基于AT89s52的多功能數(shù)字鐘

PAGE21基于AT89s52的多功能數(shù)字鐘引言單片機(jī)（Single—ChipMicrocomputer),是集CPU，RAM，ROM,定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器.它體積小,成本低，功能強(qiáng),廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化上和智能產(chǎn)品。時(shí)鐘，自從它被發(fā)明的那天起，就成為了人類的好朋友，但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，時(shí)鐘的應(yīng)用越來越廣范，人們對時(shí)間計(jì)量的精度要求也越來越高。怎樣讓時(shí)鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友再次煥發(fā)青春呢?這就要求我們不斷設(shè)計(jì)出新型的時(shí)鐘，來不斷滿足人們的日常生活需要。然而市場上的時(shí)鐘便宜的比較笨重，簡單實(shí)用的又比較昂貴。那么，有沒有一款既簡單實(shí)用價(jià)格又便宜的時(shí)鐘呢？我們設(shè)計(jì)小組設(shè)想：可不可以利用單片機(jī)功能集成化高，價(jià)格又便宜的特點(diǎn)設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)既簡單，價(jià)格又便宜,功能又強(qiáng)大的單片機(jī)電子時(shí)鐘呢？基于這種情況，我們課程設(shè)計(jì)小組成員多方查閱資料，反復(fù)論證設(shè)計(jì)出了這款集時(shí)鐘顯示、鬧鈴提醒和秒表功能于一體的單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘。【摘要】本設(shè)計(jì)由數(shù)碼管顯示模塊、單片機(jī)處理模塊、鬧鈴提醒模塊、按鍵控制模塊和電源模塊等組成。通過單片機(jī)軟件運(yùn)算方式進(jìn)行時(shí)鐘計(jì)時(shí)，外部獲得的按鍵信息進(jìn)行模式切換和控制,輸出到信號(hào)數(shù)碼管顯示模塊，從而控制數(shù)碼管顯示內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘顯示、鬧鈴提醒和秒表等功能。【關(guān)鍵詞】數(shù)字鐘；AT89s52；PNP9012；數(shù)碼管【Abstract】Thedesignconsistsofthedigitaldisplaymodule,MCUprocessingmodule,alarmremindingmodule，keycontrolmoduleandpowermoduleandothercomponents。ThroughthewayMCU’ssoftwareoperationtotime，externalinformationonaccesstokeydataprocessingtomodechangingandcontrol，outputsignaltodigitaldisplaymoduletocontrolthedigitaldisplaycontent,andthen,realizingtheclockdisplayandalarmremindingandstopwatch,andotherfunctions.【Keywords】Dgitalclock；AT89s52；PNP9012;nixietube目錄TOC\o"1—3"\h\z\u30296目錄317063一、課程選題及設(shè)計(jì)目的4102801。1課程選題及相關(guān)設(shè)計(jì)要求4312461.1.1課程題目461571。1。2設(shè)計(jì)要求4292261。1。3本設(shè)計(jì)功能完成情況4148391。2課程設(shè)計(jì)目的5186481。3課程設(shè)計(jì)所用軟件528490二、硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)6125152。1課題分析67002。1。1元件選擇6268692。1.2工作原理710072.1。3系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能8264322。2由原理設(shè)計(jì)實(shí)際電路1023022.2.1搶答器實(shí)際電路圖10182722.2。2PCB圖設(shè)計(jì)11198023。1軟件功能需求12133683。