基于單片機電子時鐘的設計

1、姓名：劉韶輝學號： 1402250232 班級：自動化11402 成績：指導老師：吳玉蓉設計時間：2016年12月26日2017年1月5日目錄1.設計要求.12.系統(tǒng)總體方案234.系統(tǒng)軟件設計.45.課程設計體會.156.參考文獻157.系統(tǒng)實物圖.16附錄1 電路原理圖17附錄2 原件清單.18一、設計要求利用51單片機開發(fā)電子時鐘，實現時間顯示、調整功能。具體要求如下：（1） 按以上要求制定設計方案，并繪制出系統(tǒng)工作框圖；（2） 按要求設計部分外圍電路，并與單片機仿真器、單片機實驗箱、電源等正確可靠的連接，給出電路原理圖；（3） 用仿真器及單片機實驗箱進行程序設計與調試；（4） 利用鍵盤

2、輸入調整秒、分和小時時刻，數碼管顯示時間；二、系統(tǒng)總體方案1.時鐘計數：形成秒、分、小時，系統(tǒng)時間采用24小時制。利用單片機內部的定時器/計數器來實現，它的處理過程如下：首先設定單片機內部的一個定時器/計數器工作于定時方式，對機器周期計數形成基準時間（如10ms），然后用另一個定時器/計數器或軟件計數的方法對基準時間計數形成秒（對10ms計數100次），秒計60次形成分，分計60次形成小時，小時計24次則計滿一天。2.顯示：采用8個LED顯示系統(tǒng)當前時間，顯示格式為“時-分-秒”（如12-25-09）。3.設置功能：用戶可以對系統(tǒng)的時間進行設置。沒有按鍵時，則時鐘正常走時。當按下K0鍵，進入調

3、分狀態(tài)，時鐘停止走動，此時，按K1或K2鍵可進行加1或減1操作；繼續(xù)按K0鍵可分別進行分和時的調整，此時，按K1或K2鍵可進行加1或減1操作；最后按K0鍵將退出調整狀態(tài)，時鐘開始計時運行。STC89C51復位電路電源電路按鍵電路顯示電路晶振電路三、硬件電路設計1.時鐘電路（晶振電路）單片機利用外部12MHZ晶振構成振蕩電路作為時鐘源，單片機內部具有一個高增益反向放大器，用于構成振蕩器。通常在引腳XTAL1和XTAL2跨接石英晶體和兩個補償電容構成自激振蕩器，結構如圖所示：圖2 時鐘電路圖2.按鍵電路按鍵處理設置為:當有沒鍵按下時，時鐘正常運行；當按一次K1，時鐘停止走動，按K2對秒進行調整；當

4、K1按2次時，按K2 對分進行調整；當K1按下3次時，按K2 對小時進行調整，當按下4次K1時，校時完畢，時鐘按設定的時間進行正常走時。當按1次K3進入鬧鐘設置界面，時鐘繼續(xù)進行走時，按K2對秒進行設置；當按2次K3，按K2對分進行設置；當按3次K3，按K2對秒進行設置；當按下4次K3時，鬧鐘設置完畢進入時鐘顯示界面。電路如下圖：圖3 獨立按鍵電路單片機小系統(tǒng)常采用上電自動復位和手動按鍵復位兩種方式實現系統(tǒng)的復位操作，上電復位要求接通電源后，自動實現復位操作，手動復位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，用按鈕開關操作使單片機復位，其結構圖如下圖，上電自動復位通過電容C充電來實現，手動按鍵

5、復位是通過按鍵將電阻R與Vcc接通來實現。圖4 復位電路4.單片機系統(tǒng)STC89C51是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 4K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C51使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被圖5 單片機系統(tǒng)凍結，單片機一切

6、工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。5. 數碼管顯示電路將所有數碼管的8個顯示段碼a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的COM端，就使各個數碼管輪流受控顯示，電路如下圖：圖6 數碼管顯示電路四、軟件設計本系統(tǒng)的軟件系

7、統(tǒng)主要可分為主程序、定時計數中斷程序、按鍵程序、延時程序四大模塊。設計思路：本系統(tǒng)主要可分為主程序、定時計數中斷程序、按鍵程序、延時程序和共陰極數碼管顯示程序。定時中斷程序是利用單片機內部定時器0實現1秒的定時，然后利用軟件延時實現分小時，時間調整程序是利用單片機的內部存貯器，把調整好的時間寫到顯示時間的存貯單元，然后啟動定時器開始計時并顯示，延時程序是利用軟件實現延時達到去抖的目的和數碼管動態(tài)顯示的延時。主程序就是利用這些子程序中斷程序實現顯示、定時等功能。1.軟件流程圖（1）主程序開始初始化鍵盤掃描顯示（2）鍵盤掃描程序開始計時滿1s秒加1滿60s開始時間顯示時清零時滿24分清零，時加1分

8、滿60秒清零，分加1（3）顯示程序開始時間數據個十位分離i=0i8 ?送位選碼結束消隱送段選碼2、程序清單#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;sbit k0=P10;sbit k1=P11;sbit k2=P12;int s0,s1,min0,min1,h0,h1,shi,fen,miao,count,slnum,a0,a1,b0,b1,c0,c1;void delay

9、(uint z) /延時函數1msuintx,y;for(x=z;x0;x-)for(y=90;y0;y-);void init() /初始化函數 P0=table0; P2=0xff;shi=23; fen=59;/上電時間23-59-50miao=50; s1=miao/10; s0=miao%10; min1=fen/10; min0=fen%10; h1=shi/10; h0=shi%10;/分離出個位十位 TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;/基準時間為20ms EA=1; ET0=1; TR0=1;/打開中

