單片機(jī)C語(yǔ)言課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

1、. . . . 交通學(xué)院 基于單片機(jī)的電子鐘設(shè)計(jì) 系 部：信息工程系 學(xué)生： 朱珂鋒 指導(dǎo)教師：海 專(zhuān) 業(yè)：電子信息工程技術(shù)應(yīng)用 班 級(jí)：電信二班學(xué) 號(hào)：0243 摘 要51系列單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。由RAM ,ROM,CPU構(gòu)成，定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字電子鐘采用了AT89C51芯片進(jìn)行，由8位8段數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)刷新顯示，有四個(gè)獨(dú)立按鍵?？梢赃M(jìn)行秒、分、時(shí)的調(diào)整，且操作簡(jiǎn)單，計(jì)時(shí)誤差小，顯示亮度高，具有良好的實(shí)用價(jià)值。這次課程設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)它的學(xué)習(xí)，應(yīng)用，從而達(dá)到學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)軟、硬的能力。應(yīng)用Proteus軟件實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2、與仿真。該方法仿真效果真實(shí)、準(zhǔn)確，節(jié)省了硬件資源。關(guān)鍵詞 數(shù)字電子鐘；單片機(jī)；C語(yǔ)言目 錄1 設(shè)計(jì)課題題目、目的要求與總體方案介紹41.1 設(shè)計(jì)課題題目41.2 設(shè)計(jì)課題目的41.3 設(shè)計(jì)課題要求與工作原理說(shuō)明42 數(shù)字電子鐘硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)52.1 硬件總體設(shè)計(jì)52.2 數(shù)字電子鐘硬件系統(tǒng)主要模塊功能簡(jiǎn)要介紹52.3 數(shù)字電子鐘電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖62.4 數(shù)字電子鐘元器件清單73 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)83.1 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)主要模塊功能簡(jiǎn)要介紹83.2 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)程序流程框圖83.3 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)程序清單94 設(shè)計(jì)結(jié)論、仿真結(jié)果、誤差分析124.1 數(shù)字電

3、子鐘的仿真結(jié)果124.2 數(shù)字電子鐘的誤差分析134.3 設(shè)計(jì)重點(diǎn)、難點(diǎn)，體會(huì)與不足之處13參考文獻(xiàn)14致15附錄161 設(shè)計(jì)課題題目、目的要求與總體方案介紹1.1 設(shè)計(jì)課題題目基于單片機(jī)的電子鐘設(shè)計(jì)。1.2 設(shè)計(jì)課題目的鞏固單片機(jī)技術(shù)課程所學(xué)的有關(guān)知識(shí)。通過(guò)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握用單片機(jī)組成應(yīng)用系統(tǒng)的方法，提高軟件設(shè)計(jì)能力。掌握單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的編程和使用方法。進(jìn)一步熟悉單片機(jī)功能部件的應(yīng)用。1.3 設(shè)計(jì)課題要求與工作原理說(shuō)明要求自己做出原理圖設(shè)計(jì)。并且要擴(kuò)展一片8255芯片作顯示接口，分別輸出段碼和位碼；用P1口中的兩根口線作功能鍵?？衫盟膫€(gè)LED分時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間和日歷。兩個(gè)

4、按鍵的功能：A鍵用于調(diào)時(shí)，圍023，0為 24點(diǎn)，每按一次時(shí)加1；B鍵用于調(diào)分，圍059，0為60分，每按一次分加1。 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)、調(diào)試。本課題采用單片機(jī)部定時(shí)器，用軟件對(duì)其進(jìn)行秒、分、時(shí)的計(jì)數(shù)，單片機(jī)無(wú)法產(chǎn)生1s的定時(shí)時(shí)間，但是可以用硬件定時(shí)和軟件計(jì)數(shù)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)，采用中斷方式，即通過(guò)中斷服務(wù)程序進(jìn)行計(jì)數(shù)器溢出次數(shù)的累計(jì)，把定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)定為62.5ms，計(jì)數(shù)溢出16次就可以得到1s，計(jì)60次為1分，60分計(jì)60次則為1小時(shí)，然后通過(guò)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)刷新顯示出來(lái)，再設(shè)四個(gè)按鍵進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整，一個(gè)鍵用作啟動(dòng)/調(diào)整鍵，其余三個(gè)分別用于時(shí)、分、秒的調(diào)整。通過(guò)理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題