2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)1283634.1仿真電路設(shè)計(jì)1955994。2功能仿真結(jié)果19280434。2。1時(shí)間顯示19194204。2。2鬧鈴設(shè)定2080284.2。3時(shí)間設(shè)定20159264.2。4秒表使用20附錄課程選題及設(shè)計(jì)目的1課程選題及相關(guān)設(shè)計(jì)要求1。1。1課程題目基于AT89s52的多功能數(shù)字鐘1。1。2設(shè)計(jì)要求1.顯示時(shí)間：用數(shù)碼管顯示時(shí):分,時(shí)間可用硬件調(diào)整。2。定時(shí)功能,可硬件調(diào)整(時(shí)分）定時(shí)，定時(shí)到驅(qū)動(dòng)蜂鳴器（或LED）提示。3.計(jì)時(shí)功能：精確到0。1秒，結(jié)果在數(shù)碼管顯示.4。設(shè)計(jì)出相應(yīng)電路并用protel出圖。5。給出完整的匯編語言（或C語言)源程序。1。1。3本設(shè)計(jì)功能完成情況1。顯示時(shí)間：完整實(shí)現(xiàn)并自由發(fā)揮。用數(shù)碼管顯示,按照時(shí)-分—秒的格式顯示,時(shí)間可用硬件調(diào)整,比照設(shè)計(jì)要求增加了秒顯示功能。2.定時(shí)功能，完整實(shí)現(xiàn).可硬件調(diào)整（時(shí)分）定時(shí),定時(shí)到驅(qū)動(dòng)蜂鳴器（或LED)提示，本設(shè)計(jì)采用了LED提示（亮1min）.3。計(jì)時(shí)功能:完整實(shí)現(xiàn)并自由發(fā)揮。精確到0。01秒,結(jié)果在數(shù)碼管顯示，比照設(shè)計(jì)要求秒表精度提高了10倍。4。設(shè)計(jì)出相應(yīng)電路并用protel出圖，完整實(shí)現(xiàn).。5。給出完整的匯編語言（或C語言）源程序，完整實(shí)現(xiàn).6。仿真，此步驟為自行添加，用于驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。1。2課程設(shè)計(jì)目的（1）學(xué)習(xí)使用protel設(shè)計(jì)電子線路原理圖和PCB圖的方法.（2）學(xué)習(xí)使用protues仿真并調(diào)試電路及程序的方法。(3）學(xué)習(xí)使用以AT89s52為核心設(shè)計(jì)外圍電路及實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的思想和方法。（4)學(xué)習(xí)查找電路所用元件封裝方式的查找和自行制作的方法。（5）學(xué)習(xí)使用KeilC設(shè)計(jì)相應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)硬件控制和功能的方法。1。3課程設(shè)計(jì)所用軟件軟件工具:AltiumDesignerSummer09、Protel99用于設(shè)計(jì)電路原理圖和PCB圖。KeiluVision4用于軟件的編寫、編譯以及hex文件的生成.Protues7。5用于軟件的仿真。硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2。1課題分析2.1。1元件選擇本設(shè)計(jì)使用到的元器件包括:AT89s52芯片、數(shù)碼管、PNP9012、電容、電阻、晶振、按鍵開關(guān)、。AT89s52芯片是系統(tǒng)的核心，它主要負(fù)責(zé)控制各個(gè)部分的協(xié)調(diào)工作.選擇該芯片的原因主要有以下幾點(diǎn):（1）該芯片在以前的電子設(shè)計(jì)中使用過一次，手頭恰好有，便于節(jié)省課程設(shè)計(jì)資金。（2）內(nèi)部資源豐富,功能強(qiáng)大，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。(3）能工作在3。5~5。5V，其工作電壓范圍寬泛，便于使用.在AT89s52芯片外圍接上復(fù)位電路，外部時(shí)序電路、上拉電阻，數(shù)碼管,按鈕等外部設(shè)備,通過數(shù)碼管、PNP9012搭配實(shí)現(xiàn)功能的顯示.P3.3為蜂鳴器（用LED代替）輸出口,P0為數(shù)碼管段選顯示輸出，P2為數(shù)碼管位選顯示輸出，P3。0—P3。2為按鍵控制接口。原件列表：AT89s521片四位共陽極數(shù)碼管2片PNP9012三極管8個(gè)22μF電容1個(gè)30pF電容2個(gè)1K?