單片機(jī)課程設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘正文

1、1 設(shè)計(jì)概述1.1 設(shè)計(jì)課題任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的電子鐘。具有時(shí)間顯示功能。并有時(shí)間設(shè)定，時(shí)間調(diào)整功能。1.2 功能要求說(shuō)明設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的電子鐘。該電子鐘上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進(jìn)入時(shí)鐘準(zhǔn)備狀態(tài)；第一次按電子鐘啟動(dòng)/調(diào)整鍵，電子鐘從0時(shí)0分0秒開(kāi)始運(yùn)行，進(jìn)入時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)；再次按電子鐘啟動(dòng)/調(diào)整鍵，則電子鐘進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整狀態(tài)，此時(shí)可利用各調(diào)整鍵調(diào)整時(shí)間，調(diào)整結(jié)束后可按啟動(dòng)/調(diào)整鍵再次進(jìn)入時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)。2 系統(tǒng)的組成及工作原理2.1 系統(tǒng)的組成 數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1Hz）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，故需要在電路上加一個(gè)校

2、時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1Hz時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字電子鐘。（1）晶體振蕩器晶體振蕩器給數(shù)字提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的12MHz的方波信號(hào)，可保證數(shù)字電子鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字?jǐn)?shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器。（2）復(fù)位電路時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器，分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器構(gòu)成。秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器，分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（3）數(shù)碼管數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管。（4）鍵盤(pán)鍵盤(pán)是控制和修改時(shí)鐘的重要

3、輸入模塊，通過(guò)鍵盤(pán)可以修改時(shí)間。（5）控制部分AT89S52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32I/0口線，看門(mén)狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。2.2 系統(tǒng)的工作原理（1）：輸入/輸出口線 P0.0-P0.7 P0口8位雙向口線 P1.0-P1.7 P1口8位雙向口線 P2.0-P2.7 P2口8位雙向口線 P3.0-P3.7 P3口8位雙向口線（2）：地址鎖存控制信號(hào)ALE在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把P0口輸出地低8位地址送入鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分

4、時(shí)傳送。此外由于ALE是以1/6晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。（3）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN在外部ROM時(shí)PSEN有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。（4）：訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)EA當(dāng)EA信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作是針對(duì)尾部程序存儲(chǔ)器的；而當(dāng)EA信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作時(shí)從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。（5）：復(fù)位信號(hào)RST當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用于完成單片機(jī)的復(fù)位操作。（6）：外接晶體引線端XTAL1和XTAL2當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，XTAL1和XTAL2用于外接石英

5、晶體諧振器和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接入外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。（7）：地線Vss（8）：+5V電源Vcc3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 硬件系統(tǒng)各模塊功能介紹本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要采用以下基本模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，輸入模塊、輸出模塊、電源模塊。（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊：包括低功耗、高性能CMOS8位微控制AT89S52；復(fù)位電路；晶振電路。本本模塊AT89S52系統(tǒng)控制核心，單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位由復(fù)位電路完成，單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端位位引腳XTAL2。通過(guò)這兩個(gè)引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容。這樣就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 （2

6、）輸入模塊：本模塊共用到了5個(gè)按鍵，1個(gè)電源開(kāi)關(guān)，一個(gè)復(fù)位鍵，單片機(jī)運(yùn)行期間，利用按鍵完成復(fù)位操作。3個(gè)按鍵獨(dú)立式鍵盤(pán)，S1鍵控制電子鐘的啟動(dòng)調(diào)整狀態(tài)，S2鍵為加1鍵，S3鍵為減1鍵。且S1、S2、S3任一鍵都獨(dú)自連一個(gè)I/O（P1.0、P1.1、P1.2）口線，說(shuō)明它們可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電子鐘功能。（3）輸出模塊：本次設(shè)計(jì)顯示為8位，采用兩個(gè)四位一體數(shù)碼管（共陽(yáng)極）作為顯示窗口，既可以節(jié)約成本又能簡(jiǎn)化電路。數(shù)碼管用8個(gè)PNP三極管驅(qū)動(dòng)。（4）電源模塊：用市場(chǎng)上的USB供電。3.2 數(shù)碼管顯示方案 數(shù)碼管顯示方案分靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極

7、管恒定的導(dǎo)通或截止。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位的輪流點(diǎn)亮各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。靜態(tài)顯示每一位都需要一個(gè)8位輸出口控制，靜態(tài)顯示時(shí)較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍，但當(dāng)所顯示的位數(shù)較多時(shí)，靜態(tài)顯示所需的I/O口太多，造成了資源的浪費(fèi)。動(dòng)態(tài)顯示是利用人的視覺(jué)暫留功能來(lái)看到整個(gè)顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了I/0口，降低了能耗，因此本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示。3.3 總電路圖的設(shè)計(jì)圖1 數(shù)字電子鐘總電路原理圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 使用單片機(jī)

