基于单片机C语言电子时钟完整版闹钟整点报时.docx
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基于单片机C语言电子时钟完整版闹钟整点报时
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《单片机技术》课程设计说明书
数字电子钟
系、部：
电气与信息工程学院
学生姓名：
指导教师：
职称
专业：
班级：
完成时间：
2013-06-07
摘要
电子钟在生活中应用非常广泛，而一种简单方便的数字电子钟则更能受到人们的欢迎。
所以设计一个简易数字电子钟很有必要。
本电子钟采用ATMEL公司的AT89S52单片机为核心，使用12MHz晶振与单片机AT89S52相连接,通过软件编程的方法实现以24小时为一个周期，同时8位7段LED数码管（两个四位一体数码管）显示小时、分钟和秒的要求,并在计时过程中具有定时功能，当时间到达提前定好的时间进行蜂鸣报时。
该电子钟设有四个按键KEY1、KEY2、KEY3、KEY4和KEU5键,进行相应的操作就可实现校时、定时、复位功能。
具有时间显示、整点报时、校正等功能。
走时准确、显示直观、运行稳定等优点。
具有极高的推广应用价值。
关键词电子钟；AT89S52；硬件设计；软件设计
ABSTRACT
Clockiswidelyusedinlife,andasimpledigitalclockismorewelcomedbypeople.Sotodesignasimpledigitalelectronicclockisnecessary.ThesystemuseasinglechipAT89S52ofATMEL’sasitscoretocontrolThecrystaloscillatorclock,usingofE-12MHZisconnectedwiththemicrocontrollerAT89S52,throughthesoftwareprogrammingmethodtoachievea24-hourcycle,andeight7-segmentLEDdigitaltube（twofourinonedigitaltube）displayshours,minutesandsecondsrequirements,andinthetimecourseofatimingfunction,whenthetimearrivedaheadofscheduledtimetobuzzagoodtimekeeping.TheclockhasfourbuttonsKEY1,KEY2,KEY3,KEY4andKEY5key,andmaketheappropriateactioncanbeachievedwhentheschool,timing,reset.Withatimedisplay,alarmclocksettings,timerfunction,correctiveaction.Accuratetraveltime,displayandintuitive,precision,stability,andsoon.Withahighapplicationvalue.
KeywordsElectronicclock;；AT89S52；HardwareDesign；SoftwareDesign
目录
1设计课题任务、功能要求说明及方案介绍……………………………………1
1.1设计课题任务………………………………………………………………1
1.2功能要求说明………………………………………………………………1
1.3设计总体方案介绍及原理说明……………………………………………1
2设计课题硬件系统的设计………………………………………………………2
2.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍…………………………………2
2.2设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图…………………………2
2.3设计课题元器件清单………………………………………………………5
3设计课题软件系统的设计………………………………………………………6
3.1设计课题使用单片机资源的情况…………………………………………6
3.2设计课题软件系统各模块功能简要介绍…………………………………6
3.3设计课题软件系统程序流程框图…………………………………………6
3.4设计课题软件系统程序清单………………………………………………10
4设计结论、仿真结果、误差分析、教学建议…………………………………21
4.1设计课题的设计结论及使用说明…………………………………………21
4.2设计课题的仿真结果………………………………………………………21
4.3设计课题的误差分析………………………………………………………22
4.4设计体会……………………………………………………………………22
4.5教学建议……………………………………………………………………22
结束语……………………………………………………………………………23
参考文献……………………………………………………………………………24
致谢……………………………………………………………………………25
附录……………………………………………………………………………26
1设计课题任务、功能要求说明及方案介绍
1.1设计课题任务
设计一个具有特定功能的电子钟。
具有时间显示，并有时间设定，时间调整功能。
1.2功能要求说明
设计一个具有特定功能的电子钟。
