單片機(jī)課程設(shè)計(jì)_基于數(shù)碼管的電子鐘

1、摘 要 AT89S52單片機(jī)是一款應(yīng)用廣泛、功能強(qiáng)大的八位單片機(jī)。本設(shè)計(jì)是由單片機(jī)AT89S52作為核心，通過(guò)單片機(jī)使電子鐘具有調(diào)節(jié)顯示時(shí)分秒的功能，電子鐘是一種利用數(shù)字電路來(lái)顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示電子鐘直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，另外應(yīng)有校時(shí)功能。本設(shè)計(jì)在原來(lái)電子鐘的基礎(chǔ)上,增加了年月日顯示、鬧鈴、整點(diǎn)提示等功能。使用時(shí)S8鍵為控制鍵，控制運(yùn)行的調(diào)時(shí)，S4鍵為翻頁(yè)查看鍵，S5、S6、S7鍵為調(diào)時(shí)狀態(tài)下的控制鍵，分別為減一、加一、移格功能。關(guān)鍵詞 電子鐘；單片機(jī)；定時(shí)；鬧鈴;ABSTRACTAT

2、89S52 SCM is a eight bit microcontroller of wided applicationan and powerful. Cores this design is by monolithic AT89S52 SCM . it has adjust display by that electric clock.electric clock is a device that use of digital circuit to display seconds, points and the timer. compare of the tradition, , dis

3、play electric clock intuitive, no mechanical transmission device etc. its timing cycle be for 24 hour, the full scale is hour of 23,minutes of 59, second of 59, another reset function is also the function. The foundation of clock display year month day and other functions. S8 keys control tone. S4 k

4、eys scroll view. On the state of adjust, S5、S6、S7control functions of minus one,plus one, move lattice function. Key words :electronic clock; single-chip; timing; alarm目 錄。1目 錄31.1 設(shè)計(jì)課題任務(wù)41.2 功能要求說(shuō)明41.3 總體方案介紹及工作原理42 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)62.1 系統(tǒng)各功能模塊介紹6鍵盤功能模塊6定時(shí)提示模塊7整時(shí)提示模塊72.2 系統(tǒng)電路圖7總原理圖.總布局圖.PCB圖見附錄（1）72.3 系統(tǒng)的元器

5、件清單73 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)83.1使用單片機(jī)資源介紹8獨(dú)立式鍵盤模塊8數(shù)碼管顯示模塊8整點(diǎn)提示、秒表模塊83.4 軟件系統(tǒng)的程序10軟件系統(tǒng)的程序如附錄（2）104 系統(tǒng)的仿真分析及結(jié)論114.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的使用說(shuō)明114.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果114.3 系統(tǒng)的誤差分析124.4 設(shè)計(jì)體會(huì)12參考文獻(xiàn)13致 謝13附錄（1） 13附錄（2） 151 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案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。1.2 功能要求說(shuō)明 （1）、屏幕保護(hù)（P.顯示）；(2)、時(shí)、分、秒之間用“-”分割，年、月、日之間用“_”分割,定時(shí)時(shí)間用=分開；(3)、運(yùn)行時(shí)按下s8鍵進(jìn)入調(diào)時(shí)分秒狀態(tài),再按

6、一次進(jìn)入調(diào)年月日狀態(tài),再按一次進(jìn)入調(diào)定時(shí)狀態(tài),調(diào)整狀態(tài)時(shí)二極管全亮、調(diào)整單位閃爍；(4)、在運(yùn)行狀態(tài)下，按下s4鍵切換時(shí)分秒、年月日和定時(shí)時(shí)間的顯示；(5)、在調(diào)整狀態(tài)下，按s7鍵移動(dòng)調(diào)整單位,每按一次移動(dòng)一個(gè)單位,可調(diào)整時(shí)分秒、年月日和定時(shí)；(6)、整點(diǎn)提示功能:當(dāng)時(shí)間為整時(shí)時(shí),二極管交替顯示4次；(7)、鬧鈴功能:當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí),鬧鈴會(huì)滴滴滴報(bào)警；(7)、附加功能:當(dāng)在運(yùn)行狀態(tài)時(shí),二極管循環(huán)移動(dòng).1.3 總體方案介紹及工作原理單片機(jī)控制原理圖如圖1.1所示。圖1.1電子鐘的總體功能原理是以AT89S52單片機(jī)為主要的控制核心，通過(guò)外接5個(gè)獨(dú)立式鍵盤作為控制信號(hào)源，八個(gè)七段數(shù)碼管作為顯示器件

