基于AT89C51單片機(jī)的LED顯示的智能電子鐘

1、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告所在實(shí)驗(yàn)室： 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)教師： 學(xué)生姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 成績(jī)?cè)u(píng)定： 實(shí)驗(yàn)一 LED電子表的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)要求(一)設(shè)計(jì)任務(wù)基于AT89C51單片機(jī)，制作LED顯示的智能電子鐘。 (二)設(shè)計(jì)要求 1. 計(jì)時(shí)，秒，分時(shí)，天，月，年。 2. 五路定時(shí)輸出，可任意關(guān)斷（最大可到16路） 3. 時(shí)間，月，日交替顯示。 4. 自定義任意時(shí)刻自動(dòng)開(kāi)關(guān)屏。 5. 計(jì)時(shí)精度：誤差=1秒/月。（具有微調(diào)設(shè)置） 6. 鍵盤(pán)采用動(dòng)態(tài)掃描方式查詢(xún)。所有的查詢(xún)，設(shè)置功能均由K1.K2完成。 二、硬件設(shè)計(jì)（一）總體思路內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器復(fù)位清零切換按鈕AT89C51單片機(jī)數(shù)碼顯示管74HCS245

2、芯片圖 1（二）實(shí)圖為 圖2 （三）1. 首先要選擇單片機(jī)的芯片，其次，選擇系統(tǒng)中要用到的其他外圍元件。例如要用到的顯示器啊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等的。2. 硬件的設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)是指應(yīng)用系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，它包括單片機(jī)的芯片、控制電路、存儲(chǔ)器、IO等等，硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮留有充分的余量，電路設(shè)計(jì)要保證正確無(wú)誤，應(yīng)為在硬件設(shè)計(jì)中不容易修改設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。 3. 硬件設(shè)計(jì)時(shí)要注意的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：（1）單片機(jī)的選擇：盡量選用帶有EEPROM和MCS51系列的單片機(jī)，理如我們用到的AT89C51，這種單片機(jī)會(huì)減少外部的擴(kuò)展。（2）程序存儲(chǔ)器：若要外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，一般要選用容量較大的EPROM芯片，盡量避免用小容量的芯

3、片，應(yīng)為程序存儲(chǔ)容量大些，則可以編程空間充裕。（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，如果需要擴(kuò)展外部ROM，那么ROM芯片可選用6264（8KB）等，擴(kuò)展外部ROM和RAM相同，盡量減少芯片的數(shù)量。（4）IO接口的芯片：IO接口的芯片的擴(kuò)展也需要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)功能的要求來(lái)確定，常用的IO接口芯片一般要選用8255芯片，這類(lèi)芯片可利用功能多、具有口線多、硬件邏輯簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。（5）總線驅(qū)動(dòng)功能：MCS51系列的單片機(jī)的外部擴(kuò)展功能很強(qiáng)，但4個(gè)8位并行接口帶負(fù)載能力是有限的，P0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL電路，P1P3口只能驅(qū)動(dòng)3個(gè)TTL電路。4.單片機(jī)與顯示模塊電路由74HC245芯片和電阻，導(dǎo)線構(gòu)成，控制

4、鎖存單片機(jī)輸出信號(hào)。74HC245元件的封裝：74HC245真值表：5.顯示LED電路由7SEG-MPSX6-CC供陰LED8段位顯示器構(gòu)成：結(jié)構(gòu)圖為：abcdefg12345. dp678910e d G c dpg f G a b其真值表為：顯示字符共陰極接法八段狀態(tài)斷碼（共陰）spgfedcba0001111113FH10000011006H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FH9011011116FH.1000000080H綜上則可知：顯示012345678

5、9.斷碼3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH80H6.設(shè)計(jì)的硬件的思路和實(shí)圖為： （1）.思路是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器復(fù)位清零切換按鈕AT89C51單片機(jī)數(shù)碼選字管排阻74HCS245芯片（2）.實(shí)圖為（二）軟件的設(shè)計(jì)1. 軟件的設(shè)計(jì)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是研究的過(guò)程中最關(guān)鍵的一步，沒(méi)有軟件，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制，不同的軟件會(huì)實(shí)現(xiàn)的個(gè)功能就有不同的控制，。所以，要編寫(xiě)軟件就應(yīng)該把實(shí)現(xiàn)的控制對(duì)象及其功能全部掌握，要做到心中有數(shù)。2. 選擇了c語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序軟件來(lái)控制。3. 流程圖為：（1）主程序流程圖 結(jié)束顯示開(kāi)始初始化鍵盤(pán)掃描時(shí)間處理讀取時(shí)間值預(yù)置計(jì)數(shù)初值（2）鍵盤(pán)掃描子