電阻12個(gè)4。7K?電阻8個(gè)12M晶振1個(gè)導(dǎo)線、焊錫若干2。1.2工作原理基于上述設(shè)計(jì)要求，根據(jù)功能要求，設(shè)計(jì)中除了必要的單片機(jī)復(fù)位和時(shí)序電路外，還需要有鬧鈴提醒電路、顯示電路、按鍵控制電路等部分.各個(gè)電路都有其自己的功能。電路進(jìn)入就緒狀態(tài)后，開始計(jì)時(shí)。然后由按鍵控制進(jìn)行模式切換和控制狀態(tài).在電路中P3。0-P3.2為按鍵控制部分的3個(gè)按鍵，P3。0對應(yīng)模式切換功能，P3。1在時(shí)鐘顯示和鬧鈴模式下起到加1功能,P3.2在時(shí)鐘顯示和鬧鈴模式下起到減1功能，在秒表模式下起到控制秒表開始和暫停的功能.P3。3為鬧鈴輸出口,鬧鈴時(shí)間到,則該輸出口置高，保持1min,使LED保持高亮達(dá)到鬧鈴提醒功能.P0為數(shù)碼管段選顯示輸出，同個(gè)8個(gè)口電平高低不同,控制單個(gè)數(shù)碼管的顯示,；P2為數(shù)碼管位選顯示輸出，通過8個(gè)口的輸出電平高低不同，控制相連的PNP9012的導(dǎo)通狀態(tài)，從而控制共陽數(shù)碼管的顯示。AT89s52的針腳定義如下:2。1。3系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能（1）搶答器的電路框圖P3.0-3.2P0口P3.0-3.2P0口單片機(jī)P2口數(shù)碼管顯示模塊外圍驅(qū)動(dòng)電路電源模塊按鍵控制模塊鬧鈴提醒模塊復(fù)位電路及時(shí)序電路搶答器電路功能框圖2.2由原理設(shè)計(jì)實(shí)際電路2。2.1搶答器實(shí)際電路圖搶答器工作電路原理圖2。2。2PCB圖設(shè)計(jì)(注明:因?yàn)闇贤ǖ脑颍瑢?shí)際作出的PCB圖未按照此圖制作,而是制作了第一版設(shè)計(jì)的一個(gè)PCB，其中有錯(cuò)誤，故在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，自行焊接了設(shè)計(jì)電路。)三、電子線路軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3。1軟件功能需求為了能夠計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，顯示無閃爍,按鍵響應(yīng)及時(shí)無抖動(dòng)等功能需求,根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可以得出相應(yīng)的軟件功能可分為以下部分：(1）初始化部分(2）顯示部分(3）鍵盤掃描判斷部分（4）數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)部分（5）主程序(6)定時(shí)器計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)3.2系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)基于以上軟件需求，以及ATMega16L指令集特點(diǎn)，編寫了如附錄程序來實(shí)現(xiàn)逾期功能。初始化部分.#include〈reg52。h〉sbitKEY1=P3^0；sbitKEY2=P3^1;sbitKEY3=P3^2;sbitled=P3^3；codeunsignedchartab［］=｛0xc0，0xf9,0xa4，0xb0,0x99，0x92,0x82,0xf8,0x80，0x90};//共陰數(shù)碼管0-9unsignedcharStrTab[8];//定義緩沖區(qū)Unsignedcharminute=30,hour=12,second,msecond,miao,key1flag=0,key2flag=0；//定義并且初始化值12：30：00unsignedcharkeytemp1=0,keytemp2=0，clockhor=0，clockmin=0，clocksec=0,clockflag,keycount，keyflag1，t;顯示部分。