8、資源的說(shuō)明P0口輸出數(shù)碼管段選信號(hào)，P3口輸出數(shù)碼管位選信號(hào)；晶振12MHz；調(diào)整選擇鍵SET_KEY：P1.0；通過(guò)選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍；增加鍵ADD_KEY：P1.1；按一次使選中位加1；減少鍵DEC_KEY：P1.2；按一次使選中位減1;50H-5FH；16個(gè)寄存器單元作為顯示單元。 50H 用于控制秒基準(zhǔn)時(shí)鐘源的產(chǎn)生；51H 清零秒寄存器；52H 清零分寄存器；53H 清零時(shí)寄存器；5FH 用于秒個(gè)位；5EH 用于秒十位；5DH 用于分個(gè)位；5CH 用于分十位；5BH 用于時(shí)個(gè)位；5AH 用于時(shí)十位；54H 用于控制調(diào)時(shí)閃爍；堆棧棧底：70H。4.2 程序設(shè)計(jì)構(gòu)想流程框圖 圖2

9、 主程序流程框圖圖3 加1子程序流程框圖圖4 中斷子程序圖5 鍵盤(pán)掃描子程序 圖6 顯示子程序4.3 程序清單;- ;程序入口;- ORG 0000H LJMP START ORG 000BH ;定時(shí)器0中斷入口地址 LJMP TIMET0ORG 1000H;-;顯P.程序;功能:可以在8個(gè)數(shù)碼閃爍移位進(jìn)行屏保;-START: MOV R6, #2 ;閃爍次數(shù)MOV A, #0FEH ;位選TT: MOV P2, AMOV P0, #0CH ;段碼"P."LCALL DELAYMOV P2, #0FFHDJNZ R6, TTLCALL DELAYLCALL DELAY1RR

10、 AJB P1.0, TT ;鍵是否按下，沒(méi)按下則轉(zhuǎn)移LCALL DELAY ;延時(shí)去抖JNB P1.0, KAI ;再次判斷鍵是否按下KAI: SETB P1.0CLR A ;狀態(tài)恢復(fù)MOV P0, #0FFHLCALL DELAY1SETB 48H ;用于調(diào)時(shí)閃爍標(biāo)志SETB 47H ;用于產(chǎn)生脈沖用于調(diào)時(shí)快進(jìn)的脈沖MOV R1, #0 ;鍵功能標(biāo)志：0計(jì)時(shí)、1調(diào)時(shí)、2調(diào)分、3調(diào)秒MOV R0, #50H ;初始化MOV R6, #10HCLEARJCQ:MOV R0, #00H ;清寄存器INC R0DJNZ R6, CLEARJCQMOV IP, #02HSETB EASETB ET0

11、MOV TMOD, #01H ;設(shè)定定時(shí)器0工作方式1MOV TH0, #3CHMOV TL0, #0B0H ;賦定時(shí)初值，定時(shí)50msSETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器0MOV SP, #70H ;堆棧;-;主程序 ;- MAIN: LCALL DISPLAYLCALL KEY_SCANJZ MAINLCALL SET_KEYJB 46H, MAIN ;如果已進(jìn)行調(diào)時(shí)快進(jìn)，則不再執(zhí)行下面的調(diào)整LCALL ADD_KEY ;調(diào)用增加鍵處理子程序，加一LCALL DEC_KEY ;調(diào)用減少鍵處理子程序，減一LJMP MAIN ;重新循環(huán);-; 顯示處理程序;-DISPLAY:MOV A, 51HAN

12、L A, #0FHMOV 5FH, A ;轉(zhuǎn)換出秒個(gè)位，存入5FHMOV A, 51HANL A, #0F0HSWAP AMOV 5EH, A ;轉(zhuǎn)換出秒十位，存入5EHJB 46H, MIN ;如果調(diào)時(shí)快進(jìn)，則跳過(guò)閃爍處理程序CJNE R1, #3,MIN ;如果R1為3，閃爍秒位待調(diào)整JB 48H, MINMOV 5FH, #0AH ;使該位為10，查表得到使該位不顯示MOV 5EH, #0AHMIN: MOV A, 52HANL A, #0FHMOV 5DH, A ;轉(zhuǎn)換出分個(gè)位，存入5DHMOV A, 52HANL A, #0F0HSWAP AMOV 5CH, A ;轉(zhuǎn)換出分十位，存入

