獨(dú)立按鍵數(shù)字電子鐘

1、方案一獨(dú)立鍵盤數(shù)字電子鐘 電科0902班 組長：祁俐俐 組員：吉才 韓江 蔡楊 蘇欣 李程 付磊 2012年7月12日獨(dú)立鍵盤數(shù)字電子鐘一、電子鐘設(shè)計(jì)目的1、 學(xué)習(xí)數(shù)字電子鐘的原理和實(shí)現(xiàn)方法。2、 掌握鍵盤的控制原理和編程方法。 3、 掌握51單片機(jī)定時(shí)器與中斷的使用。4、 掌握LED數(shù)碼管顯示的原理及編程方法。 二 電子鐘設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘，要求可進(jìn)行時(shí)、分、秒顯示，最大顯示時(shí)間為23:59:59，,并且具有時(shí)間調(diào)整、鬧鈴、啟動(dòng)、暫停和清零（復(fù)位）等功能?？梢酝瓿梢韵聨c(diǎn)功能： 1）六個(gè)LED上實(shí)現(xiàn)正常的時(shí)間顯示，24小時(shí)制 2）實(shí)現(xiàn)時(shí)間的正確調(diào)節(jié) 3）鬧鐘的定時(shí)及到時(shí)間之后的音樂響

2、鈴4）獨(dú)立鍵盤，設(shè)有暫停鍵，啟動(dòng)鍵，清零鍵，時(shí)調(diào)整鍵，分調(diào)整鍵，秒調(diào)整鍵，鬧鐘鍵。三 設(shè)計(jì)方案規(guī)劃與選定 根據(jù)要求采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，AT89C51 單片機(jī)是一款低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KB在線可編程（ISP）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS- 51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。這樣，既能做到經(jīng)濟(jì)合理又能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。在程序方面，采用分塊設(shè)計(jì)的方法，這樣既減小了編程難度、使程序易于理解，又能便于添加各項(xiàng)功能。程序可分為鬧鐘的音樂程序、時(shí)間顯示程序、鬧鐘顯示程序、調(diào)時(shí)顯示、定時(shí)程序，走時(shí)程序，

3、復(fù)位的模塊化的程序。硬件接線圖如圖所示：原理分析如下：主程序：執(zhí)行主程序，按照得到的的1到7鍵值轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序去執(zhí)行相應(yīng)的功能。模塊一：時(shí)間顯示模塊：用51單片機(jī)的6個(gè)LED七段數(shù)碼管，依次分別顯示時(shí)，分，秒，中間用小數(shù)點(diǎn)分開。正常走時(shí)時(shí)秒數(shù)滿60進(jìn)位，分鐘加1，分鐘滿60小時(shí)加1，小時(shí)滿24清0模塊二：顯示時(shí)間調(diào)整模塊：當(dāng)按下鍵值為1,2,3的開關(guān)后，進(jìn)入時(shí)間調(diào)整程序，對(duì)六個(gè)數(shù)碼管相應(yīng)位的的控制按照我們生活中的正常邏輯進(jìn)行控制。進(jìn)行調(diào)整時(shí)間模塊三：鬧鐘音樂模塊：當(dāng)按下鍵值為6的開關(guān)后，進(jìn)入鬧鐘時(shí)間設(shè)置狀態(tài)，設(shè)定相應(yīng)的時(shí)間，當(dāng)?shù)搅嗽O(shè)定的時(shí)間之后，進(jìn)入產(chǎn)生中斷，進(jìn)入鬧鐘音樂程序模塊四:鍵盤掃描

4、得到按鍵值函數(shù)，根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)到相應(yīng)的模塊執(zhí)行相應(yīng)的功能。各個(gè)模塊程序設(shè)計(jì)好之后，要進(jìn)行最后的整合，函數(shù)的調(diào)用參數(shù)設(shè)置要正確，使程序能夠正常的運(yùn)行，在keil上調(diào)試通過之后，檢查proteus中硬件連接有沒有錯(cuò)誤，確定無誤后，在proteus中進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，最后可以到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行真實(shí)元器件的連接。四硬件設(shè)計(jì)1.總體設(shè)計(jì)方案2.硬件電路AT89C51晶振電路復(fù)位電路按鍵數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼顯示蜂鳴器P0口P1口P2口（1）AT89C511、電源引腳Vcc電源端，GND接地端，工作電壓為5V， 2、外接晶體引腳晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用