voidDisplaypro（void）{StrTab［0]=tab[hour/10］;//顯示正常時(shí)間StrTab[1]=tab［hour％10］;StrTab[2]=0xbf；StrTab[3]=tab[minute/10］；StrTab[4]=tab［minute%10］;StrTab[5]=0xbf;StrTab[6］=tab［second/10］；StrTab［7］=tab［second％10］;｝voiddisplaymiao(）｛StrTab[6］=tab［msecond/10］；//顯示秒表時(shí)間StrTab［7］=tab［msecond％10］;StrTab［2]=0xbf;StrTab［3]=tab［miao/10］；StrTab[4］=tab［miao％10］；StrTab［5］=0xbf;StrTab［0］=tab[0］;StrTab［1］=tab［0］；｝voidtiming（void){StrTab[0]=tab[hour/10];//顯示正常時(shí)間StrTab[1]=tab[hour％10］;StrTab［2]=0xff；StrTab［3]=tab［minute/10];StrTab[4］=tab［minute％10]；StrTab［5]=0xff；StrTab［6］=tab[second/10］；StrTab[7]=tab［second%10]；｝voidclock(void）｛StrTab[0］=tab[clockhor/10]；//顯示鬧鈴時(shí)間StrTab［1］=tab［clockhor％10］;StrTab［2］=0x7f；StrTab［3］=tab［clockmin/10];StrTab[4］=tab［clockmin%10］;StrTab［5］=0x7f;StrTab［6]=tab［clocksec/10]；StrTab［7］=tab[clocksec％10］;｝voidzero(void)｛StrTab［0]=tab［0］;//顯示零時(shí)間StrTab[1］=tab[0］;StrTab[2］=0xbf;StrTab［3]=tab[0］;StrTab［4]=tab［0］；StrTab［5]=0xbf;StrTab［6]=tab[0］；StrTab［7]=tab［0］;｝鍵盤掃描判斷部分。voidkeyjudge（)//模式切換鍵掃描｛keyflag1=0;delay（1000)；if（keyflag1=1)｛if（key1flag<=4）｛key1flag++;}if(key1flag>=4）｛key1flag=0；｝}keyflag1=0;}數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)部分.voidtime1_isr（void)interrupt3using0//定時(shí)器1用來動(dòng)態(tài)掃描｛staticunsignedcharnum;TH1=0xf8;//重入初值TL1=0xf0;switch(num){case0：P2=0xfe;P0=StrTab[num];break；//分別調(diào)用緩沖區(qū)的值進(jìn)行掃描case1:P2=0xfd;P0=StrTab［num］；break;case2:P2=0xfb;P0=StrTab[num］；break；case3:P2=0xf7;P0=StrTab［num];break;case4：P2=0xef;P0=StrTab［num］；break；case5：P2=0xdf;P0=StrTab[num]；break;case6:P2=0xbf；P0=StrTab［num];break；case7：P2=0x7f;P0=StrTab［num］；break；default：break;｝num++；//掃描8次,使用8個(gè)數(shù)碼管if（num==8）num=0；}延時(shí)程序。voiddelay（unsignedintcnt）//延時(shí)函數(shù)｛while（-—cnt）;}主程序。main(）//主函數(shù){TMOD｜=0x01;//定時(shí)器0用于計(jì)時(shí)TH0=0xd8;TL0=0xf0；ET0=1；TR0=1；TMOD|=0x10；//定時(shí)器1用于動(dòng)態(tài)掃描TH1=0xF8；TL1=0xf0；ET1=1；TR1=1;EA=1;EX0=1；IT0=1；t=0;Displaypro(）;while（1)//主循環(huán)｛while（（key1flag==0）){Displaypro（)；}while((key1flag==1)）｛zero（)；if(！KEY3)//按鍵去抖以及動(dòng)作｛delay（10000）；if（！KEY3）{msecond=0;miao=0;}while((key1flag==1）){displaymiao（）；｝｝｝while((key1flag==2））｛timing（)；if(key2flag==0)｛if(!KEY3）//按鍵去抖以及動(dòng)作｛delay(10000）；if（!KEY3）｛minute++；if(minute==59）minute=0；//分加1timing(）；}}｝if(key2flag==1）｛if（！