單片機(jī)電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)

1、武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院 武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院2008 級(jí) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)課題名稱 單片機(jī)電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 奚貴兵 學(xué) 號(hào) 1297808050187 班 級(jí) 通 信 0801 班 指導(dǎo)老師 祝 勛 光電子與通信工程系完成時(shí)間： 2011年4月11日目 錄摘 要 3一、前言 3二、電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)思路 42.1設(shè)計(jì)的實(shí)施方案 4 2.2設(shè)計(jì)步驟論述 4三、電路設(shè)計(jì) 5 3.1 電子時(shí)鐘電路圖 53.2模塊設(shè)計(jì) 6 3.2.1電源部分 6 3.2.2復(fù)位部分 6 3.2.3控制部分 7 3.2.4集成數(shù)碼管 7四、元器件的選取與檢測(cè)9 4.1元器件清單9 4.2元器件的檢測(cè)9 4.2.1二極管 9

2、4.2.2三極管 9五、程序設(shè)計(jì)10 5.1程序10單片機(jī)電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)摘 要單片機(jī)又稱單片微控制器，它自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，就以其極高的性能價(jià)格比，倍受人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速。因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有體積小、重量輕、功耗低、控制功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、價(jià)格低廉、可靠性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，所以得到了廣泛的應(yīng)用，在我國(guó)，最早使用單片機(jī)是在1982年，如今單片機(jī)已被應(yīng)用于家用電器、辦公自動(dòng)化、航空航天、智能儀表、工業(yè)測(cè)控、電子產(chǎn)品、機(jī)電一體化、醫(yī)用設(shè)備、專用設(shè)備的智能化管理以及過(guò)程控制等幾乎各個(gè)領(lǐng)域，電子時(shí)鐘就是其典型的代表。通過(guò)這次簡(jiǎn)易的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握了如何利用接口電路

3、進(jìn)行硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如何進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣及動(dòng)手能力。在報(bào)告中，詳細(xì)地記述了整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，其中的不足歡迎老師指出或給予更好的建議關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 電子時(shí)鐘 控制一、前 言時(shí)間與我們每一個(gè)人都有非常密切的關(guān)系，每個(gè)人都受到時(shí)間的影響。為了更好的利用我們自己的時(shí)間，我們必須對(duì)時(shí)間有一個(gè)度量，因此產(chǎn)生了鐘表。鐘表的發(fā)展是非常迅速的，從剛開(kāi)始的機(jī)械式鐘表到現(xiàn)在普遍用到的數(shù)字式鐘表. 即使現(xiàn)在鐘表千奇百怪，但是它們都只是完成一種功能計(jì)時(shí)功能，只是工作原理不同而易。在當(dāng)代繁忙的工作與生活中，時(shí)間與我們每個(gè)人息息相關(guān).在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩個(gè)方面的含義：一是指為保

4、障系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩中實(shí)現(xiàn)方法：一是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法；二是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)時(shí)間精度要求不高。本文主要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘顯示的方法，設(shè)計(jì)由單片機(jī)AT89C52芯片和四位一體數(shù)碼管（LED）為核心，加上必要的電路，構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易的電子時(shí)鐘。二、電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)思路2.1設(shè)計(jì)的實(shí)施方案單片機(jī)中最重要的是四個(gè)P口，即P0、P1、P2、P3，我們可以根據(jù)電路所要實(shí)現(xiàn)的

5、功能，在硬件設(shè)計(jì)部分來(lái)選擇P口的鏈接方式；軟件部分就需要用到單片機(jī)編程，也就是我們熟知的匯編語(yǔ)言，利用Medwin等軟件編寫電路所要實(shí)現(xiàn)的功能及狀態(tài)。在本次電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)中，用到的是AT89C52單片機(jī)，用其來(lái)控制四個(gè)集成的數(shù)碼管，使數(shù)碼管顯示日、月、時(shí)、分，并且可以通過(guò)控制鍵來(lái)進(jìn)行時(shí)間和日期的調(diào)整。先是硬件部分，利用Protel軟件畫出硬件圖，在PCB電路板上連接好各器件，檢查并確定電路是否正常，再是軟件部分，根據(jù)硬件圖，寫出程序，其中要特別注意P口的連接，軟件調(diào)試無(wú)誤后，用USB接口將程序拷進(jìn)單片機(jī)內(nèi)，觀察數(shù)碼管是否顯示正常，通過(guò)控制鍵檢查其是否有調(diào)時(shí)的功能。2.2設(shè)計(jì)步驟論述1、電子時(shí)鐘電

