基于單片機的簡易數(shù)字鐘

1、課程設(shè)計說明書（2012 /2013學(xué)年第 二 學(xué)期）課程名稱 ： 單片機應(yīng)用 題 目 ： 基于單片機的簡易數(shù)字鐘 專業(yè)班級 ： 自動化10-自動化（3）班 學(xué)生姓名 ： 倪明飛 學(xué) 號： 100412329 指導(dǎo)教師 ： 韓昱 苗敬利等 設(shè)計周數(shù) ： 2周 設(shè)計成績 ： 2013年 6 月 26 日6基于單片機的數(shù)字鐘課程設(shè)計報告摘要目錄第1章 緒 論1.1 課題背景 11.2 課題來源 21.3 本章小結(jié) 2第2章 相關(guān)器件的結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51的結(jié)構(gòu) 32.2 CD451142.3 7段數(shù)碼管62.4 三極管結(jié)構(gòu)72.5 本章小結(jié)8第3章 總體設(shè)計方案3.1 原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù)83.

2、2技術(shù)要求83.3 器件清單83.4 設(shè)計方案93.5 總電路原理圖9第4章 電路的硬件設(shè)計4.1 復(fù)位電路104.2 時鐘電路114.3 按鍵電路114.4 整點報時電路124.5 數(shù)碼管顯示電路134.6 本章小結(jié)14第5章 電路的軟件設(shè)計115.1軟件程序內(nèi)容155.2 軟件流程圖 155.3定時程序設(shè)計175.3.1實時時鐘實現(xiàn)的基本方法175.3.2 實時時鐘程序設(shè)計步驟175.4程序說明185.5 本章小結(jié)18第6章 系統(tǒng)仿真6.1 PROTUES軟件介紹186.2 電子鐘系統(tǒng)PROTUES仿真18第7章 調(diào)試與功能說明7.2 系統(tǒng)性能測試與功能說明207.3 系統(tǒng)時鐘誤差分析20

3、7.1硬盤調(diào)試207.4 軟件調(diào)試問題及解決20第8章 結(jié)論與展望158.1 結(jié)束語218.2 單片機的發(fā)展趨勢21參考文獻23附錄23致謝35摘要單片機自1976年由Intel公司推出MCS-48開始，迄今已有二十多年了。由于單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。單片機的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、PC機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。本論文基于單片機原理技術(shù)介紹了一款于MCS-51芯片作為核心控制器的單片機簡易數(shù)字鐘的

4、設(shè)計與制作，包括硬件電路原理的實現(xiàn)方案設(shè)計、軟件程序編輯的實現(xiàn)、數(shù)字鐘正常工作的流程、原理圖仿真實現(xiàn)、硬件實物的安裝制作與硬件實物的調(diào)試過程。該單片機數(shù)字電子鐘采用LED 數(shù)碼管能夠準(zhǔn)確顯示時間（顯示格式為：時時，分分），可隨時進行時間調(diào)整，時間可采用24 小時制顯示。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供開發(fā)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域關(guān)鍵詞：單片機 ；數(shù)字電子鐘 ；數(shù)碼管 第1章 緒 論1.1 課題背景單片機自1976年由Intel公司推出MCS-48開始，迄今已有二十多年了。由于單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點，目前已

5、經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。單片機的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、PC機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。單片機有兩種基本結(jié)構(gòu)形式:一種是在通用微型計算機中廣泛采用的，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲器，目前的單片機以采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開的結(jié)構(gòu)為多。20世紀(jì)80年代中期以后，Intel公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把8051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家，如ATMEL、PHILI

6、PS、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。這些廠家生產(chǎn)的芯片是MCS-51系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說是與MCS-51指令系統(tǒng)兼容的單片機。這些兼容機與8051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOS工藝，因而，常用80C51系列來稱呼所有具有8051指令系統(tǒng)的單片機，它們對8051單片機一般都作了一些擴充，更有特點。其功能和市場競爭力更強，不該把它們直接稱呼為MCS-51系列單片機，因為MCS只是Intel公司專用的單片機系列型號。MCS-51系列及80C51單片機有多種品種。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有些區(qū)別。目前使用的MCS-51系列單片機及其兼容產(chǎn)品通常