13、5CHJB 46H, HOURCJNE R1, #2, HOUR ;如果R1為2，閃爍分位待調(diào)整JB 48H, HOURMOV 5DH, #0AHMOV 5CH, #0AHHOUR: MOV A, 53HANL A, #0FHMOV 5BH, A ;轉(zhuǎn)換出時(shí)個(gè)位，存入5BHMOV A, 53HANL A, #0F0HSWAP AMOV 5AH, A ;轉(zhuǎn)換出時(shí)十位，存入5AHJB 46H, DISPCJNE R1, #1, DISP ;如果R1為1，閃爍時(shí)位待調(diào)整JB 48H, DISPMOV 5BH, #0AH ;使該位為10，查表得到使該位不顯示MOV 5AH, #0AH;-;數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃

14、描顯示;-DISP: MOV DPTR, #TABLE MOV A, 5FH MOVC A, A+DPTR MOV P0, A CLR P2.0 LCALL DELAY SETB P2.0 MOV A, 5EH MOVC A, A+DPTR MOV P0, A CLR P2.1 LCALL DELAY SETB P2.1 ;顯示秒十位 MOV A, #0BFH MOV P0, A CLR P2.5 LCALL DELAY SETB P2.5 ;顯示“-” MOV A, 5DH MOVC A, A+DPTR MOV P0, A CLR P2.3 LCALL DELAY SETB P2.3 ;顯示

15、分個(gè)位 MOV A, 5CH MOVC A, A+DPTR MOV P0, A CLR P2.4 LCALL DELAYSETB P2.4 ;顯示分十位MOV A, #0BFHMOV P0, ACLR P2.2LCALL DELAYSETB P2.2 ;顯示“-”MOV A, 5BHMOVC A, A+DPTRMOV P0, ACLR P2.6LCALL DELAYSETB P2.6 ;顯示時(shí)個(gè)位MOV DPTR, #TABLE1 ;消除時(shí)的十位置0MOV A, 5AHMOVC A, A+DPTRMOV P0, ACLR P2.7LCALL DELAYSETB P2.7 ;顯示時(shí)十位RET;-

16、;定時(shí)器中斷1s程序;-TIMET0: PUSH ACC ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSH PSWMOV TH0, #3CHMOV TL0, #0B0HCPL 47H ;產(chǎn)生脈沖用于調(diào)時(shí)快進(jìn)INC 54HMOV A, 54HCJNE A, #10,ADD_TIME;產(chǎn)生0.5秒，用于調(diào)時(shí)閃爍CPL 48H ;取反調(diào)時(shí)閃爍標(biāo)志位MOV 54H, #00HADD_TIME: INC 50HMOV A, 50HCJNE A, #10,ZDBACD;整點(diǎn)報(bào)時(shí)時(shí)蜂鳴器響延遲時(shí)間SETB P3.1 ZDBACD: CJNE A, #20,RETI1 ;產(chǎn)生1秒時(shí)鐘MOV 50H, #00H ;一秒鐘時(shí)間到，清零50HM

17、OV A, 51HADD A, #01HDA A ;十進(jìn)制調(diào)整MOV 51H, ACJNE A, #60H,RETI1MOV 51H, #00H ;一分鐘到MOV A, 52HADD A, #01HDA AMOV 52H, ACJNE A, #60H,RETI1CLR P3.1MOV 52H, #00H MOV A, 53HADD A, #01HDA AMOV 53H, ACJNE A, #24H,RETI1MOV 53H, #00H ;到24點(diǎn),清零小時(shí)RETI1: POP PSWPOP ACC ;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)RETI ;中斷返回;-;鍵盤(pán)掃描程序;R4設(shè)置為00H是為了在進(jìn)入長(zhǎng)按處理前加長(zhǎng)延時(shí)

18、,以區(qū)分長(zhǎng)按與短按鍵;-KEY_SCAN: CLR 46H ;關(guān)閉調(diào)時(shí)快進(jìn)標(biāo)志MOV P1, #0FFH ;將P1口設(shè)置成輸入狀態(tài)MOV A, P1CPL AANL A, #07H JZ EXIT_KEYLCALL DELAY ;延時(shí)去抖動(dòng)MOV A, P1 ;重新判斷CPL AANL A, #07HJZ EXIT_KEYMOV R5, AMOV R4, #00H ;用于控制調(diào)時(shí)快進(jìn)速度LOOP: LCALL DISPLAY ;進(jìn)入長(zhǎng)按處理MOV A, P1CPL AANL A, #07HJB 47H, LOOP1INC R4 LOOP1: CJNE R1, #03H,LOOP2 LJMP L