7、，在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，時(shí)通過(guò)不同的按鍵來(lái)觀看和調(diào)節(jié)各種數(shù)據(jù)。2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)各功能模塊介紹考慮到設(shè)計(jì)功能需要，控制器的功能用于外部鍵盤信號(hào)的接收和識(shí)別、數(shù)碼管的顯示控制，定時(shí)器應(yīng)用等，我們選擇了學(xué)習(xí)過(guò)的AT89S52系列單片機(jī)，具有反應(yīng)速度極快，工作效率特高的特點(diǎn)。AT89S52主要性能 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器,1000次擦寫周期,全靜態(tài)操作：0Hz33Hz三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器32個(gè)可編程I/O口線 、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 八個(gè)中斷源 、全雙工UART串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時(shí)器 、雙數(shù)據(jù)指針

8、 、掉電標(biāo)識(shí)符 。 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，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(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。根據(jù)系統(tǒng)的基本的要求，基于時(shí)間的觀看和設(shè)定等功能，采用由八個(gè)鍵構(gòu)成的獨(dú)立式鍵盤分別接在AT89S52單片機(jī)的P1.0-P1.

9、7口，非常的方便，同時(shí)相對(duì)于獨(dú)立式鍵盤大大節(jié)省了空間，在軟件的設(shè)計(jì)時(shí)帶來(lái)了極大的方便，使程序簡(jiǎn)易明了，可讀性強(qiáng)。本次設(shè)計(jì)中，五個(gè)功能鍵分別定義為s4鍵、s5鍵、s6鍵、s7鍵和s8鍵，對(duì)應(yīng)著翻頁(yè)切換、加一、減一、控制單位移動(dòng)、時(shí)間顯示與控制，操作起來(lái)十分的清晰與方便。 顯示模塊要具有顯示時(shí)分秒，年月日和間隔閃爍符（至于每?jī)杉?jí)單位之間）的功能，共需要八位數(shù)碼管。數(shù)碼管的八個(gè)位控口接在AT89S52單片機(jī)的P0口線上，從左到右順序連接，段控制線接在AT89S52單片機(jī)的P2口線上，從低位到高位對(duì)應(yīng)連接.再由于數(shù)碼管的本身顯示亮度不夠，所以一般都會(huì)在其位控和段控口前加上一定的驅(qū)動(dòng)電路，本次設(shè)計(jì)中采用

10、三極管作為驅(qū)動(dòng)。 本次采用的數(shù)碼管型號(hào)為s9012。電子鐘的另外一個(gè)要求功能是在定時(shí)到達(dá)時(shí)候發(fā)出鬧鈴，本次設(shè)計(jì)利用蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)。具有電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，控制極其方便等優(yōu)點(diǎn)。2.1.5 整時(shí)提示模塊電子鐘的一個(gè)功能是在整時(shí)到達(dá)時(shí)候二極管交替顯示。具有電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，控制極其方便等優(yōu)點(diǎn)。 二極管采用共陽(yáng)接法,其負(fù)極接在P3口線上。在正常運(yùn)行時(shí),二極管流水工作,當(dāng)在調(diào)整狀態(tài)時(shí),二極管全亮,當(dāng)整點(diǎn)時(shí),二極管交替顯示。2.2 系統(tǒng)電路圖 2.3 系統(tǒng)的元器件清單本系統(tǒng)中所用到的元件如表2.1所示。表2.1 系統(tǒng)元器件表器件型號(hào)數(shù)量器件型號(hào)數(shù)量單片機(jī)AT89S521個(gè)按鍵普通8個(gè)晶振12MHZ1 個(gè)開關(guān)6

11、腳雙路2個(gè)電容22F，33pF1個(gè)，2個(gè) 數(shù)碼管 CPS05641B8個(gè)電阻普通若干下載接口10針接口1個(gè)蜂鳴器壓電式1個(gè)單排針普通若干3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 使用單片機(jī)資源介紹AT89S52的P0、P1、P2、P3口作為輸入輸出口，： P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用） P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK （在系統(tǒng)編程用） XTAL1、XTAL2:晶振輸入 RST: 復(fù)位輸入片內(nèi)資源主要為：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1,定時(shí)器中斷0，通用寄存器前三組，專用寄存器A、PSW、IE、P1、P2、P3、TCON、SCON，位尋址單元F0H、F1H、F2H、 F3H、F4

