基于单片机的电子时钟设计课程设计.docx

1、基于单片机的电子时钟设计课程设计目录第一章 电子时钟的相关知识 31.1电子时钟简介 31.2电子时钟的工作原理 31.3电子时钟的应用与优缺点 4第二章 课程设计内容与要求分析 52.1课程设计内容 52.2设计要求 52.3控制系统的选择 6第三章 系统原理及其工作原理描述 63.1STC89C51简介 63.2系统电路组成 93.3各个模块说明 10第四章 控制系统的软件设计 124.1程序流程图 124.1.1按键处理程序 124.1.2按键读取程序 134.2程序设计 14第五章 实验心得 25参考文献 27评语及成绩 28第一章 电子时钟的相关知识1.1电子时钟简介 电子钟亦称数显

2、钟（数字显示钟），是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械时钟相比，直观性为其主要显著特点，且因非机械驱动，具有更长的使用寿命，相较石英钟的石英机芯驱动，更具准确性。电子钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大地方便。相对于其他时钟类型，它的特点可归结为“两强一弱 ”：比机械钟强在观时显著，比石英钟强在走时准确，但是它的弱点为显时较为单调。1.2电子时钟的工作原理电子钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，具有

3、校时功能和报时功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小

4、时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态用七段显示译码器译码，通过七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。1.3电子时钟的应用与优缺点应用目前，在国内，电子钟因LCD数字显示效用直接有效，所以大多运用在城市的主要营业场所，以及车站、码头等公共场所。在对公共场所的电子钟设定的时候，使用者还可根据周边的气候、温度等对LCD屏进行设置。同时，因为LCD的显示耗电量很省，所以能够保持持续的工作效果。夜间在睡觉的时候，床头如果放个带投影功能的电子钟，可以不用起

5、床，直接让时间显示在天花板上，非常直观与有效。现在生产的大部分汽车中，车内前方仪表盘旁边一般也都自带电子钟功能，采取蓝色背景光板成像效果，非常清晰。优点与传统的机械钟先比，电子钟具有更优异的优点。由于电子钟采用数字集成电路的发展和采用了先进的石英技术，使电子钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，电子钟用于定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播及自动控制等各个领域。缺点因为电子钟毕竟是电子产品，电子产品都有辐射，不过电子钟危害极低，对人体够不成任何危害，不象手机的辐射那么大。第二章 课程设计内容与要求分析2.1课程设计内容1)以MCS-51系列单片机为核心器件组成电子时钟控制

6、系统；2)利用提供单元模块构成硬件系统。3） 系统程序编制与调试；4） 电路系统的综合调试；5） 撰写课程设计论文；6） 完成课程设计论文答辩。2.2设计要求1)以STC10F04E单片机为控制核心，用单片机内部定时器为时钟源，设计电子时钟，使用4位数码管显示时、分，后两位数码管（分）的闪烁显示秒。2)显示格式为：“XXXX3)用4个功能键操作来进行对时。可自行定义各键的功能，也 可按下述方式定义K1K4键的功能如下。K1功能键，每按下一次对应的LED闪烁。K2移位键，每按下一次向后移一位。K3加1键。 K4减1键。2.3控制系统的选择 通过对多种单片机性能的分析，最终认为89C51是最理想的

7、电子时钟开发芯片。89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，器件采用宏晶高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，并且可是在线编程。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中。宏晶的STC89C51是一种高效微控制器，而且它与MCS-51兼容，且具有4K字节可编程闪烁存储器和1000写/擦循环，数据保留时间为10年等特点，是最好的选择。第三章 系统原理及其工作原理描述3.1STC89C51简介 VCC：电源。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P

8、1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程 序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作 输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管

9、脚被内部上拉电阻 拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存 储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器 的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3

10、口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲

11、。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器 时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 图3-1 89C51单片机 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则

12、在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时， /EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。3.2系统电路组成 图3-2 系统原理图 图3-3 系统原理图3.3各个模块说明1、显示模块数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起，即为公共商。阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为二极管的负极，又称为负极。通

13、常的数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小数点位段。而多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端也会连接在一起。即，所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8 位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大

14、于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。 图3-4 数码管2、按键模块该设计只用了一个键盘，但实现的功能却是比较完善，减少了硬件资源的损耗，该键盘可以实现小时和分钟的调节以及控制是否进入省电模式。当按键按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能，达到省电的目的；直接按下不松开，则可以通过按键实现分钟的累加，每按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加一。达到时间调节的目的。 图3-5 按键第四章 控制系统的软件设计4.1程序流程图4.1.1按键处理程序4.1.2按键读取程序4.2程序设计#includereg51.h#includetypedef bit B

15、OOL; / 位变量 /typedef unsigned char UINT8; / 无符号8位整型变量 /typedef signed char INT8; / 有符号8位整型变量 /typedef unsigned int UINT16; / 无符号16位整型变量 /typedef signed int INT16; / 有符号16位整型变量 /typedef unsigned long UINT32; / 无符号32位整型变量 /typedef signed long INT32; / 有符号32位整型变量 /typedef float FP32; / 单精度浮点数（32位长度） /ty