19、OOP3LOOP2: CJNE R4, #99H,LOOP3MOV R4, #70H SETB 46HLCALL ADD_KEYLCALL DEC_KEYLOOP3: JNZ LOOP ;等待鍵釋放MOV A, R5 ;輸出鍵值RETEXIT_KEY: RET;-;延時(shí)子程序;- DELAY: MOV R7, #200 DJNZ R7, $RETDELAY1: MOV R3, #50MOV TMOD, #00HMOV TH1, #63HMOV TL1, #18H SETB TR1LP1:JBC TF1, LP2SJMP LP1LP2: MOV TH1, #63HMOV TL1, #18H DJ

20、NZ R3, LP1 RET ;-;選擇鍵處理子程序;-SET_KEY: CJNE R5, #01H,EXIT ;選擇鍵鍵值INC R1 ;調(diào)整選擇功能標(biāo)志加一CJNE R1, #4,EXITMOV R1, #0MOV 54H, #00H ;調(diào)時(shí)閃爍清零 RET;-;加1子程序;-ADD_KEY: CJNE R5, #02H,EXIT ;加1鍵值CJNE R1,#01H,NEXT1 MOV A,53HADD A,#01HDA AMOV 53H, ACJNE A,#24H,EXITMOV 53H, #00HNEXT1: CJNE R1,#02H,NEXT2 MOV A,52HADD A,#01H

21、DA AMOV 52H, ACJNE A,#60H,EXITMOV 52H, #00HNEXT2: CJNE R1,#03H,EXIT MOV A,51HADD A,#01HDAAMOV 51H, ACJNE A,#60H,EXITMOV 51H, #00H RET;-;減1子程序;-DEC_KEY: CJNE R5,#04H,EXIT ;減1鍵鍵值CJNE R1,#01H,NEXT3 MOV A,53HADD A,#99HDA AMOV 53H, ACJNEA,#99H,EXITMOV 53H, #23HNEXT3: CJNE R1,#02H,NEXT4 MOV A,52HADD A,#99

22、HDA AMOV 52H, ACJNE A,#99H,EXITMOV 52H, #59HNEXT4:CJNE R1,#03H, EXIT ;選擇鍵功能標(biāo)志為3調(diào)秒，否則跳出MOV A,51HADD A,#99HDA AMOV 51H, ACJNE A,#99H,EXITMOV 51H, #59HRET;-;返回子程序;- EXIT: RET;-;數(shù)碼管字形編碼表;-TABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH ;"0"，"1"，"2"，"3"，

23、"4"，"5"，"6"，"7"，"8""，9"，"不顯示"TABLE1:DB 0FFH,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH ;小時(shí)編碼;"不顯示"，"1"，"2"，"3"，"4"，"5"，"6"，"7"，"8"，"9

24、"，"不顯示"END 5 調(diào)試與功能說(shuō)明5.1 硬件調(diào)試 檢查加工質(zhì)量，并確保沒(méi)有任何方面的錯(cuò)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(wàn)用表測(cè)棋數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應(yīng)先空載上電，比檢查各引腳的點(diǎn)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(wàn)用表的探針?lè)诺絾纹瑱C(jī)接電源的引腳上檢測(cè)一下，看是否符合要求。5.2 系統(tǒng)性能測(cè)試與功能說(shuō)明走時(shí)：默認(rèn)為走時(shí)狀態(tài)，按24小時(shí)制分別顯示“時(shí)時(shí)-分分-秒秒”，有2個(gè)“-”動(dòng)態(tài)顯示，時(shí)間會(huì)按實(shí)際時(shí)間以秒為最少單位變化。 走時(shí)調(diào)整：按對(duì)秒進(jìn)行調(diào)整，按一下加一秒；按對(duì)分進(jìn)行調(diào)整，按一下加一分；按對(duì)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，按一下加一小時(shí)，從而達(dá)到快速設(shè)定時(shí)間的目的。結(jié)束語(yǔ)本次課程設(shè)計(jì)，讓我受益匪淺，認(rèn)識(shí)到了自己的許多缺點(diǎn)和不足，使我深深的感受到了理論聯(lián)系實(shí)際的必要性及其重要性。在我們以往的學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們刻意地去加強(qiáng)理論的基礎(chǔ)，對(duì)于一個(gè)程序我們只求它在運(yùn)行時(shí)沒(méi)有出錯(cuò)，我們便以