6、程序鍵盤(pán)掃描子程序按鍵秒的調(diào)整按鍵分的調(diào)整按鍵時(shí)的調(diào)整定時(shí)返回（3）時(shí)間處理子程序時(shí)間處理子程序秒鐘設(shè)為進(jìn)制分鐘設(shè)為進(jìn)制時(shí)鐘設(shè)為進(jìn)制返回（三）調(diào)試的過(guò)程1. 單片機(jī)系統(tǒng)的軟件事千差萬(wàn)別的，沒(méi)有統(tǒng)一的模式，我們是盡可能的采用模塊化的結(jié)構(gòu)，并按照先相后細(xì)的方法，把整個(gè)系統(tǒng)軟件分成多個(gè)獨(dú)立模塊。應(yīng)該確定個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)和功能，個(gè)模塊的接口信息。2. 各個(gè)模塊可以分別獨(dú)立設(shè)計(jì)，編輯和調(diào)試，最后將各個(gè)模塊連接成一個(gè)完整的程序進(jìn)行調(diào)試，。3. 較為復(fù)雜的軟件是建立在各個(gè)機(jī)本末快的基礎(chǔ)上的。4. 系統(tǒng)的測(cè)試：系統(tǒng)的測(cè)試包括硬件調(diào)適合軟解調(diào)試，硬件的調(diào)試是解決硬件的故障，包括設(shè)計(jì)故障和工藝錯(cuò)誤。軟件的調(diào)試是經(jīng)過(guò)在

7、線的仿真調(diào)試，出了發(fā)現(xiàn)和解決程序的錯(cuò)誤外，也可已發(fā)現(xiàn)硬件的錯(cuò)誤。5. 程序調(diào)試是按模塊進(jìn)行的，各個(gè)模塊和子程序都是獨(dú)立進(jìn)行的，最后是要連在一起來(lái)調(diào)試的，可以利用開(kāi)發(fā)工具的單步和斷點(diǎn)運(yùn)行方式，通過(guò)檢查系統(tǒng)的CPU現(xiàn)場(chǎng)、RAM和SFR的內(nèi)容及IO口的狀態(tài)，來(lái)檢查程序大的執(zhí)行結(jié)果和系統(tǒng)IO設(shè)備的狀態(tài)化是否正常，從中發(fā)現(xiàn)程序的邏輯錯(cuò)誤、轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤以及隨機(jī)的錄入錯(cuò)誤。6. 在調(diào)試的過(guò)程中要不斷的調(diào)整、修改系統(tǒng)的軟件和硬件，直到其符合預(yù)期結(jié)果為止，聯(lián)機(jī)調(diào)試運(yùn)行后，將軟件固化到EPROM中。三、硬件設(shè)計(jì)的電路和調(diào)試結(jié)果為 2.首先要選擇單片機(jī)的芯片，其次，選擇系統(tǒng)中要用到的其他外圍元件。例如，我們要用到

8、的顯示器啊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等的。硬件的設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)是指應(yīng)用系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，它包括單片機(jī)的芯片、控制電路、存儲(chǔ)器、IO等等，硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮留有充分的余量，電路設(shè)計(jì)要保證正確無(wú)誤，應(yīng)為在硬件設(shè)計(jì)中不容易修改設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。硬件設(shè)計(jì)時(shí)要注意的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：（1）單片機(jī)的選擇：盡量選用帶有EEPROM和MCS51系列的單片機(jī)，理如我們用到的AT89C51，這種單片機(jī)會(huì)減少外部的擴(kuò)展。（2）程序存儲(chǔ)器：若要外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，一般要選用容量較大的EPROM芯片，盡量避免用小容量的芯片，應(yīng)為程序存儲(chǔ)容量大些，則可以編程空間充裕。（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，如果需要擴(kuò)展外部ROM，那么ROM芯片可選用

