基于C单片机的数字时钟课程设计C语言带闹钟.docx
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基于C单片机的数字时钟课程设计C语言带闹钟
单片机技术课程设计
数字电子钟
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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AT89C52单片机为核心，使用12MHz晶振与单片机AT89C52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KEY5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AT89C52硬件设计软件设计
一、数字电子钟设计任务、功能要求说明及方案介绍
设计课题设计任务
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。
设计课题的功能要求说明
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“”，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59分0秒开始运行，进入时钟运行状态；按电子钟S5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S5键再次进入时钟运行状态。
设计课的设计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AT89C52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。
二、设计课题的硬件系统的设计
硬件系统各模块功能简要介绍
2.1.1AT89C52简介
（1）兼容MCS51指令系统；
（2）8kB可反复擦写（大于1000次）FlashROM；
（3）32个双向I/O口；
（4）256x8bit内部RAM；
（5）3个16位可编程定时/计数器中断；
（6）时钟频率0-24MHz；
（7）2个串行中断，可编程UART串行通道；
（8）2个外部中断源，共8个中断源；
（9）2个读写中断口线，3级加密位；
（10）低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；
（11）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。
它的价格便宜，功能强大，能耗低。
很大程度上减少总电路的复杂性，提高了所设计系统的稳定性。
其芯片引脚图如图2-1所示。
图2-1单片机AT89S52引脚图
2.1.2按键电路
图2—2按键图
三、设计课题的软件系统的设计
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：
；通过选择键选择调整位，选中位闪烁；增加键KEY2：
；按一次使选中位加1；减少键KEY3：
；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12-59-00，且控制闹钟状态的的红色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，且此时红色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。
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。
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。
软件系统程序清单
本电子钟实现24小时制，8位数码管显示时分秒，显示式:
12-59-00。
通过4只按键来调整时间：
KEY1：
调整选择键，选中位闪烁；
KEY2：
增加键，按一次使选中位加1；
KEY3：
减少键，按一次使选中位减1；
Bear：
到了整点和闹钟就会响；
Led：
闪烁；
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。
图3-1主程序流程框图
图3-2显示时钟数组子程序图3-3中断服务程序程序
四、设计课题的设计结论、仿真结果、误差分析
设计结论及使用说明
本设计为基于单片机的电子钟的设计。
刚开始，我们很多地方理不清头绪，无从下手，但通过认真研究设计课题，找书上网查资料，确定基本设计方案，对所用芯片功能进行查找、调试，然后画电路图等，积累了很多宝贵的经验。
本设计用2个四位一体的共阳数码管做为显示器，它显示时间值；设计中有三个按键，其中KEY1为启动键，KEY2为加控制键KEY3为减控制键。
图4—1结果图
仿真结果
在ProteusISIS的Debug菜单中选择Execute，运行程序，系统仿真结果如图所示。
实现功能：
可调整运行的电子钟具有三种工作状态：
“”状态、运行状态、调整状态。
图4-2“”上电初始化运行状态仿真结果
图4-3时钟正常运行状态仿真结果
图4-4闹钟定时调整状态仿真结果
图4-5小时调整状态仿真结果
图4-6分钟调整状态仿真结果
结束语
单片机课程设计是一门很实用，很复杂的设计。
这个设计用到了单片机，电路等方面的知识，通过这次课程设计，使我对单片机及其附属电路有了一定的了解，对课本上的知识有了近一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。
完成本次课程设计的过程，是一个从无到有的过程，经历了兴奋、所悟、完成几个过程。
刚做做课程设计时，仔细阅读设计的题目和要求，以为没什么困难的，所用的知识书上都有。
可是当我动手开始做的时候，才发现其中的算法，设计是那么繁琐。
经过一天的努力，再到图书馆和网上查找资料，在经过借鉴很多类似的资料，文献后，总算是有点眉目了。
埋头苦干的过程是痛苦的，在思考算法和程序框架时，迷茫，烦躁，也参考别人的思路，不断循环中，终于最后完善了程序。
其中的煎熬是很痛苦的，深刻明白攻克自己“未知领域”的困难。
但当课程设计完成时，那感觉是甜蜜的，没有耕耘，哪来得收获的喜悦，就在这样的痛与快乐的交换中，我学到了知识。
通过这短短一周的实践，我感觉到自己从课本上学到的理论知识和实践仍有很大的差距。
知道了很多元器件有什么功效，在仿真仪器中是什么代码。
有的知识，自己感觉已经掌握得差不多了，但是实际操作起来就有问题出现了。
我遇到了不少问题，花费了很多的时间。
这让我重新反思我们的学习，深刻领悟到我们这个专业动手，实践的重要性。
理论不经过实践考验，是没法实施的，就像我们编的程序，很多方面考虑的都不够，几乎没有涉及到实际应用时的防范方法措施。
这次的课程设计，让我学到了很多书本上学不到的东西，学到了实际应用时。
最大的收获是：
对键盘，显示器，C51语言的应用有了深刻的了解。
参考文献
[1]XX文库，基于C51单片机的程序设计.
[2]XX百科，AT89C52简介
附录
附录A 程序清单
#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++）;
}
/**********************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++;//正常时间小时加1
if（hour==24）hour=0;
}
while（!
KEY2）//释放按键
{
dispaly（StrTab）;
}
}
if（KEY3==0）
{
delay（10）;
if（KEY3==0）
{
hour--;//正常时间小时减1
if（hour==0）hour=23;
dispaly（StrTab）;
}
while（!
KEY3）
{
dispaly（StrTab）;
}
}
}
if（flag==2）
{
if（KEY2==0）//按键去抖以及动作
{
delay（10）;
if（KEY2==0）
{
minute++;//分加1
if（minute==60）minute=0;
}
while（!
KEY2）
{
dispaly（StrTab）;
}
}
if（flag==3）//秒表的加1
{
if（KEY3==0）
{
delay（10）;
if（KEY3==0）
{
second++;//秒加1
if（second==0）second=59;
}
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;//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
{
second++;count=0;
if（second==60）//秒值等于60，秒清零，分加1
{
second=0;minute++;
if（minute==60）//分值等于60，分清零，时加1
{
minute=0;hour++;
if（hour==24）//时值等于24，时清零，返回，全部归零
{
hour=0;
}
}
}
}
xianshishuzu（）;
}
/***********************数字电子钟主函数***************************/
voidmain（）
{
P1=0XFF;
TMOD=0x11;//time0为定时器，方式1
TH0=（65536-50000）/256;//预置计数初值,50ms
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;//总中断开
ET0=1;//允许定时器0中断
TR0=1;//开启定时器0
while
（1）//主循环
{
if（flag==0）
{
TR0=0;dispaly（ms）;//上电初始化就显示
}
if（P1!
=0XFF）
{
keycan（）;//按键提前扫描
}
if（flag>0）
{
if（flag==1||flag==2）{TR0=1;dispaly（StrTab）;zhengdian（）;}
//KEY1按第二次或第二次定时器开始，电子钟和整点报时正常显示
if（flag==3||flag==4）{TR0=0;alarm（）;}
//按KEY1第三或第四次闹钟开始显示，分时的调整
if（flag==5）{dispaly（StrTab）;}
//按KEY1第五次返回电子钟正常显示
if（flag==6）{TR0=0;flag=0;dispaly（ms）;}
//按KEY1第六次定时器关闭，切换标志请零，显示
}
}
}
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