KEY3）//按鍵去抖以及動(dòng)作｛delay(10000);if（!KEY3)｛hour++；if（hour==24）hour=0；//分減1timing（）;}｝｝timing(）；｝while（(key1flag==3)){clock（）；if（key2flag==0）{if（！KEY3)//按鍵去抖以及動(dòng)作｛delay(10000）；if(！KEY3）｛clockmin++;if(clockmin==59）clockmin=0；//分加1clock()；｝｝｝if(key2flag==1）{if(！KEY3）//按鍵去抖以及動(dòng)作{delay(10000）；if（！KEY3）｛clockhor++;if（clockhor==24)clockhor=0;//分減1clock（）；｝｝｝clock（）;｝｝｝////////////////////////////////////////////////////////////////voidinter(）interrupt0{if（key1flag==1){if（t==0)｛t=1；｝elset=0；}｝鬧鈴響應(yīng)設(shè)計(jì)if（（hour==clockhor）＆＆(minute==clockmin））｛clockflag=1;｝else｛clockflag=0；}if（clockflag==1){led=1;｝else｛led=0;｝秒表設(shè)計(jì)voidtim（void)interrupt1using1{staticunsignedintcount;//定義內(nèi)部靜態(tài)變量TH0=0xf8；//重新賦值TL0=0x30；count++；keycount++;if（!KEY1）{keyflag1=1;keyjudge(）;}if（！KEY2）｛if(key2flag〈=2)｛key2flag++;}if（key2flag〉=2){key2flag=0；}}if（(count％5）==0）{if（t==1）msecond++;if（msecond==100）｛msecond=0;miao++;//秒加1if（miao==100）miao=0;｝}(9）走時(shí)設(shè)計(jì)if（count==500){count=0；second++；//秒加1if（second==60)｛second=0；minute++;//分加1if(minute==60）{minute=0；hour++;//時(shí)加1if（hour==24）hour=0；｝｝｝}四、系統(tǒng)功能仿真4。1仿真電路設(shè)計(jì)因?yàn)槭褂肞rotues7。5進(jìn)行電路仿真時(shí)，默認(rèn)單片機(jī)正常工作同時(shí)電路驅(qū)動(dòng)能力無限大,因此可以省略掉復(fù)位和時(shí)序電路以及三極管驅(qū)動(dòng)部分,仿真電路圖設(shè)計(jì)如下:4。2功能仿真結(jié)果4。2.1時(shí)間顯示4。2.2鬧鈴設(shè)定4.2。3時(shí)間設(shè)定4.2。4秒表使用附錄:完整程序設(shè)計(jì)＃include〈reg52.h>sbitKEY1=P3^0；sbitKEY2=P3^1；sbitKEY3=P3^2；sbitled=P3^3；codeunsignedchartab［]=｛0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92,0x82，0xf8,0x80，0x90｝;//共陰數(shù)碼管0-9unsignedcharStrTab[8］；//定義緩沖區(qū)unsignedcharminute=30，hour=12,second，msecond，miao，key1flag=0，key2flag=0;//定義并且初始化值12：30:00unsignedcharkeytemp1=0,keytemp2=0，clockhor=0,clockmin=0，clocksec=0，clockflag,keycount,keyflag1，t；voiddelay(unsignedintcnt）//延時(shí)函數(shù)｛while（—-cnt）；}voidDisplaypro(void){StrTab［0]=tab［hour/10]；//顯示正常時(shí)間StrTab［1］=tab[hour%10］；StrTab［2]=0xbf;StrTab[3]=tab[minute/10］；StrTab［4］=tab［minute％10]；StrTab［5]=0xbf；StrTab[6］=tab[second/10];StrTab［7］=tab［second%10];｝voiddisplaymiao（){StrTab［6]=tab［msecond/10］