12、H、F5H。3.2 軟件系統(tǒng)各功能模塊介紹獨(dú)立式鍵盤軟件設(shè)計(jì)通過(guò)在主程序中調(diào)用子程序key去執(zhí)行鍵盤掃描和調(diào)用子程序chuli去執(zhí)行相應(yīng)的功能 ,單片機(jī)P1口在復(fù)位后保持高電平,當(dāng)鍵按下相應(yīng)口線為低電平，此時(shí)CPU做初期判斷，之后延時(shí)12ms，確定為按鍵后等待鍵松，之后執(zhí)行子程序。達(dá)到通過(guò)鍵功能程序的分支執(zhí)行相應(yīng)的程序段，完成對(duì)應(yīng)的操作。數(shù)碼管顯示是通過(guò)調(diào)用子程序display來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，所以在執(zhí)行其他的程序的時(shí)候依然要經(jīng)常調(diào)用顯示子程序DISP。數(shù)碼管的段控由單片機(jī)改變P2口相應(yīng)位電平來(lái)實(shí)現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)不同的顯示功能，設(shè)置了不同的顯示緩沖單元，通過(guò)控制標(biāo)志位控制。數(shù)碼管的位控由

13、CPU改變P0口相應(yīng)位電平來(lái)實(shí)現(xiàn)，基于人的視覺(jué)延遲性，通過(guò)從右到左的循環(huán)保證所有數(shù)碼管都被點(diǎn)亮。整點(diǎn)提示、鬧鈴在軟件的設(shè)計(jì)中整點(diǎn)提示,提示模塊是通過(guò)二極管的交替顯示來(lái)告訴整點(diǎn)是否已到，通過(guò)在中斷中運(yùn)行程序執(zhí)行相應(yīng)的功能，二極管交替顯示十次來(lái)作為提示信號(hào)。當(dāng)時(shí)間達(dá)到定時(shí)時(shí)間時(shí)，鬧鈴報(bào)警。3.3 軟件系統(tǒng)程序流程框圖軟件系統(tǒng)的總體流程框圖如圖3.1，鍵掃和顯示程序流程框圖分別如圖3.2、圖3.3所示。圖3.2總體流程框圖圖3.2鍵掃流程圖圖3.3顯示程序流程圖 3.4 軟件系統(tǒng)的程序 軟件系統(tǒng)的程序如附錄（2）。4 系統(tǒng)的仿真分析及結(jié)論4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的使用說(shuō)明在Proteus上畫好原理圖，檢查無(wú)

14、誤后再通電，主要在數(shù)碼管上顯示P. 循環(huán)左移。其按下不同的鍵進(jìn)入不同的功能，其具體的操作步驟是：按s4鍵進(jìn)入電子鐘翻頁(yè)模式，按s5、s6鍵加一、減一，按s7鍵進(jìn)入單位移動(dòng)，按s8鍵進(jìn)入調(diào)整運(yùn)行模式。連續(xù)按s7循環(huán)上述功能,按s6循環(huán)移動(dòng),按s4循環(huán)查看.4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果 圖4.1 時(shí)分秒顯示結(jié)果 圖4.2 年月日顯示結(jié)果圖4.3 屏保顯示圖 4.3 系統(tǒng)的誤差分析 系統(tǒng)準(zhǔn)備工作結(jié)束后，在硬件調(diào)試中有時(shí)候按下鍵但卻沒(méi)反應(yīng)者是最主要的誤差，也許這是老化的現(xiàn)象以及硬件的焊接有些地方存在虛焊的原因，但是范圍很小，還有在最初幾次數(shù)碼管顯示有一定的問(wèn)題，但最后發(fā)現(xiàn)是位控線和段控線的焊接存在問(wèn)題。