7、分成以下幾類：基本型、增強型、低功耗型、專用型、超8位型、片內(nèi)閃爍存儲器型。1.2 課題來源現(xiàn)代生活的人們越來越重視起了時間觀念，可以說是時間和金錢劃上了等號。對于那些對時間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來說，時間的不準(zhǔn)確會帶來非常大的麻煩，所以以數(shù)碼管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀數(shù)快、時間準(zhǔn)確顯示到秒。而機械式的依賴于晶體震蕩器，可能會導(dǎo)致誤差。數(shù)字鐘往往是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式機械鐘。在這次設(shè)計中，我們采用LED數(shù)碼管顯示時、分，以24小時計時方式，根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進

8、行顯示，用12MHz的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定時器計數(shù)。在此次設(shè)計中，電路具有顯示時間的其本功能，還可以實現(xiàn)對時間的調(diào)整。數(shù)字鐘是其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費的喜愛，因此得到了廣泛的使用。1.3 本章小結(jié)本文介紹的設(shè)計是針對教學(xué)所用的單片機，可以完成教學(xué)所需的功能，也可以達到實驗要求。第2章 相關(guān)器件的結(jié)構(gòu)2.1 MCS-51的結(jié)構(gòu)MCS-51單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM/EPROM）、并行I/O口、串行口

9、、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（SFR）。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。單片機的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。 電源: VCC - 芯片電源，接+5V； VSS - 接地端 時鐘: XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線: 控制線共有4根， ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖 ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸

10、入編程脈沖。 PSEN:外ROM讀選通信號。 RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。 VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。 EA/Vpp :內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。 Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 I/O線 80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。2.2 CD 4511CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器

11、，特點：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動LED顯示器。6FS電子資料網(wǎng)CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動器。其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應(yīng)加高電平。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。ag是

12、7 段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時，a段消隱；顯示數(shù)“9”時，d段消隱，所以顯示6、9這兩個數(shù)時，字形不太美觀 圖3是 CD4511和CD4518配合而成一位計數(shù)顯示電路，若要多位計數(shù)，只需將計數(shù)器級聯(lián)，每級輸出接一只 CD4511 和 LED 數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時可使用300的限流電阻。6FS電子資料網(wǎng)CD4511的工作原理 6FS電子資料網(wǎng)1.CD4511的工作真值表 如下表6FS電子資料網(wǎng)表3-2 CD 4511的真值表 6FS電子資料網(wǎng)

13、2.鎖存功能 6FS電子資料網(wǎng)譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)。 當(dāng)LE為“0”電平導(dǎo)通，TG2截止；當(dāng)LE為“1”電平時，TG1截止，TG2導(dǎo)通，此時有鎖存作用。6FS電子資料網(wǎng)（3）譯碼 6FS電子資料網(wǎng)CD4511譯碼用兩級或非門擔(dān)任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù) 6FS電子資料網(wǎng)據(jù)B、C進行組合，得出四項，然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或非門譯碼。 6FS電子資料網(wǎng)（4）消隱 6FS電子資料網(wǎng)BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使B端輸出為低電平，字形消隱。消隱控制電路。6FS電子資料網(wǎng)消隱輸出J的電平為 6FS電子資料網(wǎng)J=