5、外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震

6、蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。3、復(fù)位RST在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)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(jì)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(shí)，芯片為ROM的00H處開始運(yùn)行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳

7、RST通過一個(gè)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，它的輸出在每個(gè)機(jī)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(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是按鈕復(fù)位電路。4、輸入輸出引腳(1) P0端口P0.0-P0.7 P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O端口，端口置1（對(duì)端口寫1）時(shí)作高阻抗輸入端。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié);校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。(2) P1端口P1.0P1.7 P1

8、是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。(3) P2端口P2.0P2.7 P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高8位地址和控制信息。(4) P3端口P3.0P3.7 P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。（2）鍵盤電路設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)只用了一個(gè)鍵盤，但實(shí)現(xiàn)的功能卻是比較完善，減少了硬件資源的損耗，該鍵盤可以實(shí)現(xiàn)小

9、時(shí)和分鐘的調(diào)節(jié)以及控制是否進(jìn)入省電模式。當(dāng)按鍵按下又松開，可以實(shí)現(xiàn)屏蔽數(shù)碼管顯示的功能，達(dá)到省電的目的；直接按下不松開，則可以通過按鍵實(shí)現(xiàn)分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實(shí)現(xiàn)小時(shí)的調(diào)節(jié)，同樣每按一次小時(shí)加一。達(dá)到時(shí)間調(diào)節(jié)的目的。選擇的多功能按鍵如圖所示。 （3）數(shù)碼管：數(shù)碼管字樣LED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。如圖3-10。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。

10、LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。（4）74LS3731D8D為8個(gè)輸入端 1Q8Q為8個(gè)輸出端LE是數(shù)據(jù)鎖存控制端；當(dāng)LE=1時(shí)，鎖存器輸出端同輸入端；當(dāng)LE由“1”變?yōu)椤?”時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。OE為輸出允許

11、端；當(dāng)OE=“0”時(shí)，三態(tài)門打開；當(dāng)OE=“1”時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。在MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)中，常采用74LS373作為地址鎖存器使用，其連接方法如電路硬件圖所示。其中輸入端1D8D接至單片機(jī)的P0口，輸出端提供的是低8位地址，LE端接至單片機(jī)的地址鎖存允許信號(hào)ALE。輸出允許端OE接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。五軟件設(shè)計(jì)主程序以及各子程序的流程圖如下：開始啟動(dòng)定時(shí)器按鍵檢測時(shí)間顯示主程序流程圖查表取斷控碼開始位控碼送位控碼2段控碼松段控口0延時(shí)修改段控碼顯示子程序修改位控碼位顯示掃描是否完成成結(jié)束NYNYNYhour加1顯示時(shí)間結(jié)束開始sceond按鍵按sceond加1minut

12、e按鍵按minute加1hour按鍵按下按鍵處理子程序N24小時(shí)到分單元清零，時(shí)單元加1NNNYY時(shí)單元清零時(shí)間顯示中斷返回開始一秒時(shí)間到60秒時(shí)間到60分鐘到秒單元加1秒單元清零，分單元加1YY定時(shí)器中斷子程序軟件設(shè)計(jì)思路如下：1主程序設(shè)計(jì)：主程序中完成對(duì)定時(shí)器設(shè)置的初始化，然后進(jìn)入無限循環(huán)的查詢模塊，動(dòng)態(tài)掃描LED顯示模塊，使顯示走時(shí)正常。同時(shí)在循環(huán)中完成對(duì)鍵盤的狀態(tài)（是否有鍵按下，如有是哪一個(gè)）進(jìn)行監(jiān)控，如果有鍵按下根據(jù)其鍵值跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序中進(jìn)行執(zhí)行，完成相應(yīng)的功能后會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)回來。這樣整個(gè)程序就實(shí)現(xiàn)了連續(xù)有效的運(yùn)行。2.按鍵掃描子程序：首先根據(jù)端口狀態(tài)判斷是否有鍵按下，如果沒有就跳

