǎn)1s計數(shù)unsigned char cnt1;/用于10ms轉(zhuǎn)0.5s處計數(shù)（用于閃爍）unsigned char cnt2;/用于秒表處計時unsigned char keyscan(void);void delay(unsigned int t);void keypro(void);bit flash;/*主函數(shù)*/void main(void)TMOD=0x11;TH0=(0-2000)/256;TL0=(0-2000)%256;ET0=1;TR0=1;TH1=(0-2000)/256;TL1=(0-2000)%256;ET1=1;TR1=0;/秒表 先不開EA=1;mo

16、de=0;hh=02;mm=03;ss=15;while(1)if(mode=3)if(hh=clock_hh)if(mm=clock_mm)clocksing=0;elseclocksing=1;elseclocksing=1;if(keyscan()=0xff) continue;keypro();/*鍵掃描程序*/unsigned char keyscan(void)P3=0xff;keyval=P3;if(keyval=0xff) return 0xff;delay(10000);if(keyval!=P3) return 0xff;else while(P3!=0xff);retur

17、n keyval;/*時鐘中斷及顯示程序*/void t0int(void) interrupt 1 using 1TH0=(0-2000)/256;/2msTL0=(0-2000)%256;P0=0xff;P1=0xff;P1=bittabdispindex;if(mode=4&&P1=0xfd)/秒表處顯示小數(shù)點的if語句P0=segtab_dotdispbufdispindex;elseP0=segtabdispbufdispindex;if(dispindex=pos)&&(flash=1)&&(mode=2|(mode=3&&a

18、mp;clock_shanshuo=0)/閃爍控制程序P0=0xff;P1=0xf0;dispindex+;dispindex=dispindex&0x03;cnt+;cnt1+;if(cnt1>=250)/0.5ms閃爍cnt1=0;flash=flash;if(cnt>=500)/2ms*500=1scnt=0;ss+;if(ss>=60)ss=0;mm+;if(mm>=60)mm=0;hh+;if(hh>=24)hh=0;if(mode=0)dispbuf0=mm/10;dispbuf1=mm%10;dispbuf2=ss/10;dispbuf3=s

19、s%10;else if(mode=1|(mode=3&&clock_shanshuo=1)dispbuf0=hh/10;dispbuf1=hh%10;dispbuf2=mm/10;dispbuf3=mm%10; /*按鍵選擇，進入不同模式*/void keypro(void)switch(mode)case 0:/顯示分秒if(keyval=0x7f)mode=1;dispbuf0=hh/10;dispbuf1=hh%10;dispbuf2=mm/10;dispbuf3=mm%10;break;case 1:/顯示時分if(keyval=0x7f) mode=2;dispbu

20、f0=hh/10;dispbuf1=hh%10;dispbuf2=mm/10;dispbuf3=mm%10;break;case 2:/時間調(diào)整(只調(diào)整時分) if(keyval=0x7f) /按鍵1調(diào)整模式進入鬧鐘模式mode=3;clock_hh=0;clock_mm=0;clock_shanshuo=0;hh=dispbuf0*10+dispbuf1; /保存調(diào)整后的時間mm=dispbuf2*10+dispbuf3;dispbuf0=clock_hh/10;/顯示鬧鐘的初始時間dispbuf1=clock_hh%10;dispbuf2=clock_mm/10;dispbuf3=cloc

21、k_mm%10;TR0=1;else if(keyval=0xbf) /按鍵2 加if(pos=0)dispbufpos+;if(dispbufpos=3)dispbufpos=0;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1)dispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;if(dispbuf0=2)dispbufpos+;if(dispbufpos>=4)dispbufpos=0;else if(pos=2)dispbufpos+;if(dispbufpos=6)dispbufpos=0;else if(pos=3)dispb

22、ufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;else if(keyval=0xdf) /按鍵3 減 if(pos=0)if(dispbufpos=0)dispbufpos=2;else dispbufpos-;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;else dispbufpos-;if(dispbuf0=2)if(dispbufpos>=4&&dispbufpos<=9)dispbufpos=3;else if(dispbufpos=0)dispbu

23、fpos=3;else dispbufpos-;else if(pos=2)if(dispbufpos=0)dispbufpos=5;else dispbufpos-;else if(pos=3)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;else dispbufpos-;else if(keyval=0xef) /按鍵4 移位pos+;pos=pos&03;break;case 3:/鬧鐘模式if(keyval=0x7f) /按鍵1調(diào)整模式進入秒表模式mode=4;old_ss=0;old_ms=0;miaobiao_ss=old_ss;miaobiao_ms=old_

24、ms;dispbuf0=miaobiao_ss/10;dispbuf1=miaobiao_ss%10;dispbuf2=miaobiao_ms/10;dispbuf3=miaobiao_ms%10;else if(keyval=0xbf)/按鍵2加clock_shanshuo=0;if(pos=0)dispbufpos+;if(dispbufpos=3)dispbufpos=0;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1)dispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;if(dispbuf0=2)dispbufpos+;if(disp

25、bufpos>=4)dispbufpos=0;else if(pos=2)dispbufpos+;if(dispbufpos=6)dispbufpos=0;else if(pos=3)dispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;else if(keyval=0xdf)/按鍵3 減clock_shanshuo=0;if(pos=0)if(dispbufpos=0)dispbufpos=2;else dispbufpos-;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;el

26、se dispbufpos-;if(dispbuf0=2)if(dispbufpos>=4&&dispbufpos<=9)dispbufpos=3;else if(dispbufpos=0)dispbufpos=3;else dispbufpos-;else if(pos=2)if(dispbufpos=0)dispbufpos=5;else dispbufpos-;else if(pos=3)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;else dispbufpos-;else if(keyval=0xef)/按鍵4移位clock_shanshuo=0;pos+;pos=pos&03;else if(keyval=0xf7) /按鍵5設(shè)置鬧鐘時間clock_shanshuo=1;clock_hh=dispbuf0*10+dispbuf1; /保存所設(shè)鬧鐘時間clock_mm=dispbuf2*10+dispbuf3;dispbuf0=hh/10;dispbuf1=hh%10;dispbuf2=mm/10;dispbuf3=mm%10;break;case 4:/秒表模式if(keyval=0x7f) /按鍵1調(diào)整模式進入時鐘顯示模式mode=0;TR1=0; /關(guān)閉秒表dispbuf0=mm/10;dispbuf1=mm%1