14、（C+B）D+BI6FS電子資料網(wǎng) 如不考慮消隱BI項，便得J=（B+C）D6FS電子資料網(wǎng)據(jù)上式，當(dāng)輸入BCD代碼從1010-1111時，J端都為“1”電平，從而使顯示器中的字形消隱。6FS電子資料網(wǎng)2.3 7段數(shù)碼管LED數(shù)碼管及引腳圖資料7段LED數(shù)碼管是利用7個LED（發(fā)光二極管）外加一個小數(shù)點的LED組合而成的顯示設(shè)備，可以顯示09等10個數(shù)字和小數(shù)點，使用非常廣泛，它的外觀如下：這類數(shù)碼管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同接點com，而每個LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點）；共陰極則是把所有LED的陰極連接到共同接點com，

15、而每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點），如下圖所示。圖中的8個LED分別與上面那個圖中的ADP各段相對應(yīng)，通過控制各個LED的亮滅來顯示數(shù)字。2.4 三極管三極管的基本結(jié)構(gòu)是兩個反向連結(jié)的pn接面，如圖1所示，可有pnp和npn 兩種組合。三個接出來的端點依序稱為射極（emitter, E）、基極（base, B）和集 極（collector, C），名稱來源和它們在三極管操作時的功能有關(guān)。圖中也顯示出 npn與pnp三極管的電路符號，射極特別被標(biāo)出，箭號所指的極為n型半導(dǎo)體， 和二極體的符號一致。在沒接外加偏壓時，兩個pn接面都會形成耗盡區(qū)，將中性的p型區(qū)和n型區(qū)

16、隔開。晶體三極管的用途主要是交流信號放大，直流信號放大和電路開關(guān)。使用晶體管作放大用途時，必須在它的各電極上加上適當(dāng)極性的電壓，稱為“偏置電壓”簡稱“偏壓”， 又“偏置偏流”。電路組成上叫偏置電路。晶體管各電極加上適當(dāng)?shù)钠秒妷褐?，各電極上便有電流流動。 通過發(fā)射極的電流稱為“射極電流”，用IE表示；通過基極的電流稱為“基極電流”，用IB表示；通過集電極的電流稱為“集極電流”，用IC表示。2.5 本章小結(jié) 本章介紹了一些基本器件結(jié)構(gòu)，MCS-51，7段數(shù)碼管，三極管。只有了解這些器件的結(jié)構(gòu)、功能，才可以更好地更簡潔地設(shè)計電路。第3章 總體設(shè)計方案3.1原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù)本次課程設(shè)計的任務(wù)是采

17、用AT89S51作為控制單元，實現(xiàn)數(shù)字鐘的設(shè)計。（1）設(shè)計鍵盤輸入電路（2）設(shè)計顯示電路（3）合理分配地址，編寫系統(tǒng)程序（4）利用Protel設(shè)計硬件電路原理圖和PCB圖（5）軟硬件聯(lián)機調(diào)試3.2技術(shù)要求設(shè)計一臺以MCS-51為核心的簡易數(shù)字鐘。用p2口控制4只段碼管，四位數(shù)碼管顯示小時和分鐘，中間的那個點來區(qū)分小時和分鐘；每秒用一個LED閃爍一下；用了四個按鍵，分別是：選擇鍵，確認(rèn)鍵，加1鍵和減1鍵。時間要精準(zhǔn)，整點報時，聲音間隔一秒，并且可以調(diào)整時間、調(diào)整閃爍提示。3.3器件清單電阻： 200（1個） 330（7個）4.7K(1個) 470（1個）1K (5個) 10K(4個)按鍵開關(guān)：5

18、個電容：30pF （2個）電解電容：22F（1個）晶振:6MHZ（1個）CD4511: (1個)三極管：NPN（4個） PNP(1個)共陰極數(shù)碼管：（4個）底座：DIP40（2個）DIP16（1個）萬能電路板：1個AT89S51（1片）導(dǎo)線若干 3.4設(shè)計方案數(shù)字鐘實際上是一個對標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進行計數(shù)的計數(shù)電路。標(biāo)準(zhǔn)的頻率時間信號必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定，通常使用石英晶體振蕩電路構(gòu)成數(shù)字鐘。本次課程設(shè)計的內(nèi)容是設(shè)計一個數(shù)字鐘，由單片機通過編輯的程序控制電路，實現(xiàn)顯示時、分的一個電子時鐘。并且可以通過按鍵選擇調(diào)整時鐘時間，以及暫停的功能。按鍵輸入單元控制單元MCS-C51P1.4-P1.7顯示單元P