；//顯示秒表時(shí)間StrTab[7］=tab［msecond%10］；StrTab[2］=0xbf；StrTab［3]=tab［miao/10]；StrTab［4]=tab［miao％10］；StrTab［5］=0xbf;StrTab［0]=tab［0］；StrTab［1］=tab［0];｝voidtiming（void)｛StrTab［0］=tab［hour/10］；//顯示正常時(shí)間StrTab［1］=tab［hour％10］；StrTab［2］=0xff；StrTab[3］=tab[minute/10]；StrTab［4］=tab［minute％10];StrTab[5]=0xff；StrTab[6]=tab［second/10］；StrTab［7］=tab[second%10];｝voidclock(void）{StrTab［0］=tab[clockhor/10］；//顯示鬧鈴時(shí)間StrTab[1］=tab[clockhor％10]；StrTab［2］=0x7f;StrTab[3]=tab［clockmin/10］;StrTab[4］=tab[clockmin％10]；StrTab［5］=0x7f；StrTab[6］=tab［clocksec/10];StrTab［7]=tab［clocksec％10］;｝voidzero（void）｛StrTab[0]=tab[0］;//顯示零時(shí)間StrTab［1］=tab[0］;StrTab［2］=0xbf；StrTab［3]=tab［0]；StrTab［4］=tab［0];StrTab［5］=0xbf;StrTab［6]=tab［0];StrTab[7］=tab[0]；｝voidkeyjudge（）｛keyflag1=0；delay（1000)；if(keyflag1=1)｛if(key1flag〈=4）{key1flag++;}if(key1flag〉=4）｛key1flag=0；}}keyflag1=0；}main（）//主函數(shù){TMOD|=0x01；//定時(shí)器0用于計(jì)時(shí)TH0=0xd8;TL0=0xf0;ET0=1;TR0=1;TMOD｜=0x10；//定時(shí)器1用于動(dòng)態(tài)掃描TH1=0xF8;TL1=0xf0；ET1=1;TR1=1;EA=1；EX0=1;IT0=1；t=0；Displaypro()；while（1）//主循環(huán)｛while((key1flag==0)）｛Displaypro（）;｝while（(key1flag==1)）{zero(）;if（!KEY3)//按鍵去抖以及動(dòng)作｛delay(10000)；if（！KEY3）{msecond=0；miao=0;｝while((key1flag==1））｛displaymiao（);}｝}while((key1flag==2））｛timing(）；if（key2flag==0)｛if(!KEY3）//按鍵去抖以及動(dòng)作｛delay（10000）；if(！KEY3）｛minute++；if（minute==59）minute=0；//分加1timing（);｝｝｝if(key2flag==1）｛if（!KEY3）//按鍵去抖以及動(dòng)作{delay(10000)；if(！KEY3）｛hour++；if(hour==24）hour=0;//分減1timing（）;｝}｝timing()；}while（（key1flag==3)）{clock(）；if（key2flag==0)｛if(！KEY3)//按鍵去抖以及動(dòng)作{delay(10000）；if（!KEY3）{clockmin++；if（clockmin==59）clockmin=0；//分加1clock（）；｝}｝if（key2flag==1)｛if（！KEY3)//按鍵去抖以及動(dòng)作｛delay（10000）；if（！KEY3）｛clockhor++；if(clockhor==24)clockhor=0；//分減1clock（)；}｝｝clock（)；｝｝｝////////////////////////////////////////////////////////////////voidinter(）interrupt0{if（key1flag==1）｛if（t==0)｛t=1;｝elset=0;}｝/*＊＊*＊*＊＊***＊＊＊**＊＊＊*＊＊＊＊*＊＊*＊＊*＊//*定時(shí)中斷1*//＊＊＊＊＊*＊＊****＊＊＊＊＊＊*＊＊＊*＊**＊＊*＊＊*/voidtime1_isr(void）interrupt3using0//定時(shí)器1用來動(dòng)態(tài)掃描{staticunsignedcharnum；TH1=0xf8；//重入初值TL1=0xf0；if（（ho