15、4.4 設(shè)計(jì)體會(huì)電子技術(shù)的快速發(fā)展，使一些新型電子器件和集成芯片應(yīng)用越來(lái)越廣泛，電子系統(tǒng)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，印刷電路板越來(lái)越復(fù)雜和精密。單片機(jī)的應(yīng)用使得我們對(duì)各種電路變得模塊化，集成化，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronics Design Automates,即EDA）工具的集成設(shè)計(jì)環(huán)境，電子設(shè)計(jì)軟件Protel 軟件等的運(yùn)用使得電子設(shè)計(jì)電路更加方便，而我做為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)該熟練掌握各種電路編輯軟件，在這次的設(shè)計(jì)中我深刻的體會(huì)到電子產(chǎn)品的快樂(lè)，當(dāng)我們看到顯示屏上正確的顯示出現(xiàn)時(shí)，好開心，這意味著我們的設(shè)計(jì)成功了，幾十天的努力方案設(shè)計(jì)，和實(shí)踐工作我們從中熟練各種電子的技術(shù)和強(qiáng)大，并不斷

16、地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。這次課設(shè)對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常重要，也是我們最滿意的一次，好的開頭是成功的第一步，只有經(jīng)歷過(guò)，才會(huì)懂得過(guò)程的重要性。4.5 教學(xué)建議 號(hào)召同學(xué)們購(gòu)買實(shí)驗(yàn)板，強(qiáng)化單片機(jī)實(shí)訓(xùn)，隨著單片機(jī)學(xué)習(xí)的深入，漸漸的就涌入出一批對(duì)單片機(jī)興趣很強(qiáng)的學(xué)生，單純的仿真和一周才二次的試驗(yàn)課已不能滿足學(xué)生對(duì)單片機(jī)強(qiáng)烈的興趣，因此花點(diǎn)錢買試驗(yàn)版式個(gè)明智的選擇！我還知道老師在實(shí)驗(yàn)課上很是注重學(xué)生的動(dòng)手操作能力，要求很嚴(yán)格，但由于學(xué)校給我們的實(shí)驗(yàn)課時(shí)還不夠。老師應(yīng)該給我們學(xué)生多一些布置課外的實(shí)物制作課題，讓學(xué)生從操作的過(guò)程中學(xué)到一些經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn) 附 錄（1） 圖1 電路原理圖 圖3 PCB Bottom layer 圖

17、圖4 PCB Top layer 圖附 錄（2）;= /設(shè)計(jì)項(xiàng)目:電子鐘 /功能: s8鍵:開始/調(diào)時(shí)分秒/調(diào)年月日/調(diào)定時(shí) / s7鍵:調(diào)時(shí)選擇 / s6鍵:減一 / s5鍵:加一 / S4鍵:切換頁(yè)面 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int/* uchar code tab_duan=0xC0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0x0c,0xbf,0xf7,0xb7; /*0-F、

18、滅（16）、P.、-、=*/void delay(uint count) ;void display(uchar,uchar,uchar,uchar,uchar,uchar,uchar,uchar); void ini();void send();void chuli();void xiangling();void zhengdian();void liushuideng(); uchar t0,t1,t2,t3,sec,min,hour,ri=1,yue=1,nian=10,function,function1=0,function2,function3; uchar i,j,k1,k2,k

19、3,k4=20,k5,n,l1=4,l2; uchar m0,m1,m2,m3,m4,m5,m6,m7,a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7; /時(shí)分秒; uchar n0,n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7,b0,b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7; /年月日; uchar x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6,c7,dsec=5,dmin,dhour; /定時(shí); uchar key(); uchar keychuli();/*/*主函數(shù)*/void main() ini(); for(j=0;j=5;j+)for(i

20、=0;i30)m0=16;m1=16;n0=16;n1=16;x0=16;x1=16; else if(k11)m0=a0;m1=a1;n0=b0;n1=b1;x0=c0;x1=c1; else if(k1=0)k1=60; break; case 1: case 4: case 7: k1-;if(k130)m3=16;m4=16;n3=16;n4=16;x3=16;x4=16; else if(k11)m3=a3;m4=a4;n3=b3;n4=b4;x3=c3;x4=c4;else if (k1=0)k1=60; break; case 2: case 5: case 8:k1-;if(k

21、130)m6=16;m7=16;n6=16;n7=16;x6=16;x7=16; else if(k11)m6=a6;m7=a7;n6=b6;n7=b7;x6=c6;x7=c7; else if (k1=0)k1=60; break; case 9: break; switch(function1) case 0:display( m0,m1,a2,m3,m4,a2,m6,m7);break; case 1:display( n0,n1,b2,n3,n4,b2,n6,n7);break; case 2:display( x0,x1,c2,x3,x4,c5,x6,x7);break; /* /*