6、路的搭建、所需元器件以及電路板的焊接與檢測(cè)。2、常態(tài)下，LED顯示的是時(shí)間，當(dāng)按下菜單鍵首先進(jìn)入調(diào)整時(shí)間，再按下菜單鍵進(jìn)入日期調(diào)整，有兩個(gè)開(kāi)關(guān)用來(lái)調(diào)整，再按菜單鍵恢復(fù)顯時(shí)，菜單鍵每按下一次，發(fā)光二極管就兩一次，當(dāng)日期顯示開(kāi)關(guān)按下時(shí)，LED顯示日期，發(fā)光二極管一直亮，當(dāng)按鍵抬起，LED恢復(fù)顯時(shí)，二極管熄滅。3、四個(gè)按鍵分別控制菜單的選擇、時(shí)間和日期的調(diào)整、以及時(shí)間和日期的切換。數(shù)據(jù)與代碼轉(zhuǎn)換，從P2.4P2.7口輸出位選碼，即分別與數(shù)碼管的com1、com2、com3、com4相連；從P0口輸出段選碼，即與數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、dp腳相，利用P2.4到P2.7來(lái)控制四個(gè)數(shù)碼管的顯示

7、，P2.0P2.3連接四個(gè)控制鍵。4、com1、com2、com3、com4分別接三極管的發(fā)射極，三極管的基極各接一個(gè)4.7k的電阻后再分別于P2.4P2.7相連，三極管的集電極都接電源。5、計(jì)時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)與中斷服務(wù)程序，時(shí)間的運(yùn)行依靠定時(shí)中斷子程序?qū)r(shí)鐘單元數(shù)值進(jìn)位調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的。定時(shí)計(jì)數(shù)器T0打開(kāi)后，進(jìn)入計(jì)時(shí)，滿60秒后即為1分鐘，分鐘單位進(jìn)位，60分鐘到了后，時(shí)鐘單元進(jìn)位，24小時(shí)滿后，天單元進(jìn)位，這樣根據(jù)進(jìn)率，得到月、日、時(shí)、分、秒存儲(chǔ)單元的值，并經(jīng)譯碼后，通過(guò)掃描程序送到LED中顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)功能。6、用Medwin編寫程序，拷入單片機(jī)觀察LED是否顯示正常，不正常則修改程序。

8、三、電路設(shè)計(jì)3.1電子時(shí)鐘電路圖圖3-1-13.2模塊設(shè)計(jì) 3.2.1電源部分如下圖3-2-1，從外部輸入+5V的交流電，為單片機(jī)提供電源。圖3-2-13.2.2復(fù)位部分單片機(jī)復(fù)位有兩種基本方式，即上電復(fù)位和按鍵復(fù)位，本次設(shè)計(jì)用的是按鍵復(fù)位（如圖3-2-2），通過(guò)接通按鈕開(kāi)關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)中單片機(jī)復(fù)位后顯示0000。圖3-2-23.2.3控制部分 為了減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，在安裝、焊接時(shí)鐘電路時(shí)，晶振C1、電容C2和C3應(yīng)盡可能地安裝在單片機(jī)XTAL1和XTAL2引腳的附近。如下圖3-2-3所示。 圖3-2-3 3.2.4集成數(shù)碼管 下圖3-2-4為四位一體

9、數(shù)碼管的實(shí)物圖，是將四個(gè)數(shù)碼管集成在一起，其中四個(gè)數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、dp分別集成在一起，利用各控制端com1、com2、com3、com4（圖3-1-5中分別為1、2、3、4腳）來(lái)控制其工作，12個(gè)腳的分布圖如下圖3-1-5。 圖3-2-4 圖3-2-5 圖3-2-6 圖3-2-6是四位一體數(shù)碼管與三極管之間的連接圖，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)用到的是共陽(yáng)極的數(shù)碼管和NPN型的三極管，所以三極管的發(fā)射極與數(shù)碼管的控制端相連，基極與電阻相連，集電極與電源相連。A1、A2、A3、A4置高電平數(shù)碼管才點(diǎn)亮。四、元器件的選取與檢測(cè)4.1元器件清單1、AT89C52單片機(jī)（1塊）。2、四位一體集成數(shù)

10、碼管（1個(gè)），用來(lái)顯示時(shí)間和日期。3、NPN型三極管（4個(gè)），分別與四個(gè)數(shù)碼管的控制腳相連。4、4.7K電阻（9個(gè)），其中四個(gè)與三極管基極相連，四個(gè)做開(kāi)關(guān)的上拉電阻， 一個(gè)用來(lái)復(fù)位。5、1K電阻（1個(gè)），與發(fā)光二極管串聯(lián)。6、12M的晶體振蕩器（1個(gè)）。7、10uF的極限電容（1個(gè)）。8、22pF的電容（2個(gè)），其作用是快速起振、穩(wěn)定振蕩頻率、微調(diào)振蕩頻率。9、開(kāi)關(guān)（5個(gè)），四個(gè)用來(lái)調(diào)時(shí)，一個(gè)用來(lái)復(fù)位。4.2元器件的檢測(cè)4.2.1二極管在焊接電路板之前先得檢測(cè)元器件的好壞，以下為二極管的檢測(cè)方法：將萬(wàn)用表的紅表筆和黑表筆分別接在二極管的兩個(gè)電極，若測(cè)得的電阻值很小，則黑表筆所接的電極為二極管的