9、6264（8KB）等，擴(kuò)展外部ROM和RAM相同，盡量減少芯片的數(shù)量。（4）IO接口的芯片：IO接口的芯片的擴(kuò)展也需要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)功能的要求來(lái)確定，常用的IO接口芯片一般要選用8255芯片，這類(lèi)芯片可利用功能多、具有口線多、硬件邏輯簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。（5）總線驅(qū)動(dòng)功能：MCS51系列的單片機(jī)的外部擴(kuò)展功能很強(qiáng)，但4個(gè)8位并行接口帶負(fù)載能力是有限的，P0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL電路，P1P3口只能驅(qū)動(dòng)3個(gè)TTL電路。四、軟件的設(shè)計(jì)思想及流程 /*/*延時(shí)子程序*/*/void delay (uchar k)uchar j;while(k-)!=0) for(j=0;j=99)year=1; /*/* 時(shí)分秒

10、顯示子程序*/*/void display(void) P2=0xfe; P0=dispcodehour/10; /顯示小時(shí)的十位 delay(4); P2=0xfd; P0=(dispcode(hour%10)|0X80; /顯示小時(shí)的個(gè)位 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=di

11、spcodesecond%10; /顯示秒的個(gè)位 delay(4); /*年月日顯示程序*/void display1(void) P2=0xfe; P0=dispcodeyear/10; delay(4); P2=0xfd; P0=(dispcode(year%10)|0X80; delay(4); P2=0xfb; P0=dispcodemon/10; delay(4); P2=0xf7; P0=(dispcodemon%10)|0X80; delay(4); P2=0xef; P0=dispcodeday/10; delay(4); P2=0xdf; P0=dispcodeday%10;

12、 delay(4); /*/*主函數(shù)*/*/void main(void) P1=0xff; /初始化p1口，全設(shè)為 TMOD = 0x11; /time0為定時(shí)器，方式TH0=0x3c; /預(yù)置計(jì)數(shù)初值TL0=0xb0;EA=1; ET0=1; TR0=1; while (1) keyscan( ); /按鍵掃描 time_pro( ); /時(shí)間處理 if(disp) display1( ); /顯示時(shí)間 else display( ); 五、調(diào)試過(guò)程和方法1. 單片機(jī)系統(tǒng)的軟件事千差萬(wàn)別的，沒(méi)有統(tǒng)一的模式，盡可能的采用模塊化的結(jié)構(gòu)，并按照先相后細(xì)的方法，把整個(gè)系統(tǒng)軟件分成多個(gè)獨(dú)立模塊。應(yīng)該

13、確定個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)和功能，個(gè)模塊的接口信息。各個(gè)模塊可以分別獨(dú)立設(shè)計(jì)，編輯和調(diào)試，最后將各個(gè)模塊連接成一個(gè)完整的程序進(jìn)行調(diào)試，。2. 系統(tǒng)的測(cè)試包括硬件調(diào)適合軟解調(diào)試，硬件的調(diào)試是解決硬件的故障，包括設(shè)計(jì)故障和工藝錯(cuò)誤。軟件的調(diào)試是經(jīng)過(guò)在線的仿真調(diào)試，出了發(fā)現(xiàn)和解決程序的錯(cuò)誤外，也可已發(fā)現(xiàn)硬件的錯(cuò)誤。3. 程序調(diào)試是按模塊進(jìn)行的，各個(gè)模塊和子程序都是獨(dú)立進(jìn)行的，最后是要連在一起來(lái)調(diào)試的，可以利用開(kāi)發(fā)工具的單步和斷點(diǎn)運(yùn)行方式，通過(guò)檢查系統(tǒng)的CPU現(xiàn)場(chǎng)、RAM和SFR的內(nèi)容及IO口的狀態(tài)，來(lái)檢查程序大的執(zhí)行結(jié)果和系統(tǒng)IO設(shè)備的狀態(tài)化是否正常，從中發(fā)現(xiàn)程序的邏輯錯(cuò)誤、轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤以及隨機(jī)的錄入錯(cuò)誤。

14、4. 在調(diào)試的過(guò)程中要不斷的調(diào)整、修改系統(tǒng)的軟件和硬件，直到其符合預(yù)期結(jié)果為止，聯(lián)機(jī)調(diào)試運(yùn)行后，將軟件固化到EPROM中。1這是日期的調(diào)試圖：分別為年、月、日2. 此圖為時(shí)、分、秒的調(diào)試圖 實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)要求合格要求：用PROTEUS畫(huà)出原理圖，并完成下列任務(wù)一、 用六只LED數(shù)碼管輸出顯示時(shí)、分、秒。二、 可通過(guò)按鍵設(shè)置鬧鐘功能，且停鬧無(wú)須手工操作。三、 可通過(guò)按鍵設(shè)置復(fù)位和時(shí)、分較時(shí)等。四、 寫(xiě)出詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告。五、 給出電路的原理圖、源程圖，仿真實(shí)現(xiàn)。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容（可加附頁(yè)）硬件方案軟件方案：/獨(dú)立式鍵盤(pán)調(diào)時(shí)的數(shù)碼時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)#include / 包含51單片機(jī)寄存器定義的