13、過讀鍵值這個(gè)階段。如果有鍵按下就通過掃描判斷出所按下鍵的位置，并相應(yīng)的形成鍵值，保存在一個(gè)全局變量中等待被查詢。然后跳出子程序。3.顯示子程序：該子程序在LED掃描中被調(diào)用。首先根據(jù)參數(shù)判別是顯示時(shí)間還是顯示鬧鐘，然后針對(duì)六個(gè)位形成相應(yīng)的段碼值。通過參數(shù)值在相應(yīng)位輸出顯示。4.時(shí)間及鬧鐘設(shè)定子程序：本程序完成時(shí)間的修改及鬧鐘的設(shè)置，對(duì)時(shí)間和鬧鐘的設(shè)置是通過修改時(shí)間值的全局變量或鬧鐘值的全局變量來完成的。在修改過程中正在修改位用時(shí)間調(diào)整鍵來顯示，當(dāng)長按時(shí)間調(diào)整鍵時(shí)，顯示鬧鐘調(diào)整頁面，當(dāng)六位全部修改完畢，或者按下確定/退出鍵后自動(dòng)跳出子程序。5.響鈴子程序：當(dāng)設(shè)定的鬧鐘時(shí)間到時(shí)，轉(zhuǎn)入本程序執(zhí)行。本

14、程序通過讀取頻率表來設(shè)定T1定時(shí)中斷的設(shè)定，以在響鈴端口輸出頻率一定的脈沖波。同時(shí)通過讀取時(shí)間表控制每一頻率所響的時(shí)間，這樣就可以在揚(yáng)聲器輸出音樂了。同時(shí)在程序中添加了鍵盤掃描環(huán)節(jié)，一旦按下退出鍵，就關(guān)閉T1定時(shí)器，跳出程序，響鈴就可以終止。六調(diào)試本次仿真實(shí)驗(yàn)，在調(diào)試時(shí)遇到了不少的困難，比如說按鍵一直閃爍，通過查資料，最后注釋掉了按建時(shí)的延時(shí)即可。鬧鐘鍵一直沒有設(shè)計(jì)好，進(jìn)入鬧鐘設(shè)置頁面后，調(diào)整鬧鐘的時(shí)候時(shí)間也在變化，造成了盲調(diào)，是本實(shí)驗(yàn)的一大缺陷。但是本次實(shí)驗(yàn)采用的是“模塊化”，所以調(diào)試過程中可以清楚的知道是那部分出了問題，征對(duì)性的進(jìn)行修改，避免了不必要的麻煩，也加快了實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。獨(dú)立按鍵數(shù)字電

15、子鐘，只是我們組為做矩陣鍵盤數(shù)字鐘做的準(zhǔn)備工作，通過簡單的獨(dú)立按鍵掌握數(shù)字電子鐘的原理以及某些子程序的編程，從而為我們后面仿真矩陣鍵盤電子鐘做了很好的鋪墊。七心得體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，使我們更深刻地感受到課程設(shè)計(jì)的綜合性之強(qiáng)大，完成對(duì)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作調(diào)試，使我們對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了掌握。當(dāng)我們選擇一個(gè)課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，不是馬上就動(dòng)手做，而是先進(jìn)行可行性論證。首先提出幾套方案，然后對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比，由易到難，先做出一個(gè)簡單的仿真，然后根據(jù)要求一步步修改，直至達(dá)到最終要求。從剛開始對(duì)軟件的不熟悉，對(duì)編程的不熟悉，通過查找資料，請(qǐng)教同學(xué)老師，不斷克服困哪。這次的課程設(shè)計(jì)，我作為我們

16、小組的組長，我主要是負(fù)責(zé)畫仿真圖，調(diào)試，以及其中一部分程序的編寫，最終還要把幾部分程序都結(jié)合在一起，任務(wù)艱巨，但是也具有挑戰(zhàn)性，讓我學(xué)會(huì)了很多東西，最終我們團(tuán)結(jié)一致，成功調(diào)制除了電子鐘。調(diào)試成功的那一刻，大家都很興奮，幾天的辛苦終于得到了很大的收獲。源程序如下：#include<reg51.h>#include<absacc.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*七段共陰管顯示定義*/uchar code dispcode =0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0