11、正極，紅表筆所接的電極為二極管的負(fù)極。若測(cè)得的電阻值很大則相反。4.2.2三極管將數(shù)字萬(wàn)用表的黑（紅）表筆接到某個(gè)假定基極的引腳上，用紅（黑）表筆先后接到其余兩個(gè)引腳上，如果兩次測(cè)得的電阻值都很大（或都很?。碢N結(jié)反偏（或正偏）則可確定假定基極是正確的，如果兩次測(cè)得的阻值一大一小，則可確定假定基極不是基極，重新假定另一個(gè)引腳為基極，重復(fù)上述測(cè)試，當(dāng)基極確定后，將黑表筆接基極，紅表筆分別接其他兩個(gè)電極，若兩次測(cè)得的電阻值都較小，三極管為NPN型，然后再基極與假定集電極自檢接一個(gè)100K的電阻，黑表筆接假定集電極，紅表筆接假定發(fā)射極，測(cè)得一電阻值，將假定的集電極與假定的發(fā)射極對(duì)調(diào)，又測(cè)得一電阻

12、值，比較兩值的大小，可確定電阻值較小的那一次的假定是正確的，因?yàn)殡娮柚敌。f(shuō)明通過(guò)萬(wàn)用表的電流大，三極管處于放大狀態(tài)，即滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電極結(jié)反偏。五、程序設(shè)計(jì)5.1程序電子時(shí)鐘程序如下： BZ BIT 01H ；秒鐘閃點(diǎn)控制位 SET1 BIT P2.0 ；菜單控制位 SET2 BIT P2.1 ；調(diào)分鐘和日 SET3 BIT P2.2 ；調(diào)小時(shí)和月 SET4 BIT P2.3 ；時(shí)間和日期的轉(zhuǎn)換鍵 COM1 BIT P2.4 ；數(shù)碼管控制位 COM2 BIT P2.5 COM3 BIT P2.6 COM4 BIT P2.7 SECOND EQU 29H MINUTE EQU 30H HO

13、UR EQU 31H DAY EQU 32H MONTH EQU 33H TCNT EQU 34H MENU EQU 35H ORG 0000H ；程序入口地址 LJMP START ；跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 000BH ；定時(shí)計(jì)數(shù)器T0的入口地址 LJMP LOOP1START: MOV DPTR,#TABLE MOV SECOND,#0 ；初始化 MOV MINUTE,#0 MOV HOUR,#0 MOV DAY,#0 MOV MONTH,#0 MOV TCNT,#0 MOV MENU ,#0 MOV TMOD,#01H ；選用定時(shí)計(jì)數(shù)器T0，第一種工作方式 MOV TH0,#3CH ；定時(shí)

14、50ms MOV TL0,#0B0H MOV IE,#82H ；開(kāi)中斷 SETB TR0 ；開(kāi)定時(shí)計(jì)數(shù)器；*；判斷是否有按鍵按下，是哪個(gè)按鍵按下 L1: LCALL DISPLAY ；調(diào)用時(shí)間顯示 SETB P1.0 ；將P1.0置1，滅燈 JNB SET1,K1 ；判斷SET1是否按下 JNB SET4,K2 ；判斷SET2是否按下 LJMP L1 K2: CLR P1.0 ；將P1.0清零，將燈點(diǎn)亮 LCALL LOOP ：調(diào)用日期的顯示 JNB SET4,K2 SETB P1.0 LJMP L1 K1: LCALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序 JB SET1,L1 INC MENU ；

15、將MENU加1 L101: JB SET1,L11 ；去抖動(dòng)LCALL DISPLAY LJMP L101 L11: MOV A,MENU CJNE A,#01,A1 ；判斷按鍵按下的次數(shù) LJMP L2 A1: CJNE A,#02,A2 LJMP L3 A2: MOV MENU ,#0 LJMP L1 ；*；分鐘和小時(shí)的調(diào)整 L2: CLR P1.0 LCALL DISPLAY ；調(diào)用時(shí)間顯示 LCALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序 JNB SET1,K1 JB SET2,k3 SJMP D1 k3: JB SET3,L2 SJMP D2 D1: LCALL DISPLAY LCALL