15、頭文件unsigned char code Tab =0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /數(shù)字09的段碼unsigned char int_time ; /中斷次數(shù)計(jì)數(shù)變量unsigned char second; /秒計(jì)數(shù)變量unsigned char minute; /分鐘計(jì)數(shù)變量unsigned char hour; /小時(shí)計(jì)數(shù)變量unsigned char alarm_flag=0; /鬧鐘標(biāo)志unsigned char beep_col=0;unsigned char alarm_second; /鬧鐘秒計(jì)數(shù)變量un

16、signed char alarm_minute; /鬧鐘分鐘計(jì)數(shù)變量unsigned char alarm_hour; /鬧鐘小時(shí)計(jì)數(shù)變量sbit BEEP=P36; /蜂鳴器引腳定義/*函數(shù)功能：數(shù)碼管掃描延時(shí)*/ void delay(void) unsigned char j;for(j=0;j200;j+) ; /*函數(shù)功能：鍵盤(pán)掃描延時(shí)*/ void delay50ms(void) unsigned char i,j; for(i=0;i200;i+) for(j=0;j70;j+) ; void delay1ms() unsigned char i,j; for(i=0;i10;

17、i+) for(j=0;j30;j+); /* 函數(shù)功能：延時(shí)若干毫秒 入口參數(shù)：n*/ void delay2(unsigned char n) unsigned char i;for(i=0;in;i+)delay1ms(); /* 函數(shù)功能：延時(shí)每10微秒 入口參數(shù)：u*/void delay10us(unsigned char u)unsigned char i,j;for(i=0;iu;i+)for(j=0;j5;j+);/*函數(shù)功能：顯示秒入口參數(shù)：s*/ void DisplaySecond(unsigned char s) P2=0x40; /P2.6引腳輸出低電平， DS6點(diǎn)

18、亮 P0=Tabs/10; /顯示十位 delay(); P2=0x80; /P2.7引腳輸出低電平， DS7點(diǎn)亮 P0=Tabs%10; /顯示個(gè)位delay();P0=0xff; /關(guān)閉所有數(shù)碼管 /*函數(shù)功能：顯示分鐘入口參數(shù)：m*/void DisplayMinute(unsigned char m) P2=0x08; / P2.3引腳輸出低電平， DS3點(diǎn)亮 P0=Tabm/10;/顯示個(gè)位 delay(); P2=0x10; / P2.4引腳輸出低電平， DS4點(diǎn)亮 P0=Tabm%10; delay(); P2=0x20; /P2.5引腳輸出低電平， DS5點(diǎn)亮 P0=0xbf;

19、 /分隔符“-”的段碼 delay(); P0=0xff; /關(guān)閉所有數(shù)碼管/*函數(shù)功能：顯示小時(shí)的子程序入口參數(shù)：h*/void DisplayHour(unsigned char h) P2=0x01; /P2.0引腳輸出低電平， DS0點(diǎn)亮 P0=Tabh/10; /顯示十位 delay(); P2=0x02; /P2.1引腳輸出低電平， DS1點(diǎn)亮 P0=Tabh%10; /顯示個(gè)位delay(); P2=0x04; /P2.2引腳輸出低電平， DS2點(diǎn)亮 P0=0xbf; /分隔符“-”的段碼delay(); P0=0xff; /關(guān)閉所有數(shù)碼管 /*函數(shù)功能：蜂鳴器發(fā)聲*/void

20、beep()unsigned char j,k,l;if(beep_col=1) /beep_col控制循環(huán) 一直執(zhí)行以下程序 for(l=0;l2;l+) /循環(huán)響5下for(k=0;k0;j-) /蜂鳴器響大約300msBEEP = BEEP;delay10us(5);/延時(shí)50us 發(fā)出大約1KHZ頻率的響聲 BEEP=1; /蜂鳴器不響for(j=600;j0;j-) /蜂鳴器響大約300msBEEP = BEEP;delay10us(5);/延時(shí)50us 發(fā)出大約1KHZ頻率的響聲 BEEP=1; /蜂鳴器不響B(tài)EEP=1;delay2(700); beep_col=0;/*函數(shù)功能