10、斷定時器void display0() / P2=0x80; P0=tableh1;delay(1); P0=0x00;/消隱 P2=0x40; P0=tableh0;delay(1); P0=0x00; P2=0x20; P0=0x40;delay(1); P0=0x00; P2=0x10; P0=tablemin1;delay(1); P0=0x00; P2=0x08; P0=tablemin0;delay(1); P0=0x00; P2=0x04; P0=0x40;/讓時分秒中間顯示“”delay(1); P0=0x00; P2=0x02; P0=tables1;delay(1); P0

11、=0x00; P2=0x01; P0=tables0;delay(1); P0=0x00;void display2()該顯示函數是讓閃爍顯示函數的子函數 P2=0x80; P0=tablea1;delay(1); P0=0x00; P2=0x40; P0=tablea0;delay(1); P0=0x00; P2=0x20; P0=0x40;delay(1); P0=0x00; P2=0x10; P0=tableb1;delay(1); P0=0x00; P2=0x08; P0=tableb0;delay(1); P0=0x00; P2=0x04; P0=0x40;delay(1); P0=

12、0x00; P2=0x02; P0=tablec1;delay(1); P0=0x00; P2=0x01; P0=tablec0;delay(1); P0=0x00;void display3()閃爍顯示函數，用于未松手閃爍int n;for(n=0;n40;n+) display0(); for(n=0;n35;n+) display2(); void kryscan() /鍵盤掃描函數if(k0=0) delay(3);/延時去抖 if(k0=0)/確認K0已按下 slnum+;while(!k0)/判斷是否松手 display0();/未松手閃爍顯示if(slnum=1) TR0=0;/

13、關閉定時器，時鐘停止走動 c1=10; c0=10; a1=h1; a0=h0; b0=min0; b1=min1;/讓秒鐘閃，時鐘分鐘顯示 if(slnum=2) c1=s1; c0=s0; a1=h1; a0=h0; b0=10; b1=10;/讓分鐘閃，秒鐘時鐘顯示 if(slnum=3) c1=s1; c0=s0; a1=10; a0=10; b0=min0; b1=min1;/讓時鐘閃，秒鐘分鐘顯示 if(slnum=4) c1=s1; c0=s0; a1=h1; a0=h0; b0=min0; b1=min1;slnum=0;/全部顯示，不閃爍 TR0=1;/打開定時器，時鐘繼續(xù)

14、if(slnum!=0) if(k1=0) delay(3); if(k1=0)/K1是否按下 while(!k1)/判斷是否松手 display3();/閃爍顯示if(slnum=1) miao+;if(miao=60)miao=0; s1=miao/10; s0=miao%10;/秒鐘加一 if(slnum=2) fen+;if(fen=60)fen=0; min1=fen/10; min0=fen%10;/分鐘加一 if(slnum=3) shi+;if(shi=24)shi=0; h1=shi/10; h0=shi%10;/時鐘加一 if(k2=0) delay(3);if(k2=0)

15、 while(!k2)display3();if(slnum=1) miao-;if(miao=-1)miao=59; s1=miao/10; s0=miao%10;/秒鐘減一 if(slnum=2) fen-;if(fen=-1)fen=59; min1=fen/10; min0=fen%10;/分鐘減一 if(slnum=3) shi-;if(shi=-1)shi=23; h1=shi/10; h0=shi%10;/時鐘減一 void display1()/按鍵檢查閃爍顯示函數int n;for(n=0;n40;n+) display0();kryscan(); for(n=0;n35;n

16、+) display2();kryscan(); void main() /主函數init();while(1) display0();kryscan();if(!slnum=0)display1(); void timer0() interrupt 1 /中斷函數 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;count+;if(count=20) count=0;miao+;if(miao=60) miao=0; fen+; if(fen=60) fen=0;shi+;if(shi=24)shi=0; h1=shi/10; h0=shi%10;

17、min1=fen/10; min0=fen%10; s1=miao/10; s0=miao%10; 五、設計心得體會通過本次課程設計，加強了我對單片機這門課程的理解與熟悉，而且這次設計使我的動手能力更有顯著的提高，讓我獲益良多，也使我更加扎實的掌握了有關電子線路單片機方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查，我終于找出了問題的所在，也暴露出了我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐才能出真知，實踐才是檢驗真理的唯一標準，唯有通過親手制作，才能令我們掌握知識。在這次的課程設計中，我們遇到了很多困難，過程很艱難，但是我們都克服了，這是對我們自己的肯定。我們不

18、斷發(fā)現錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。不可否認，單片機是一門比較難的專業(yè)學科。但是經過這一學期的學習，我覺得單片機這門課很好，讓我們在設計中掌握課程，具有很強的實用性。在社會上，單片機應用極其廣泛。通過這次課程設計罵我掌握了常用元件的識別和測試，熟悉了常用儀器儀表；了解了電路的連接方法；以及如何提高電路的性能等。六、參考文獻及網站1、單片機原理及應用 羅維平 李德駿 編 華中科技大學出版社。2、單片微型計算機原理與接口技術 高峰 編 電子工業(yè)出版社。3、單片機應用新技術教程鄒逢興 編 高等教育出版社。4、16位微型計算機原理接口及其應用 朱宇光 編 電子工業(yè)出版社。5、微型計算機原理與接口技術 吳秀清 編 中國科學技術出版社。6、微型計