19、0.0-P0.3按鍵單元P2.4-P2.7譯碼單元報時單元P0.4圖3-1 電路方框圖3.5電路原理圖第4章 電路的硬件設(shè)計4.1 復(fù)位電路 MCS-51單片機的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它

20、的輸出在每個機器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時鐘頻率選用6MHz時，C取22F，Rs約為200，Rk約為1K。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。常用的復(fù)位電路如下圖所示：圖 復(fù)位電路圖4.2 時鐘電路時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本文用的是內(nèi)部時鐘方式。電路圖如下：MCS-51單片機內(nèi)部有一個用

21、于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。4.3 按鍵電路 按鍵的開關(guān)狀態(tài)通過一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過程在相應(yīng)的I/O端口形成一個負(fù)脈沖。閉合和釋放過程都要經(jīng)過一定的過程才能達到穩(wěn)定，這一過程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動。抖動持續(xù)時間的常長短與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般在5-10ms之間。為了避免CPU多次處理按鍵的一次閉合，應(yīng)采用措施消除抖動。本文采用的是獨立式按鍵，直接用I/O口線構(gòu)成單個按鍵電路，每個按鍵占用一條I/O口線，每

22、個按鍵的工作狀態(tài)不會產(chǎn)生互相影響。 電路圖如下：輸入信號主要是各種模式選擇和調(diào)整信號，由按鍵開關(guān)提供。 在本實驗中主要用用P0口輸入按鍵信號，對于P0口，由于其存在高阻狀態(tài)，為了實現(xiàn)開關(guān)功能，給其添加上拉電阻。P0.0能選擇鍵，按鍵選擇要調(diào)整的時十位、時個位、分十位或分個位。 P0.1字“+“鍵，按一下則對應(yīng)的數(shù)字加1。P0.2字“-”鍵，按一下則對應(yīng)的數(shù)字減1。 P0.3能確認(rèn)鍵， 。4.4 整點報時電路電路圖如下：4.5 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管顯示器成本低，配置靈活，與單片機接口簡單，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 數(shù)碼管的工作原理用CD4511實現(xiàn)LED與單片機的并行接口方法如圖所示。數(shù)碼

23、管共陰極接單片機P0口輸出的片選信號選擇點亮的數(shù)碼管，從而達到了顯示輸出動態(tài)顯示的效果。由于CD4511的驅(qū)動電流，數(shù)碼管共陰極不用外加三極管或者74LS245等裝置驅(qū)動數(shù)碼管。當(dāng)P2口低4位某位置1時，與其相連的三極管導(dǎo)通，集電極為低電平，因為是共陰極數(shù)碼管，所以與該三極管相連的數(shù)碼管選通，顯示P2口輸出的數(shù)。4.6本章小結(jié)本章介紹的是本設(shè)計的硬件結(jié)構(gòu)，單片機的相關(guān)I/O口輸入輸出就可以實現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。還介紹了單片機的復(fù)位電路和時鐘電路。第5章 電路的軟件設(shè)計5.1 軟件程序內(nèi)容本設(shè)計的軟件程序包括主程序、中斷子程序、整點報時子程序、時鐘顯示子程序和延時子程序等等。另外由于電路中有四個按