5、，鞏固和運(yùn)用在單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用程序技術(shù)中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。2 數(shù)字電子鐘硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 硬件總體設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖2.1所示。圖2.1 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.2 數(shù)字電子鐘硬件系統(tǒng)主要模塊功能簡(jiǎn)要介紹（1） 功能芯片：本次設(shè)計(jì)采用AT89C51芯片，低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。價(jià)格較低，能滿足本次設(shè)計(jì)的要求。（2） 電源和復(fù)位模塊

6、：AT89C51需5V電壓，所以可以采用USB接口的5V電源對(duì)其供電，復(fù)位電路可采用上電復(fù)位、按鍵電平復(fù)位、按鍵脈沖復(fù)位3種，本次采用按鍵電平復(fù)位。如電路原理圖中的電源和復(fù)位模塊。（3） 顯示模塊：該模塊由8位8段共陽(yáng)極數(shù)碼管組成，由8個(gè)PNP型三極管分別驅(qū)動(dòng)其發(fā)光，從左至右位控分別接于單片機(jī)的P2.7-P2.0中上，段控a-dP接于單片機(jī)的P0.0-P0.7口上，使用動(dòng)態(tài)顯示從右向左循環(huán)點(diǎn)亮每一位數(shù)碼管。如電路原理圖中的數(shù)碼管電路。（4） 鍵盤(pán)模塊：鍵盤(pán)由8個(gè)獨(dú)立式按鍵組成，S0-S7鍵分別接在單片機(jī)的P1.0-P1.7口，并由上拉電阻上拉使其成為電位為高。如電路原理圖中的獨(dú)立鍵盤(pán)模塊。（5

7、） 時(shí)鐘模塊：為了保證同步工作方式的思想，單片機(jī)必須有時(shí)鐘信號(hào)，以使其系統(tǒng)在時(shí)鐘信號(hào)的控制下按時(shí)序協(xié)調(diào)工作。如電路原理圖中的晶振電路。2.3 數(shù)字電子鐘電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖2.31數(shù)字電子鐘電路原理圖2.4 數(shù)字電子鐘元器件清單元器件名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量STC11F02 1DS1302 1晶振12MHz 2數(shù)碼管 874HC5951三極管 90129蜂鳴器1小按鍵4下載口座子十芯118b20溫度傳感器1六腳開(kāi)關(guān)1USB電源線加接口1電阻 2001電阻4.7K1電阻1K3電阻 47024電解電容220F1瓷片電容33pF2排阻10K2短路帽3杜邦線8p1PCB板子1底座3數(shù)字電子鐘元器件清

8、單3 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)主要模塊功能簡(jiǎn)要介紹（1） 主程序：主程序的主要功能是進(jìn)行定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，顯示緩沖區(qū)的初始化，顯示，以與判斷是否有功能鍵按下，判斷按下的鍵并調(diào)相應(yīng)的鍵功能程序。（2） 鍵功能程序：鍵功能程序的主要功能是執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能，Menu鍵為啟動(dòng)/調(diào)整鍵，第一次按下則由待機(jī)狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)鐘，從00-00-00開(kāi)始顯示，然后按下為奇數(shù)則暫停，進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)，按下Sec鍵則秒加1，按下Min鍵則分加1，按下Hour鍵則時(shí)加1；若按下為偶數(shù)則進(jìn)入時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)。（3） 中斷服務(wù)程序：中斷服務(wù)程序的主要功能是進(jìn)行計(jì)時(shí)操作，程序開(kāi)始先判斷計(jì)數(shù)溢出是否滿了1