该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“d.1004-22”，进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从12时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；按电子钟KEY1键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按KEY1键再次进入时钟运行状态。
1.3设计课题总体方案介绍及工作原理说明
本电子钟主要由单片机、键盘、显示接口电路和复位电路构成，设计课题的总体方案如图1所示：
图1-1总体设计方案图
本电子钟的所有的软件、参数均存放在AT89S52的FlashROM和内部RAM中，减少了芯片的使用数量简化了整体电路也降低了整机的工作电流。
键盘采用动态扫描方式。
利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据，同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。
2设计课题硬件系统的设计
2.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍
本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现，单片机最小系统模块，输入模块、输出模块、电源模块。
（1）单片机最小系统模块：
包括低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52；复位电路；晶振电路。
本本模块AT89S52系统控制核心，单片机系统复位由复位电路完成，单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端位位引脚XTAL2。
通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容。
这样就构成一个稳定的自激振荡器。
（2）输入模块：
本模块共用到了4个按键，1个电源开关，一个复位键，单片机运行期间，利用按键完成复位操作。
3个按键独立式键盘，KEY1键控制电子钟的启动，KEY2键为加1键，KEY3键为减1键，KEY1键第三次控制电子钟的调整状态。
且KEY1、KEY2、KEY3、任一键都独自连一个I/O（P1.0、P1.1、P1.2、P1.3）口线，说明它们可以独立实现相应的电子钟功能。
（3）输出模块：
本次设计显示为8位，采用两个四位一体数码管（共阳极）作为显示窗口，既可以节约成本又能简化电路。
数码管用8个PNP三极管驱动。
（4）电源模块：
现在市面上销售的编程器有很多都是由PC机的USB口直接供电为了降低本设计的成本及节省设计时间，没有另外设计编程器，而直接购买了市场上的USB供电及下载器。
2.2设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图
图2-1电路原理图
总设计原理图见附录A
原理总设计图见附录附录B
PCB图见附录C
2.3设计课题元器件清单
表2-1设计所用元器件清单
名称
数量
参数
电容
2个
33pF
数码管
2个
4位一体
电阻
1个
200Ω
下载口
1个
WE
普通插座
1个
40PIN
电阻
16个
470Ω
按键
4个
三极管
9个
PNP
USB供电线
1根
晶振
1个
12MHz
极性电容
1个
22μF
芯片
1块
AT89S52
发光二极管
9个
LED
六角开关
1个
SW-PB
3设计课题软件系统的设计
3.1设计课题使用单片机资源的情况
设计课题使用单片机资源的情况如下：
P0口输出数码管段选信号，P2口输出数码管位选信号；晶振12MHz；调整选择键KEY1：
P1.0；通过选择键选择调整位，选中位闪烁；增加键KEY2：
P1.1；按一次使选中位加1；减少键KEY3：
P1.2；按一次使选中位减1；此数字钟可实现基本的走时和显示时间时、分、秒；时间的调整；闹钟的设定和调整；闹钟的开启和关闭功能，具体如下：
（1）实现基本的走时和显示时间的时、分、秒，上电自动显示初始时间12-00-00，且控制闹钟状态的的蓝色led灯为亮的状态。
（2）当第一次按下第一个弹性按键时进入时间的调节状态，此时实现对显示时间的小时调节，按下第二个按键时实现小时的加一调节，按下第三个按键时实现小时的减一调节。
（3）当第二次按下第一个弹性按键时进入显示时间的分钟调节状态，按下第二个按键时实现分钟的加一调节，按下第三个按键时实现分钟的减一调节。
（4）当第三次按下第一个弹性按键时进入闹钟的小时调节状态，按下第二个按键时实现闹钟小时的加一调节，按下第三个按键时实现闹钟小时的减一调节。
（5）当第四次按下第一个弹性按键时进入闹钟的分钟调节状态，按下第二个按键时实现闹钟分钟的加一调节，按下第三个按键时实现闹钟分钟的减一调节。
（6）当第五次按下第一个弹性按键时返回正常的显示时间走时状态。
（7）当同时按下第二和第三个弹性按键时，关闭闹钟，且此时蓝色led灯为灭，及定时时间到蜂鸣器并不响，若再次同时按下第二和第三个弹性按键，则开启闹钟，且此时蓝色led灯为亮，定时时间到蜂鸣器发出滴滴的闹铃声，同时按下第二和第三个弹性按键即可关闭闹铃。
闹铃状态默认为开启。
3.2设计课题软件系统个模块功能简要介绍
本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现，主程序、中断服务程序、键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块和延时模块。
主程序：
主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。
中断服务程序：
主要是用于电子钟的准确运行、数据输入过程中的闪烁。
键盘输入程序模块：