22、按鍵程序*/ void chuli()switch(key()case 0:break;case 128: function3+; switch (function3) case 1:TR0=0;P3=2;function1=0;break; case 2:function1=1;break; case 3:function1=2;break; case 4:TR0=1;function3=0;function1=0;break; break;case 64: if(function3!=0) switch(function) case 0: case 1: case 2: case 3: f

23、unction+;if(function=3)function=0;break; break; case 32: switch(function3) case 1: if(function=0) sec+; if(sec59)sec=0; if(function=1) min+; if(min59)min=0; if(function=2) hour+; if(hour23)hour=0; break;case 2: if(function=0) ri+; if(ri30)ri=1; if(function=1) yue+; if(yue12)yue=1; if(function=2) nia

24、n+; if(nian99)nian=10; break; case 3: if(function=0) dsec+; if(dsec59)dsec=0; if(function=1) dmin+; if(dmin59)dmin=0; if(function=2) dhour+; if(dhour23)dhour=0; break; break;case 16: switch(function3) case 1: if(function=0) sec-; if(sec=-1)sec=59; if(function=1) min-; if(min=-1)min=59; if(function=2

25、) hour-; if(hour=-1)hour=23; break;case 2: if(function=0) ri-; if(ri=-1)ri=30; if(function=1) yue-; if(yue=-1)yue=12; if(function=2) nian-; if(nian=10)nian=99; break; case 3: if(function=0) dsec-; if(dsec=-1)dsec=59; if(function=1) dmin-; if(dmin=-1)dmin=59; if(function=2) dhour-;if(dhour=-1)dhour=2

26、3; break; break; case 8: if(function3=0) function1+; switch(function1) case 1: break;case 2: break;case 3: function1=0;break; break;/*/*中斷程序*/void timer0() interrupt 1 using 3TH0=0x3c,TL0=0xb0;t0+;t1+;t2+;if(sec=dsec)&(min=dmin)&(hour=dhour)t3=1000;/定時(shí)響鈴if(t31)t3-; xiangling();if(function2!=1)if(t2=

27、7) /流水燈 t2=0;if(t330) ri=1; yue+; if(yue12) yue=1; nian+; if(nian99)nian=1; /定時(shí)響鈴* void xiangling() k4-; if(k411) k5+; switch (k5) case 1:P3=0xfd;break; case 2:P3=0xff;k5=0;break; if(k49)P3=0xff; if(k4=0)k4=20; /整點(diǎn)提示*void zhengdian() k3-; if(k3%2)P3=0xaa; if(k3%2)=0)P3=0x55; if (k3=0)function2=0; /流

28、水燈*void liushuideng() l2=0xff-l1; P3=l2; l1=l11; if(l2=0x7f)l1=4; /中斷初始化,定時(shí)器賦初值*voidini()TMOD=0x01,TH0=0x3c,TL0=0xb0;EA=1,ET0=1,TR0=0;/*/*顯示子程序*/void display(uchar a0,uchar a1,uchar a2,uchar a3,uchar a4,uchar a5,uchar a6,uchar a7)P0=tab_duana0;P2=0xfe;delay(1);P0=tab_duana1;P2=0xfd;delay(1);/從左到右依次寫

29、數(shù)即可 P0=tab_duana2;P2=0xfb;delay(1); P0=tab_duana3;P2=0xf7;delay(1);P0=tab_duana4;P2=0xef;delay(1); P0=tab_duana5;P2=0xdf;delay(1); P0=tab_duana6;P2=0xbf;delay(1); P0=tab_duana7;P2=0x7f;delay(1); P0=0xff;/*void send()/第一頁(yè)顯示;a0=sec%10;a1=sec/10;a2=18;a3=min%10;a4=min/10;a5=18;a6=hour%10;a7=hour/10;/第二

30、頁(yè)顯示;b0=ri%10;b1=ri/10;b2=19;b3=yue%10;b4=yue/10;b5=19;b6=nian%10;b7=nian/10;/第三頁(yè)顯示;c0=dsec%10;c1=dsec/10;c2=20;c3=dmin%10;c4=dmin/10;c5=20;c6=dhour%10;c7=dhour/10;/*void delay(uint count) uint j; while(count-!=0) for(j=0;j80;j+); /*uchar keychuli() uchar k; k=P1; /P1口內(nèi)容送K k=k; /取反 k=(k&0xff); /屏蔽高4位,如果掃描8鍵，屏蔽該句。 return(k); /返回鍵值 /* 函數(shù)