9、6次，若不滿16次則表明沒(méi)有達(dá)到最小計(jì)時(shí)單位秒，則中斷返回；若滿16次表明已達(dá)到最小計(jì)時(shí)單位秒，則程序斷續(xù)向下執(zhí)行，進(jìn)行分和時(shí)的計(jì)時(shí)。（4） 顯示子程序：顯示程序的主要功能是將顯示緩沖區(qū)的段控碼正確的顯示在數(shù)碼管上，采用動(dòng)態(tài)顯示，從右向左循環(huán)點(diǎn)亮每一位數(shù)碼管。（5） 鍵掃子程序：鍵掃子程序的主要功能是判斷是否有鍵按下，是哪個(gè)鍵按下，并將鍵值保存在20H中。3.2 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)程序流程框圖圖3.1 計(jì)時(shí)1秒子程序流程框圖 圖3.2 顯示子程序流程框圖3.3 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)程序清單/#include#include#include #define uchar unsigned char#

10、define uint unsigned intsbit sck=P10; /移位時(shí)鐘信號(hào)輸入端 sbit rck=P12; /鎖存信號(hào)輸入端sbit da=P11; /數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端uchar code tab=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff;uchar code table=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,0xbf;sbit DS1302_CLK=P35;sbit DS1302_IO=P36;sbit DS1302_RST=P37;sbit s1=P13;sbit

11、s2=P14;sbit s3=P15;uchar second,minute,hour,num;/#/名稱(chēng)：wr595()向595 發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)/功能：向595 發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（先發(fā)低位）/#void wr595(uchar wrdat)uchar i;sck=rck=0;for(i=8;i0;i-)/循環(huán)八次，寫(xiě)一個(gè)字節(jié)da=wrdat&0x80; /發(fā)送BIT0 位sck=1;_nop_();sck=0;wrdat0;i-) for(j=110;j0;j-);/*void wr5951(uchar wrdat)uchar i;for(i=8;i0;i-)/循環(huán)八次，寫(xiě)一個(gè)字節(jié)lc

12、k1=lck2=0;da=wrdat&0x80; /發(fā)送BIT0 位wrdat0;i-) DS1302_IO=(bit)(byte1&0x01); DS1302_CLK=1; _nop_(); DS1302_CLK=0; byte1=1; uchar readshuju() uchar i,ucdat=0; for(i=8;i0;i-) DS1302_IO=1; ucdat=1; if(DS1302_IO)ucdat|=0x80; DS1302_CLK=1; _nop_(); DS1302_CLK=0; return(ucdat);void write_ds1302(uchar addr,uc

13、har dat) /給DS1302寫(xiě)指令 DS1302_RST=0; _nop_(); DS1302_CLK=0; _nop_(); DS1302_RST=1; writeshuju(addr); _nop_(); writeshuju(dat); DS1302_CLK=1; _nop_(); DS1302_RST=0;uchar read_ds1302(uchar addr) uchar time; DS1302_RST=0; _nop_(); DS1302_CLK=0; _nop_(); DS1302_RST=1; writeshuju(addr); time=readshuju(); D

14、S1302_CLK=1; _nop_(); DS1302_RST=0; return(time);void chushi_ds1302() write_ds1302(0x84,0x12); /時(shí) write_ds1302(0x82,0x00); /分 write_ds1302(0x80,0x00); /秒 write_ds1302(0x8e,0x80); / wp為1關(guān)閉寫(xiě)操作保存寫(xiě)的數(shù)據(jù) void read_time() /讀時(shí)間 second=read_ds1302(0x81); second=(second/16)*10+second%16); minute=read_ds1302(0x

15、83); minute=(minute/16)*10+minute%16); hour=read_ds1302(0x85); hour=(hour/16)*10+hour%16);void display() /時(shí)間顯示 uchar hour0,hour1,minute0,minute1,second0,second1; hour0=hour/10; hour1=hour%10; minute0=minute/10; minute1=minute%10; second0=second/10; second1=second%10; wr595(table0); wr595(tabhour0);