16、DELAY JB SET2,L2 INC MINUTE ；SET2按下一次，分鐘就加1 MOV A,MINUTE CJNE A,#60,L22 ；判斷分鐘是否到60 INC HOUR ；小時(shí)加1 MOV MINUTE,#0 MOV SECOND,#0 L22: LCALL DISPLAY JNB SET2,L22 LJMP L2 D2: LCALL DISPLAY LCALL DELAY JB SET3 ,L2 INC HOUR ；SET3按下一次，小時(shí)加1 MOV A,HOUR CJNE A,#24,L21 ；判斷小時(shí)是否到24 MOV HOUR,#0 L21: LCALL DISPLAY

17、JNB SET3,L21 LJMP L2；*；日和月的調(diào)整 L3: CLR P1.0 LCALL LOOP ；調(diào)用日期的顯示 LCALL DELAY ；調(diào)用延時(shí) JNB SET1,K101 ；判斷開(kāi)關(guān)是否按下 JB SET2,K4 LJMP D3 K101: LJMP K1 K4: JB SET3,L3 SJMP D4 D3: LCALL LOOP LCALL DELAY JB SET2,L3 INC DAY ；天數(shù)加1 MOV A,DAY CJNE A,#31,L32 ；判斷天數(shù)是否到31 INC MONTH MOV DAY,#0 ；月份加1 LJMP L32 L32: LCALL LOOP

18、 JNB SET2,L32 LJMP L3 D4: LCALL LOOP ；調(diào)用日期的顯示 LCALL DELAY ；調(diào)用延時(shí) JB SET3,L3 INC MONTH ；月份加1 MOV A,MONTH CJNE A,#13,L31 ；判斷月份是否到13 MOV MONTH,#1 ；12月過(guò)后顯示1月 L31: LCALL LOOP JNB SET3,L31 LJMP L3 ；*；定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷服務(wù)，對(duì)秒、分鐘、小時(shí)的計(jì)數(shù)LOOP1: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H INC TCNT MOV A,TCNT CJNE A,#20,RETUNE ；計(jì)時(shí)1s CPL BZ ；

19、秒點(diǎn)的閃爍，1秒閃一次 INC SECOND ；秒鐘加1 MOV TCNT,#0 MOV A,SECOND CJNE A,#60,RETUNE ；判斷秒鐘是否到60秒 INC MINUTE ；分鐘加1 MOV SECOND,#0 MOV A,MINUTE CJNE A,#60,RETUNE ；判斷分鐘是否到60 INC HOUR ；小時(shí)加1 MOV MINUTE,#0 MOV A,HOUR CJNE A,#24,RETUNE ；判斷小時(shí)是否到24 INC DAY ；天數(shù)加1 MOV HOUR,#0 ；滿一天，時(shí)分秒都清零 MOV MINUTE,#0 MOV SECOND,#0 MOV TCNT

20、,#0 MOV A,DAY CJNE A,#32,RETUNE ；判斷天數(shù)是否到32 INC MONTH ；月份加1 MOV DAY,#1 MOV A,MONTH CJNE A,#13,RETUNE ；判斷月是否到13 MOV MONTH,#1 ；滿12月后回到1月RETUNE:RETI ；中斷返回；*；顯示控制子程序，時(shí)間的顯示DISPLAY:MOV A,MINUTE ；顯示分鐘 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ；顯示分鐘的十位 SETB COM2 ；點(diǎn)亮第2個(gè)數(shù)碼管 LCALL DELAY CLR COM2 MOV A,B MOVC A,A+

21、DPTR MOV P0,A ；顯示分鐘的個(gè)位 SETB COM1 ；點(diǎn)亮第1個(gè)數(shù)碼管 LCALL DELAY CLR COM1 MOV A,HOUR ；顯示小時(shí) MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ；顯示小時(shí)的十位 SETB COM4 ；點(diǎn)亮第4個(gè)數(shù)碼管 LCALL DELAY CLR COM4 MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ；顯示小時(shí)的個(gè)位 SETB COM3 ；點(diǎn)亮第3個(gè)數(shù)碼管 JB BZ,S1 CLR P0.7 ；秒點(diǎn)的閃爍 S1: LCALL DELAY SETB P0.7 CLR COM3 RET ；返回主程序；*；日期的顯示 LOOP: MOV A,DAY ；顯示日 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR SETB COM2 ；點(diǎn)亮第2個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示日的十位 LCALL DELAY CLR COM2 MOV A,B MOVC A,A+DPTR SETB COM1 ；點(diǎn)亮第1個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示日的個(gè)位 LCALL DELAY CLR COM1 MOV A,MONTH ；顯示月 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR SETB COM4 ；點(diǎn)亮第4個(gè)數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示月的十位 LCALL DE