簡易數(shù)字鐘設(shè)計(jì)

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（2014 /2015 學(xué)年第二學(xué)期）課程名稱 ： 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 題 目 ： 簡易數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 2周 設(shè)計(jì)成績 ： 2015年 6 月 25 日1、 課程設(shè)計(jì)目的（1）綜合利用所學(xué)單片機(jī)知識(shí)完成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)并在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)，從而加深對(duì)單片機(jī)軟硬知識(shí)的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。（2）學(xué)習(xí)A T 8 9 C 5 1定時(shí)/計(jì)數(shù)器的原理及基本應(yīng)用。（3）掌握多為數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方法。（4）掌握Keil uVision2 IDE的使用方法?！景?xiàng)目文件的建立，給項(xiàng)目添加程序件，編

2、譯、連接項(xiàng)目，形成目標(biāo)文件，運(yùn)行調(diào)試觀察結(jié)果，多文件的處理，仿真環(huán)境的設(shè)置。】（5）掌握Keil C51的調(diào)試技巧?！景ㄈ绾卧O(shè)置和刪除斷點(diǎn)，如何查看和修改寄存器的內(nèi)容，如 何 觀 察 和 修 改 變 量，如 何 觀 察 存 儲(chǔ) 器 區(qū) 域，并 行 口 的 使 用， 定 時(shí) 器 /計(jì)數(shù)器的使用，串行口的使用，外中斷的使用?！浚?）掌握PROTEUS軟件使用過程。2、 簡易數(shù)字鐘的要求及軟硬件的分析2.1簡易數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)要求 利 用電子電 路 構(gòu) 成 一個(gè)簡 易 數(shù) 字 鐘 ，該 數(shù)字鐘電路主要由C51單片機(jī)、4位共陽極數(shù)碼管、時(shí)計(jì)數(shù)、分計(jì)數(shù)器、蜂鳴器、LED燈、NPN型和PNP型三極

3、管、按鍵、若干電阻和導(dǎo)線組成。其中電路系統(tǒng)的分計(jì)數(shù)器采用60進(jìn)制，時(shí)計(jì)數(shù)器采用24進(jìn)制，。譯碼器顯示電路將時(shí)、分計(jì)數(shù)器的輸出狀態(tài)通過三個(gè)兩位共陽數(shù)碼管顯示出來。整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路根據(jù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，用蜂鳴器輸出。相 對(duì) 機(jī) 械 鐘 而 言，數(shù) 字 鐘 能 達(dá) 到 準(zhǔn) 確 計(jì) 時(shí) ，并 顯 示 小 時(shí) 、分 鐘，同 時(shí) 通 過 不 同 按 鍵 的 不 同 功 能 對(duì) 該 數(shù) 字 鐘 進(jìn) 行 小 時(shí) 和 分 鐘 調(diào) 整 ，也 可 通 過 按 鍵 來 接 她 通 蜂 鳴 器 來 發(fā) 出 響 聲 。2.2數(shù)字鐘的軟件分析2.1.1數(shù)字鐘軟件的系統(tǒng)分析 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)

4、。單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)主要包括執(zhí)行軟件（完成 各種實(shí)質(zhì)性功能）的設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)通常要考慮以下幾個(gè)方面的 問題：（1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，設(shè)計(jì)出合理的總體 結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理；（2）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、實(shí)行模塊化、子程序化。既便于調(diào) 試、鏈接，又便于移植和修改；（3）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)；（4）繪制程序流程圖；（5）合理分配系統(tǒng)資源；（6）為程序加入注釋，提高可讀性，實(shí)施軟件工程；（7)注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 這次的數(shù)字電子

5、鐘設(shè)計(jì)用到很多子程序，它們的流程圖如下所示。 主程序是先開始，然后啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器啟動(dòng)后在進(jìn)行按鍵檢測(cè)，檢測(cè)完后，就可以顯示時(shí)間。按鍵處理是先檢測(cè)秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加 1，如果沒有按下，就檢 測(cè)分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加1，如果沒有按下，就檢測(cè)時(shí)按鍵是否按下，時(shí)按鍵如果按下，時(shí)就加1，如果沒有按下，就把時(shí)間顯示出來。2.2.2 簡易數(shù)字鐘程序 #include <regx52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit k1 = P35; /按鍵1 sbit k2 = P

6、34; /按鍵2 sbit k3 = P33; /按鍵3 sbit k4 = P32; /按鍵4 sbit LED = P10; /LED顯示 sbit beep = P36; /蜂鳴器 int m1 = 0, m2 = 0, m3 = 0, m4 = 0; /數(shù)碼管要顯示的數(shù)字 int time_n = 0; /1s時(shí)間到標(biāo)志位 int smg_n = 0; /位選控制哪個(gè)數(shù)碼管閃 int xz_flg = 0; /選擇鍵是否被按下 int shi = 0, fen = 0; miao = 0; int zd_flg = 0; /整點(diǎn)標(biāo)志 char duan=0xc0,0xf9,0xa4,0