17、x07,0x7F,0x6F, ;/顯示的0-9以及小數(shù)點(diǎn)的段碼/*定義并初始化變量*/uchar second=11; uchar minute=11; uchar hour=11; uchar mstcnt=0; uchar m=800; uchar shi=8; /鬧鈴功能uchar fen=8;uchar miao=8;uchar bjcs; /報(bào)警次數(shù)uchar j;uchar i;sbit P1_0=P10; / second 調(diào)整定義用符號(hào)P1_0來表示P10引腳sbit P1_1=P11; /minite調(diào)整定義sbit P1_2=P12; /hour調(diào)整定義sbit P1_3=

18、P13; /復(fù)位清零sbit P1_4=P14; /暫停sbit P1_5=P15; / 鬧鐘sbit P2_7=P27; /蜂鳴器sbit P1_6=P16; /啟動(dòng)/*函數(shù)聲明*/void delay(uchar k ); /延時(shí)子程序void time_pro( ); /時(shí)間處理子程序void display( ); /顯示子程序void keyscan( ); /鍵盤掃描子程序void dingshi( ); /定時(shí)void baojingsheng(); /鬧鐘/*/*按鍵去抖/*/void delay20ms(void) for(i=0;i<100;i+) for(j=0;j

19、<60;j+) ; /*/*延時(shí)子程序*/*/void delay (uchar k)uchar j;while(k-)!=0)for(j=0;j<125;j+); /*/*時(shí)間處理子程序*/*/void time_pro( void) if(second=60) /秒鐘設(shè)為60進(jìn)制 second=0; minute+; if( minute=60) /分鐘設(shè)為60進(jìn)制 minute=0; hour+; if(hour=24) /時(shí)鐘設(shè)為24進(jìn)制 hour=0; /*/* 顯示子程序*/*/void display(void) P2=0xfe; P0=dispcodehour/10

20、; /顯示小時(shí)的十位 delay(4); P2=0xfd; P0=(dispcode(hour%10)|0X80; delay(4); P2=0xfb; P0=dispcodeminute/10; /顯示分的十位 delay(4); P2=0xf7; P0=(dispcodeminute%10)|0X80; /顯示分的個(gè)位 delay(4); P2=0xef; P0=dispcodesecond/10; /顯示秒的十位 delay(4); P2=0xdf; P0=dispcodesecond%10; /顯示秒的個(gè)位 delay(4); /*/*鍵盤掃描子程序*/*/void keyscan (

21、void) if(P1_0=0) /按鍵1 秒的調(diào)整 display(); if(P1_0=0) second+; while(!P1_0) display(); if(second=60) second=0;minute+; if(P1_1=0) /按鍵2 分的調(diào)整 display(); if(P1_1=0) minute+; while(!P1_1) display(); if(minute=60) minute=0; hour+=1; if(P1_2=0) /按鍵3 小時(shí)的調(diào)整 display( ); if(P1_2=0) hour+; while(!P1_2)display(); if

22、(hour=24) hour=0; if(P1_3=0) /復(fù)位清零 display( );if(P1_3=0)hour=0;minute=0;second=0 ; if(P1_4=0) /暫停 delay (100); if(P1_4=0) while(P1_4=0) TR0=0;/定時(shí)器關(guān)閉 if(P1_6=0) /啟動(dòng) delay (100); if(P1_6=0) while(P1_6=0) TR0=1;/定時(shí)器啟動(dòng) if(P1_5=0) /按住P1_5不松，顯示鬧鈴設(shè)置界面，分別按P1_1、 P1_2、P1_3設(shè)置鬧鈴時(shí)間。 P2=0xfe; P0=dispcodeshi/10; /

23、顯示小時(shí)的十位 delay(4); P2=0xfd; P0=(dispcode(shi%10)|0X80; /顯示小時(shí)的個(gè)位 delay(4); P2=0xfb; P0=dispcodefen/10; /顯示分的十位 delay(4); P2=0xf7; P0=(dispcodefen%10)|0X80; /顯示分的個(gè)位 delay(4); P2=0xef; P0=dispcodemiao/10; /顯示秒的十位 delay(4); P2=0xdf; P0=dispcodemiao%10; /顯示秒的個(gè)位 delay(4); if(P1_1=0) /設(shè)秒delay(300);if(P1_3=0)miao+;delay(1000);if(miao=60) miao=0; delay(250);if(P1_2=0) /設(shè)定分delay