24、鍵，還另外設(shè)計了防抖動程序來防止干擾。5.2 軟件流程圖軟件程序整個流程圖如下：開始初始化是是否按時間確認(rèn)鍵切換時間表選擇鍵選擇被調(diào)時間否調(diào)整時間是是否與時間表時間匹配調(diào)用揚聲器程序否T0中斷服務(wù)子程序重置T0定時初值1s到？Y秒加11min到？Y分加1，秒清零1小時到？Y分清零，秒清零NNN返回5.3 定時程序設(shè)計單片機的定時功能也是通過計數(shù)器的計數(shù)來實現(xiàn)的，此時的計數(shù)脈沖來自單片機的內(nèi)部，即每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖，也就是每經(jīng)過1個機器周期的時間，計數(shù)器加1。如果MCS-51采用的12MHz晶體，則計數(shù)頻率為1MHz，即每過1us的時間計數(shù)器加1。這樣可以根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間，也可

25、以根據(jù)定時時間的要求計算出計數(shù)器的初值。MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器具有4種工作方式，其控制字均在相應(yīng)的特殊功能寄存器中，通過對特殊功能寄存器的編程，可以方便的選擇定時器/計數(shù)器兩種工作模式和4種工作方式。定時器/計數(shù)器工作在方式0時，為13位的計數(shù)器，由TLX(X=0、1)的低5位和THX的高8位所構(gòu)成。TLX低5位溢出則向THX進位，THX計數(shù)溢出則置位TCON中的溢出標(biāo)志位TFX.當(dāng)定時器/計數(shù)器工作于方式1，為16位的計數(shù)器。本設(shè)計單片機定時器，所以MCS-51內(nèi)部的定時器/計數(shù)器被選定為定時器工作模式，計數(shù)輸入信號是內(nèi)部時鐘脈沖，每個機器周期產(chǎn)生一個脈沖使計數(shù)器增1。5.3.1

26、實時時鐘實現(xiàn)的基本方法時鐘的最小計時單位是秒，但使用定時器的方式1，最大的定時時間也只能達到131ms。我們可把定時器的定時時間定為50ms。這樣，計數(shù)溢出20次即可得到時鐘的最小計時單位：秒。而計數(shù)20次可以用軟件實現(xiàn)。秒計時是采用中斷方式進行溢出次數(shù)的累積，計滿20次，即得到秒計時。從秒到分，從分到時是通過軟件累加并進行比較的方法來實現(xiàn)的。要求每滿1秒，則“秒”單元中的內(nèi)容加1；“秒”單元滿60，則“分”單元中的內(nèi)容加1；“分”單元滿60，則“時”單元中的內(nèi)容加1；“時”單元滿24，則將時、分、秒的內(nèi)容全部清零。5.3.2 實時時鐘程序設(shè)計步驟（1）選擇工作方式，計算初值；（2）采用中斷方

27、式進行溢出次數(shù)累計；（3）從秒分時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)的；（4）時鐘顯示緩沖區(qū)：時鐘時間在方位數(shù)碼管上進行顯示，為此在內(nèi)部RAM中要設(shè)置顯示緩沖區(qū)，共4個地址單元。顯示緩沖區(qū)從左到右依次存放時、分?jǐn)?shù)值；（5）主程序：主要進行定時器/計數(shù)器的初始化編程，然后反復(fù)調(diào)用顯示子程序的方法等待中斷的到來。（6）中斷服務(wù)程序：進行計時操作（7）加1子程序：用于完成對時、分的加操作，中斷服務(wù)程序在分、時加1時共有三種條調(diào)用加1子程序，包括三項內(nèi)容：合字、加1并進行十進制調(diào)整、分字。5.4程序說明在整個系統(tǒng)中，在單片機的30H、31H中存儲當(dāng)前時間的小時、分鐘。由于要用數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時間，必須用到