7、xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff;/段選編碼09null； /- /本文件函數(shù) void System_Init();/初始化函數(shù) void Smg_Scan(); /數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描 void Delay_1ms(uint z); /延時(shí)函數(shù) void Blink(uint wei); /數(shù)碼管閃爍函數(shù) void Key_Scan(); /按鍵掃描函數(shù) void Bao_Shi(); /整點(diǎn)報(bào)時(shí)/*/ void main() System_Init(); while(1) Smg_Scan(); Key_Scan(); Bao_Shi(); /*初始

8、化子函數(shù) void System_Init() /初始化函數(shù) TMOD = 0X01; /定時(shí)器0 工作方式1 TH0 = 0X4C; /定時(shí)50000us TL0 = 0X00; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1; /*延時(shí)子函數(shù) void Delay_1ms(uint z)/1ms延時(shí)函數(shù) uint x,y; for(x = z;x > 0;x-) for(y = 110;y >0;y-); /*數(shù)碼管掃描子函數(shù) void Smg_Scan() P2_0= 0; /數(shù)碼管1位選通 P0 = duanm1; /送段選 Delay_1ms(1); /延時(shí)1msP2_

9、0=1; /數(shù)碼管1位關(guān)斷P2_1=0; /數(shù)碼管2位選通 P0 = (duanm2& 0x7f); /送段選 Delay_1ms(1); /延時(shí)1msP2_1=1; P2_2=0; /數(shù)碼管3位選通 P0 = duanm3; /送段選 Delay_1ms(1); /延時(shí)1msP2_2=1; P2_3= 0; /數(shù)碼管4位選通 P0 = duanm4; /送段選 Delay_1ms(1); /延時(shí)1msP2_3=1; /*中斷子函數(shù) void time0() interrupt 1 /yanshi zi chengxu TH0 = 0X4C; /定時(shí)50000us TL0 = 0X00

10、; time_n+; if(time_n = 10) /0.5s 到了嗎？ LED = LED; if(xz_flg = 1) switch(smg_n) /到了0.5s 對(duì)應(yīng)位的數(shù)碼管滅 case 0 : m1 = 10;Delay_1ms(500); break; case 1 : m2 = 10; Delay_1ms(500); break; case 2 : m3 = 10; Delay_1ms(500);break; case 3 : m4 = 10;Delay_1ms(500); break; if(time_n = 20) /1s 到了 time_n = 0; miao+; if

11、(miao = 60) miao = 0; fen+; if(fen =60) zd_flg = 1; /整點(diǎn)標(biāo)志 shi+; if(shi = 24) shi = 0; m4 = fen % 10; /數(shù)碼管4顯示分鐘的低位 m3 = fen / 10; /數(shù)碼管3顯示分鐘的高位 m2 = shi % 10; /數(shù)碼管2顯示小時(shí)的低位 m1 = shi / 10; /數(shù)碼管1顯示小時(shí)的高位 /*鍵盤掃描子函數(shù)void Key_Scan() if(k1 = 0) /選擇鍵 Delay_1ms(21); /延時(shí)20ms if(k1 = 0) /按鍵1確實(shí)被按下 xz_flg = 1; /選擇鍵按

12、下 EA = 0; smg_n+; /改變選擇的數(shù)碼管 if(smg_n = 4) smg_n = 0; while(!k1) /松手檢測(cè) Smg_Scan(); /使按下鍵時(shí)所有數(shù)碼管都亮 Delay_1ms(21); while(!k1); if(xz_flg = 1) if(k2 = 0) /加1鍵 Delay_1ms(21); if(k2 = 0)switch(smg_n)case 0 : m1+;if(m1 = 2)m1 = 0;break;case 1 : m2+;if(m2 = 10)m2 = 0;break;case 2 : m3+;if(m3 = 6)m3 = 0;break

13、;case 3 : m4+;if(m4 = 10)m4 = 0;break;while(!k2) /松手檢測(cè)Smg_Scan(); Delay_1ms(21); while(!k2); if(k3 = 0) /減1鍵 Delay_1ms(21); if(k3 = 0) switch(smg_n) case 0 : m1-; if(m1 = -1) m1 = 2; break; case 1 : m2-; if(m2 = -1) m2 = 9; break; case 2 : m3-; if(m3 = -1) m3 = 5; break; case 3 : m4-; if(m4 = -1) m4