16、pedef double FP64; / 双精度浮点数（64位长度） /sbit KeyFunction=P20;sbit KeyMove=P21;sbit KeyAdd=P22;sbit KeySub=P23;bit SetFinish=0; /设置完成标志bit SecFlag=0; /秒闪烁标bit SecFlag1=0; UINT8 KeyfunFlag,MoveFlag,AddFlag,SubFlag,Set1Timer,Set2Timer,Set3Timer,Set4Timer;UINT8 code LEDVal = 0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x

17、41,0x1f,0x01,0x09;/0-9UINT8 data num5;UINT8 data num15;UINT16 Time,GmsTimer;UINT8 Sec,Min,Hour;UINT8 disp_value;void Disp(UINT16 disp_value);void Disp1(UINT16 disp_value);void Bcd(UINT16 bcd_value);void DelayMs(UINT16 delay);void DispSet(UINT16 disp_value);void KeyScan();/=/ 函数名称：显示函数/ 函数功能：/ 入口参数：/

18、 出口参数：/ 备 注：/=void Disp(UINT16 disp_value) UINT8 i; Bcd(disp_value); for(i=1;i5;i+) if(SecFlag=1)&(i=1)|(i=2) /第几个管闪烁 SBUF=0xff; while(TI = 0); TI = 0; else SBUF=LEDValnumi; while(TI = 0); TI = 0; /void Disp1(UINT16 disp_value) UINT8 i; Bcd(disp_value); for(i=1;i5;i+) if(SecFlag1=1)&(i=1)|(i=2) /第几个

19、管闪烁 SBUF=0xff; while(TI = 0); TI = 0; else SBUF=LEDValnumi; while(TI = 0); TI = 0; /=/ 函数名称：设置显示函数/ 函数功能：/ 入口参数：/ 出口参数：/ 备 注：/=void DispSet(UINT16 disp_value)UINT8 i;Bcd(disp_value);for(i=1;i0;j-) ; /=/ 函数名称： 数据分离函数/ 函数功能：/ 入口参数：/ 出口参数：/ 备 注：/=void Bcd1(UINT16 bcd_value) num14=bcd_value/1000; num13=

20、(bcd_value%1000)/100; num12=(bcd_value%1000)%100)/10; num11=(bcd_value%1000)%100)%10;/void Bcd(UINT16 bcd_value) num4=bcd_value/1000; num3=(bcd_value%1000)/100; num2=(bcd_value%1000)%100)/10; num1=(bcd_value%1000)%100)%10;/=/ 函数名称：键盘扫描函数/ 函数功能：/ 入口参数：/ 出口参数：/ 备 注：/=void KeyScan() if(KeyFunction=0) /

21、功能键按下 DelayMs(20); if(KeyFunction=0) while(KeyFunction=0); KeyfunFlag+; / if(KeyMove=0) /移位键按下 DelayMs(20); if(KeyMove=0) while(KeyMove=0); MoveFlag+; if(MoveFlag=5) MoveFlag=1; / if(KeyAdd=0) /加一键 DelayMs(20); if(KeyAdd=0) while(KeyAdd=0); AddFlag=1; if(KeySub=0) /减一键 DelayMs(20); if(KeySub=0) whil

22、e(KeySub=0); SubFlag=1; /=/ 函数名称：按键处理/ 函数功能：/ 入口参数：/ 出口参数：/ 备 注：/=void KeyDeal() if(KeyfunFlag=1) /功能按下一次 TR0=0; /关闭定时器 if(MoveFlag=1)&(AddFlag=1) /设置第一位 AddFlag=0; Set1Timer+; if(Set1Timer=10) Set1Timer=0; if(MoveFlag=1)&(SubFlag=1) SubFlag=0; Set1Timer-; if(Set1Timer=-1) Set1Timer=9; if(MoveFlag=2

23、)&(AddFlag=1) /设置第二位 AddFlag=0; Set2Timer+; if(Set2Timer=6) Set2Timer=0; if(MoveFlag=2)&(SubFlag=1) SubFlag=0; Set2Timer-; if(Set2Timer=-1) Set2Timer=5; if(MoveFlag=3)&(AddFlag=1) /设置第三位 AddFlag=0; Set3Timer+; if(Set4Timer2) if(Set3Timer=10) Set3Timer=0; if(Set4Timer=2)&(Set3Timer=4) /时钟十位为2 Set3Timer=0; if(MoveFlag=3)&(SubFlag=1) SubFlag=0; Set3Timer-; if(Set3Timer=-1) if(Set4Timer3) if(Set4Timer=2) Set4Timer=0; else if(Set4Timer=3) Set4Timer=0; if(MoveFlag=4)&(SubFlag=1) SubFlag=0; Set4Timer-; if(Set4Timer=-1) if(Set3Timer3) Set4Timer=1; else Set4Timer=2; if(KeyfunFlag