28、分字和合字，因此在33H、34H、35H和36H中存儲當(dāng)前時間的時十位、時個位、分十位、分個位，方便顯示。本設(shè)計有由四個輕觸按鍵組成的小鍵盤，這些按鍵可以任意改變當(dāng)前的狀態(tài)。按功能移位鍵一次，表示當(dāng)前要校對小時的十位；按第二次，表示當(dāng)前校對的是小時的個位；按第三次，則表示校對的是分鐘的十位；第四次，表示的校對的是分鐘的個位。按下數(shù)字“+” 鍵和數(shù)字“-”鍵可在當(dāng)前校對的數(shù)字上相應(yīng)加上1或者減去1。5.5 本章小結(jié) 這一章介紹了本設(shè)計的軟件設(shè)計，所有的功能在流程圖里清晰的表現(xiàn)了出來，體現(xiàn)了設(shè)計的合理性、可實現(xiàn)性。第6章 系統(tǒng)仿真6.1 PROTUES軟件介紹Proteus軟件是Labcenter

29、 Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。6.2 數(shù)字鐘鐘系統(tǒng)PROTUES仿真用PROTUES軟件，根據(jù)數(shù)字鐘的原理圖，畫出仿真圖，得到的圖如下所示。第7章 調(diào)試與功能說明單片機應(yīng)用系統(tǒng)

30、的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是他們并不能完全分開。一般的方法是排除明顯的硬件故障，再進行綜合調(diào)試，排除可能的軟/硬件故障。7.1 硬盤調(diào)試拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬用表測其數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應(yīng)先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確。若一切正常，方可在斷電的情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬用表的探針放到單片機接電源的引腳上檢測一下，看是否符合要求。7.2 系統(tǒng)性能測試與功能說明走時：默認(rèn)為走時狀態(tài)，按24小時制分別顯示“時時-分分”，有

31、2個“-”動態(tài)顯示，時間會按實際時間以秒為最少單位變化。走時調(diào)整：按kmin對分進行調(diào)整，按一下加一分；按khour對時進行調(diào)整，按一下加一小時，從而達到快速設(shè)定時間的目的。 7.3 系統(tǒng)時鐘誤差分析時間是一個基本物理量，具有連續(xù)、自動流逝、不重復(fù)等特性。我國時間基準(zhǔn)來自國家授時中心，人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r鐘就是以一定的精度與該基準(zhǔn)保持同步的。結(jié)合時間概念和誤差理論，可以定義電子鐘的走時誤差S=S1-S2,S1表示程序?qū)嶋H運行計算所得的秒；S2表示客觀時間的標(biāo)準(zhǔn)秒。S>0時表示電子鐘秒單元數(shù)值刷新滯后，即走時誤差為“慢”；反之，S<0表示秒單元數(shù)值的刷新超前，即走時誤差為“快”。本次設(shè)計

32、的單片機電子鐘系統(tǒng)中，其誤差主要來源包括晶體頻率誤差，定時器溢出誤差，延遲誤差。晶體頻率產(chǎn)生震蕩，容易產(chǎn)生走時誤差；定時器溢出的時間誤差，本應(yīng)這一秒溢出，但卻在下一秒溢出，造成走時誤差；延遲時間過長或過短，都會造成與基準(zhǔn)時間產(chǎn)生偏差，造成走時誤差。7.4 軟件調(diào)試問題及解決軟件程序的調(diào)試一般可以將重點放在分模塊調(diào)試上，統(tǒng)調(diào)是最后一環(huán)。軟件調(diào)試可以采取離線調(diào)試和在線調(diào)試兩種方式。前者不需要硬件仿真器，可借助于軟件仿真器即可；后者一般需要仿真系統(tǒng)的支持。本次課題，Keil軟件來調(diào)試程序，通過各個模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。第8章 結(jié)論與展望8.1 結(jié)束語學(xué)習(xí)的時候只

33、是做過幾次很簡單的實驗，現(xiàn)在知道要做課程設(shè)計并拿到題目時，才發(fā)現(xiàn)原來我們學(xué)的欠缺太多。通過這次課程設(shè)計我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了；才能夠?qū)⒄n本知識與實踐相整合，理論知識服務(wù)于教學(xué)實踐，以增強自己的動手能力。這個實驗十分有意義 我獲得很深刻的經(jīng)驗。通過這次課程設(shè)計，我們知道了理論和實際的距離，也知道了理論和實際想結(jié)合的重要性，也從中得知了很多書本上無法得知的知識。我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實際教學(xué)中的實際問題為目的，還要以實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實踐結(jié)合的方式，理論