14、 = 9; break; while(!k3) Smg_Scan(); Delay_1ms(21); while(!k3); if(k4 = 0) /確定鍵 Delay_1ms(21); if(k4 = 0) xz_flg = 0; EA = 1; while(!k4) Smg_Scan(); Delay_1ms(21); while(!k4); /*/void Bao_Shi() uint i,j; /定義循環(huán)變量 if(zd_flg = 1) for(j=0;j<3;j+) for(i=0;i<m1;i+) beep=!beep; /蜂鳴器開關(guān) Delay_1ms(80); /

15、延時(shí)80ms Delay_1ms(1000); zd_flg = 0; 2.3 簡易數(shù)字鐘硬件分析2.3.1 數(shù)字鐘的總電路圖2.3.2數(shù)字鐘的硬件單元電路分析（1）最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖（2）晶體 （3）常用的復(fù)位電路如下圖所示： 圖3 常用復(fù)位電路圖（4）最常用的顯示器數(shù)碼管，如下圖所示。圖4 顯示器的符號(hào)圖（5）顯示電路顯示模塊需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間,即時(shí)、分，因此需要 4個(gè)數(shù)碼管。采用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示時(shí)間，硬件連接如下圖所示，時(shí)的十位和個(gè)位 分別顯示在第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)碼管，分的十位和個(gè)位分別顯示在第四個(gè)和第五個(gè)數(shù)碼管，顯示器的顯示 控制方式按驅(qū)動(dòng)方式可分成靜態(tài)顯示方式

16、和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。對(duì)于多位顯示器，通常 都是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，其硬件連接方式如下圖所示。圖5 數(shù)碼管的硬件連接示意圖（6） 鍵盤控制電路該設(shè)計(jì)需要校對(duì)時(shí)間，所以用三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)。按 k1 來調(diào)節(jié)小時(shí)的時(shí)間，按k2來調(diào)節(jié)分針的時(shí)間。下圖是按鍵硬件連接圖。圖6 按鍵控制電路的硬件連接圖2.2.3 系統(tǒng)調(diào)試各功能模塊均調(diào)整通過后，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，其過程如下：將調(diào)好的各功能模塊連接在一起，用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器模擬交流電壓信號(hào)，先用仿真機(jī)代AT89C2051 單片機(jī)進(jìn)行模擬調(diào)試，對(duì)每一芯片的片選、啟動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)線和地址線也進(jìn)行檢測(cè)。調(diào)試成功后再將程序?qū)懙絾纹瑱C(jī)中進(jìn)行調(diào)試。3 、課程設(shè)計(jì)總結(jié)

17、  設(shè)計(jì)之初沒有一點(diǎn)信心，感覺設(shè)計(jì)復(fù)雜沒有一絲頭緒，但是后來結(jié)合所學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)，并且與同學(xué)進(jìn)行交流開始逐步構(gòu)想、設(shè)計(jì)、運(yùn)行檢測(cè)?，F(xiàn)將心得體會(huì)總結(jié)如下： （1）開始設(shè)計(jì)之前必須有一個(gè)整體的構(gòu)想，考慮周到，由于接線較多一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤較難發(fā)現(xiàn)和改正，這樣可以避免后期調(diào)試時(shí)出現(xiàn)較少的問題。（2）列出幾個(gè)方案進(jìn)行比較選出最簡單易行的方案，并進(jìn)行理論上的排檢（3）在設(shè)計(jì)某些模塊的時(shí)候無法把握住整體，這時(shí)可以先進(jìn)行小部分功能的實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，雖然可能會(huì)多花一些時(shí)間，但這比空想要有效的多。（4）電路連接盡量整潔有序，使各項(xiàng)功能的連接一目了然，方便查看及排查故障（5）很多難點(diǎn)的突破都來自于與同學(xué)的交流，交流使自己獲得更多信息，開拓了思路，因此要重視與別人的交流。（6）應(yīng)該有較好的理論基礎(chǔ)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)都是在理論的指導(dǎo)下完成了，設(shè)計(jì)過程中使用了許多理論課上學(xué)的內(nèi)容，如真值表、卡諾圖等。本次設(shè)計(jì)把理論應(yīng)用到了實(shí)踐中，同時(shí)通過設(shè)計(jì)，也加深了自己對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。總體來說，本 設(shè) 計(jì) 要 求 有 耐 心 和 細(xì) 心，有 效 合 了 理 論 與 實(shí) 踐，將 我 們 所 學(xué) 的 書 本 知 識(shí) 運(yùn) 用 于 實(shí) 踐，培養(yǎng)了我 們 發(fā) 現(xiàn) 和 解 決 問 題 的 能 力。  參考文獻(xiàn)：