21、：鍵盤(pán)掃描*/void key_scan(void) P1=0xff; /將P1口高4位置高電平“1” if(P1&0xf8)!=0xf8) /有鍵按下 delay50ms(); /延時(shí)60ms再檢測(cè) if(P1&0xf8)!=0xf8) /確實(shí)有鍵按下 if(S1=0) /如果是S1鍵按下 second+; /秒加1 if(S2=0) /如果是S2鍵按下 minute+; /分鐘加1 if(S3=0) /如果是S3鍵按下 hour+; /小時(shí)加1 if(S4=0) /如果是S4鍵按下 second=0; /秒清0 minute=0; /分鐘清0 hour=0; /小時(shí)清0 if(S5=0)

22、/如果是S5鍵按下,則進(jìn)行設(shè)定鬧鐘 alarm_flag=1; /秒清0 minute=0; /分鐘清0 hour=0; /小時(shí)清0 /*函數(shù)功能：主函數(shù)*/ void main(void) TMOD=0x01; /使用定時(shí)器T0EA=1; /開(kāi)中斷總允許ET0=1; /允許T0中斷TH0=(65536-46083)/256; /定時(shí)器高八位賦初值TL0=(65536-46083)%256; /定時(shí)器低八位賦初值TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器T0 int_time=0; /中斷計(jì)數(shù)變量初始化second=0; /秒計(jì)數(shù)變量初始化minute=0; /分鐘計(jì)數(shù)變量初始化hour=0; /小時(shí)計(jì)數(shù)變量

23、初始化 while(1) DisplaySecond(second); /調(diào)用秒顯示子程序 delay(); DisplayMinute(minute); /調(diào)用分鐘顯示子程序delay(); DisplayHour(hour); /調(diào)用小時(shí)顯示子程序 delay(); /鬧鐘定時(shí)檢查if(second=alarm_second&minute=alarm_minute&hour=alarm_hour)beep_col=1;elsebeep_col=0; /整點(diǎn)報(bào)時(shí)if(hour%10)=0&minute=0&hour=0) beep_col=1;elsebeep_col=0; while(al

24、arm_flag) /鬧鐘設(shè)定死循環(huán) DisplaySecond(alarm_second); /調(diào)用秒顯示子程序 delay(); DisplayMinute(alarm_minute); /調(diào)用分鐘顯示子程序delay();DisplayHour(alarm_hour); /調(diào)用小時(shí)顯示子程序 delay(); P1=0xff; /將P1口高4位置高電平“1” if(P1&0xf8)!=0xf8) /S5調(diào)整鬧鐘鍵按下 delay50ms(); /延時(shí)50ms再檢測(cè) if(P1&0xf8)!=0xf8) /確實(shí)有鍵按下 if(S1=0) /如果是S1鍵按下 alarm_second+; /

25、秒加1 if(S2=0) /如果是S2鍵按下 alarm_minute+; /分鐘加1 if(S3=0) /如果是S3鍵按下 alarm_hour+; /小時(shí)加1 if(S4=0) /如果是S4鍵按下 alarm_second=0; /秒清0 alarm_minute=0; /分鐘清0 alarm_hour=0; /小時(shí)清0 if(S5=0) /如果是S5鍵按下,則進(jìn)行設(shè)定鬧鐘 alarm_flag=0; /!/ minute=0; /分鐘清0/ hour=0; /小時(shí)清0 /if(P1&0xf8)!=0xf8) /while(alarm_flag) /while(1) /main()/*函數(shù)

26、功能：定時(shí)器T0的中斷服務(wù)子程序*/ void interserve(void ) interrupt 1 using 1 /using Time0 TR0=0; /關(guān)閉定時(shí)器T0 int_time+; /中斷次數(shù)加1 if(int_time=20) /如果中斷次數(shù)滿20 int_time=0; /中斷計(jì)數(shù)變量清0 second+; /秒計(jì)數(shù)變量加1 if(second=60) /如果秒計(jì)滿60 second=0; /如果秒計(jì)滿60，將秒計(jì)數(shù)變量清0 minute+; /分鐘計(jì)數(shù)變量加1 if(minute=60) /如果分鐘計(jì)滿60 minute=0; /如果分鐘計(jì)滿60，將分鐘計(jì)數(shù)變量清0 hour+; /小時(shí)計(jì)數(shù)變量加1 if(hour=24) /如果小時(shí)計(jì)滿24 hou