主要是用于确定按键并得到特定的键码值。
数码管及其驱动模块：
主要是用于驱动数码管及利用数码管显示时间。
延时模块：
程序中有两种延时子程序，一种是短延时用于判键按下等，一种是长延时。
3.3设计课题软件系统程序流程框图
系统软件采用汇编语言按模块化方式进行设计,然后通过Keil软件开发平台将程
序转变成十六进制程序语言，接着使用Proteous进行仿真，读出显示数据。
主程序流程框图如3-1所示；时间处理子程序流程框图3-2所示；
中断服务程序程序如3=3所示；
图3-1主程序流程框图
图3-2时间处理子程序流程框图
图3-3中断子程序
3.4设计课题软件系统程序清单
;-----------------------------------------------------------------------
;项目名称：
数字电子钟
;项目功能：
本电子钟实现24小时制，8位数码管显示时分秒，显示格式:
12-59-00
通过4只按键来调整时间，调整选择键KEY1：
P1.0；通过选择键选
择调整位，选中位闪烁，增加键KEY2：
P1.1；按一次使选中位加1。
减少键KEY3：
P1.2；按一次使选中位减1，bear:
P3.1；到了整点和闹
钟就会响，
如果长按KEY1第一次切换到正常时钟显示，按第二次切换到时的调整，按第三次切换到分的调整，同时led:
P1.2就会闪烁，
按第四次和第五次分别切换到闹钟的时分的调整，可进行调时、调分快进快减，并停止闪烁。
如果选中位是秒，
则按增加键或减少键可实现，但无调时快进和快减功能。
P0口输出数
码管段选信号，P2口输出数码管位选信号；晶振12MHz。
编程作者：
林炽逸
完成时间：
2013年06月8日
程序请清单如下：
#include
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitKEY1=P1^1;//切换键
sbitKEY2=P1^2;//minute,hour调整加1定义
sbitKEY3=P1^7;//minute,hour调整减1定义
sbitbear=P3^1;//闹铃
sbitled=P1^2;//闹钟，整时灯闪烁
codeunsignedchartab[]={0xc0,0xf9,0xa4,
0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0xc8,0x8e,0xff,0x21};//段码控制
charcodeweikong_code[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
ucharms[8]={2,2,10,4,0,0,1,14};
ucharStrTab[8];
ucharminute=59,hour=12,second=0;//正常时钟秒，分，时定义
ucharminute1=00,hour1=00;second1=00;//闹钟时钟秒，分，时定义
ucharflag=0,flag1=0;//切换标志
ucharnum=0;
uintcount=0;//定时器计数，定时50ms，count满20，秒加1
/***********子函数声明*******************************************/
voidxianshishuzu（）;//显示数组子程序
voidalarm（）;//闹钟子程序
/**********************延时子程序*****************************/
voiddelay（uintz）
{uintx,y;
for（x=0;xfor（y=0;y<110;y++）;
}
/***********************时间处理子程序*************************/
voidtime_pro（void）
{
if（second==60）
{second=0;minute++;
if（minute==60）
{minute=0;hour++;
if（hour==24）
{hour=0;}
}
}
}
/**********************显示时钟子函数***************************/
voiddispaly（ucharw[8]）
{unsignedinti,j,aa;
aa=0xfe;//位选初值11111110
for（i=0;i<8;i++）//依次将数组w中八个数取出，并显示
{
P2=aa;//位选
j=w[i];//取出要显示的数码
P0=tab[j];//取出段选编码
aa=_crol_（aa,1）;//位选信号循环右移？
delay
（1）;//显示延时
P0=0xff;//消影
}
}
/***********************显示时钟数组子程序***********************/
voidxianshishuzu（）
{
StrTab[1]=second/10;//秒个位
StrTab[0]=second%10;//秒十位
StrTab[2]=10;//间隔符-
StrTab[4]=minute/10;//分个位
StrTab[3]=minute%10;//分十位
StrTab[5]=10;//间隔符-
StrTab[7]=hour/10;//时个位
StrTab[6]=hour%10;//时十位
}
/**********************键盘扫描子程序*************************/
voidkeycan（）
{
if（KEY1==0）//按一次，正常显示，按第二次，时调整，按第三次，分调这整，
{delay（10）;//按键1去抖以及动作
if（KEY1==0）//确认按键是否按下
{flag++;}//切换标志
while（!