34、的問題，也就是實踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強我們的動手能力和解決問題的能力。8.2 單片機的發(fā)展趨勢 自單片機出現(xiàn)至今，單片機技術(shù)已走過了幾十年的發(fā)展路程?？v觀幾十年來單片機發(fā)展歷程可以看出，單片機技術(shù)的發(fā)展以微處理器（MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，拉動廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，表現(xiàn)出比微處理器更具個性的發(fā)展趨勢：1.采用先進結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)高性能在過去的一段時間內(nèi)，單片機的指令運行速度一直在10MIPS以下，這對于應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)的單片機來說是足夠了，但當(dāng)單片機被應(yīng)用在通訊及DSP領(lǐng)域作為高速運算、編碼或解碼時，就會出現(xiàn)因指令運行

35、速度不夠而限制單片機應(yīng)用的情形，因此提高單片機指令運行速度已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。2.進一步降低功耗、基于80C51的飛利浦低功率、低系統(tǒng)成本微控制器51LPC系列是業(yè)界推動單片機向低功耗方向發(fā)展的主導(dǎo)單片機系列之一。51LPC系列單片機采用以下三種方法降低功耗：（1）使系統(tǒng)進入空閑模式，在空閑模式下，只有外圍器件在工作，任意的復(fù)位及中斷均可結(jié)束空閑模式；（2）使系統(tǒng)進入低功耗模式，在低功耗模式下，振蕩器停止工作，是功耗降到最?。?）使系統(tǒng)進入低電壓EPROM操作；EPROM包含了模擬電路，當(dāng)Vcc高于4V時，可通過軟件使這些模擬電路掉電以降低功耗，在上電情況下可使系統(tǒng)退出該模式。3.采用

36、Flash Memory隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷進步，MPU的Flash版本逐漸替代了原有的OTP版本。Flash MPU具有以下優(yōu)點：與多次可編程的窗口式EPROM相比，F(xiàn)lash MPU的成本要低得多；在系統(tǒng)編程能力以及產(chǎn)品生產(chǎn)方面提供了靈活性，因為Flash MPU可在編程后面再次以新代碼重新編程；可減少已編程器件的報廢和庫存；有助于生產(chǎn)廠商縮短設(shè)計周期，使終端用戶產(chǎn)品和、更具有競爭力。4.集成更多功能及兼容性目前單片機的另一個發(fā)展趨勢是在芯片上集成更多的功能。如模擬功能，包括模擬比較器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等。具體表現(xiàn)在：兼容性作為設(shè)計的第一考慮；額外的新的特點是透明的；使用同一種編程

37、器；OTP使器件快速提升及標(biāo)準(zhǔn)化成為可能。5.強抗干擾能力不斷加強抗干擾能力是單片機進一步發(fā)展的必然趨勢。ST Microelectronics公司推出的ST62系列單片機在這方面是佼佼者，其優(yōu)良的抗干擾能力使得許多大公司將其應(yīng)用在系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件上。許多單片機開發(fā)商也正朝著這個方向努力。6.朝系列化、全面化方向發(fā)展各大單片機開發(fā)商在增加產(chǎn)品功能的同時效力于形成產(chǎn)品的系列化=全面化，以滿足各種控制領(lǐng)域的要求，這也是單片機發(fā)展的趨勢之一。日本TOSHBA公司開發(fā)了從4位到64位的多系列單片機，日立公司也有從4.位到32位的單片機，目前還沒有哪個廠家生產(chǎn)的單片機比東芝公司的種類多。隨著單片機性能的