16、rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table1); wr595(tabhour1); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute0); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr595(tabminute1); rck=1; delayms(1); rck=0; P0=0; wr595(table5); wr595(table8); rck=

17、1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond0); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tabsecond1); rck=1; delayms(1); rck=0;void jiajia() /加加鍵if(s2=0)delayms(5);if(s2=0) while(s2=0) display(); if(num=1) hour+; if(hour=24) hour=0; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)時(shí) write_ds1302(0x84,(hour/

18、10)4|hour%10); write_ds1302(0x8e,0x80); if(num=2) minute+; if(minute=60) minute=0; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)分 write_ds1302(0x82,(minute/10)4|minute%10); write_ds1302(0x8e,0x80); if(num=3) second+; if(second=60) second=0; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)秒 write_ds1302(0x80,second); write_ds1302(0x8e,0x8

19、0); void jianjian()if(s3=0) delayms(5);if(s3=0) while(!s3)display();if(num=1) hour-; if(hour=-1) hour=23; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)時(shí) write_ds1302(0x84,(hour/10)4|hour%10); write_ds1302(0x8e,0x80);if(num=2) minute-; if(minute=-1) minute=59; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)分 write_ds1302(0x82,(minute/10)

20、4|minute%10); write_ds1302(0x8e,0x80);if(num=3) second-; if(second=-1) second=59; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)秒 write_ds1302(0x80,(second/10)4|second%10); write_ds1302(0x8e,0x80); void sheding()/設(shè)定鍵 if(s1=0) delayms(5); if(s1=0) while(!s1) display(); num+; if(num=4) num=0; /*void key() uchar i; if(s1

21、=0) delayms(5); if(s1=0) while(!s1)display(); num+; while(num=1) for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute/1

22、0); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table4); wr595(tabminute%10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); wr595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); rck=0; for(i=

23、0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table1); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr595(tabminute%10); rck=1; delayms(

24、1); rck=0; wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); /* while(num=2) for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rc

25、k=0; wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr595(tabminute%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table5); wr595(table8); rck=

26、1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; shedin

27、g(); wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table4); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; w

28、r595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); /* while(num=3) for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(ta

29、ble3); wr595(tabminute/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr595(tabminute%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); r

30、ck=0; jianjian(); for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr

31、595(tabminute%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); write_ds1302(0x8e,0x00); write_ds1302(0x80,(second/10)4|second%10);

32、 write_ds1302(0x8e,0x80); /#/主函數(shù)/#void main(void) chushi_ds1302(); while(1) read_time(); display(); key();4 設(shè)計(jì)結(jié)論、仿真結(jié)果、誤差分析4.1 數(shù)字電子鐘的仿真結(jié)果本次設(shè)計(jì)的數(shù)字電子鐘有三種狀態(tài)：開(kāi)始狀態(tài)，時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)，時(shí)鐘調(diào)整狀態(tài)。它們分別如圖4.1、圖4.2、圖4.3所示。圖4.1 開(kāi)始狀態(tài)仿真結(jié)果圖4.2時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)仿真結(jié)果圖4.3 時(shí)鐘調(diào)整狀態(tài)仿真結(jié)果4.2 數(shù)字電子鐘的誤差分析雖說(shuō)采用軟件方式來(lái)產(chǎn)生1s的基本時(shí)間，然而定時(shí)器/計(jì)數(shù)器本身不能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的1s定時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間之后進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)得到1s，但CPU執(zhí)行代碼需要1-2s的時(shí)間，因此產(chǎn)生的1s，1分，1小時(shí)，都會(huì)略大于標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間。此外，單片機(jī)也易受外界環(huán)境的影響，比如溫度、濕度等干擾。故應(yīng)該讓單片機(jī)工作在適宜的環(huán)境下，同時(shí)采用實(shí)時(shí)時(shí)