KEY1）;}//释放按键
if（flag==1）
{if（KEY2==0）
{delay（10）;
if（KEY2==0）
{hour++;if（hour==24）hour=0;}//正常时间小时加1
while（!
KEY2）//释放按键
{dispaly（StrTab）;}
}
if（KEY3==0）
{delay（10）;
if（KEY3==0）
{hour--;if（hour==0）hour=23;dispaly（StrTab）;}//正常时间小时减1
while（!
KEY3）
{dispaly（StrTab）;}
}
}
if（flag==2）
{if（KEY2==0）//按键去抖以及动作
{delay（10）;
if（KEY2==0）
{minute++;if（minute==60）minute=0;}//分加1
while（!
KEY2）{dispaly（StrTab）;}
}
if（flag==3）//秒表的加1
{if（KEY3==0）
{delay（10）;
if（KEY3==0）
{second++;if（second==0）second=59;//秒加1
}while（!
KEY3）{dispaly（StrTab）;}
}
}
}
if（flag==3）//闹钟对时
{if（KEY2==0）
{delay（10）;
if（KEY2==0）
{hour1++;if（hour1==24）hour1=0;}//闹钟时间小时加1
while（!
KEY2）{alarm（）;}
}
if（KEY3==0）
{delay（10）;
if（KEY3==0）
{hour1--;if（hour1==0）hour1=23;}//闹钟时间小时减
while（!
KEY3）
{alarm（）;}
}
}
if（flag==4）
{
if（KEY2==0）//按键去抖以及动作
{
delay（10）;
if（KEY2==0）
{
minute1++;if（minute1==60）minute1=0;//闹钟分加1
}while（!
KEY2）{alarm（）;}
}
if（KEY3==0）//按键去抖以及动作
{
delay（10）;
if（KEY3==0）
{minute1--;if（minute1==0）minute1=59;}//闹钟分减1
}while（!
KEY3）{alarm（）;}
}
}
/*******************蜂鸣器子程序****************************/
voidbeng（）
{
bear=1;
P3=0xfd;
delay（100）;
bear=0;
P3=0XFf;
delay（100）;
}
/*****************整点报警子程序***************************/
voidzhengdian（void）
{
uchari=0;
if（（second==0）&（minute==0））//整点报时
{
for（i=0;i<10;i++）
{
TR0=1;beng（）;dispaly（ms）;
}
}
}
/********************************定时闹钟****************/
voidalarm（）
{
uinti;
if（（hour==hour1&&second1==minute1&&（second>=second1&&secondfor（i=0;i<3;i++）
{beng（）;}
StrTab[1]=second1/10;//闹钟秒个位
StrTab[0]=second1%10;//秒十位
StrTab[2]=10;//间隔符-
StrTab[4]=minute1/10;//分个位
StrTab[3]=minute1%10;//分十位
StrTab[5]=10;//间隔符-
StrTab[7]=hour1/10;//时个位
StrTab[6]=hour1%10;//时十位
TR0=0;
dispaly（StrTab）;
xianshishuzu（）;
}
/**************************中断子程序*********************************/
voidtime_（）interrupt1//中断程序
{
count++;
TH0=（65536-50000）/256;//0.5ms重新送初值
TL0=（65536-50000）%256;
if（count==20）//定时器计数，定时50ms，count满20，秒加1
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