38、不斷提高，不斷的克服和彌補自身的不足。在各種控制領(lǐng)域，單片機將擁有更加廣闊的使用天地。在很長的一段時間內(nèi)，它將一直是工程設(shè)計人員的首選控制芯片之一。參考文獻1 權(quán)明富,齊佳音,舒華英.客戶價值評價指標(biāo)體系設(shè)計J.南開管理評論,2004,7(3):17-18.2 張景元.基于單片機的多用途定時器的設(shè)計與實現(xiàn).電子工程師2000年第8期3 李洪濤.一種單片機控制的定時打鈴器.電子世界.1990年第2期 4 何業(yè)軍 李超.基于單片機控制的高精度定時打鈴器的設(shè)計.電子技術(shù).2001年第7期5 關(guān)宗安 仲叢久.基于單片機實現(xiàn)的多路定時控制器的設(shè)計.沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報.2004年6月.第21卷第3期6

39、ATMEL.Microcontroller Data book.20027 Mark1.Montrose.PRINTED Circuit Board Design Techniques for EMC compliance.IEE Press series.20008 范立南.單片微機接口與控制技術(shù).沈陽：遼寧大學(xué)出版社.19969 張友德.單片微型機原理、應(yīng)用與實踐.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.199210李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)，北京：北京航空航天大學(xué)出版社.199311何希慶,高偉.MCS-51單片機原理、實驗、實例M.山東:山東大學(xué)出版社.198912張毅剛,彭喜源，潭曉昀.

40、MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.199713胡漢才.單片機原理及接口技術(shù)M，北京：清華大學(xué)出版社.199614余永權(quán)，單片機與家用電器智能化設(shè)計M.北京：電子工業(yè)出版社.199515房小翠，王金鳳.單片微型計算機與機電接口技術(shù)M.北京國防工業(yè)出版社.200216皮紅梅,李英順.單片機開發(fā)中的定時方法.沈陽石油化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報.2002年12月17Maxim公司.Newreleases Data Book 1996附 錄連接方法：P1口與JP5，P0口與J12，P2口與J16， 用8PIN排線連接 * * * */#include <reg52.h>#

41、define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table=0xC0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0x0c,0xbf; /*0-F、滅（16）、P.-*/uchar t0,t1,min,hour,function,a0,a1,a2,a3;bit shan;void delay(uint count) ;uchar keychuli();uchar key();void display(uc

42、har,uchar,uchar,uchar);void send();void ini();void chuli();/*主函數(shù)*void main()ini();while(1)display( 16, 16, 16, 17); /沒有鍵按下是俠士P.if(key()=1) /當(dāng)k1按下后則定時器驅(qū)動時鐘開始走TR0=1;function=1;shan=0;while(1)send(); / 送數(shù)display(a0, a1, a2, a3); / 顯示chuli(); /處理/*初始化程序*voidini()TMOD=0x01,TH0=0x3c,TL0=0xb0;TH1=0x3c,TL1=

43、0xb0; / 定時50ms中斷一次EA=1,ET0=1,TR0=0;ET1=1;TR1=0;/*鍵值處理程序*void chuli()switch(key()case 0:break;case 1:/ 當(dāng)按鍵k1按下后function+;/ 判斷按下的次數(shù)switch(function)case 1:TR0=1;TR1=0;shan=0;break;/一次條秒同時閃爍case 2:/兩次調(diào)分同時閃爍case 3:/三次調(diào)分同時閃爍case 4:TR0=0;TR1=1;shan=1;break;/四次跳出調(diào)整狀態(tài)時鐘繼續(xù)走時case 5:function=1;TR0=1;TR1=0;shan=

44、0;break;/輪流循環(huán)break;case 2: /k2鍵上調(diào)switch(function) case 1:break;/case 2:sec+;if(sec=60)sec=0;break;case 3:min+;if(min=60)min=0;break;case 4:hour+;if(hour=24) hour=0;break;break; case 4: /k3鍵下調(diào)switch(function)case 1:break;/case 2:sec-;if(sec=255) sec=59;break;case 2:min-;if(min=255) min=59;break;case 3:h