基于c语言单片机电子时钟课程设计报告书.docx
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基于c语言单片机电子时钟课程设计报告书
课程设计报告
课程名称：
单片机程序设计
报告题目：
电子时钟
学生：
所在学院：
信息科学与工程学院
专业班级：
学生学号：
指导教师：
2013年12月25日
课程设计任务书
报告题目
电子时钟
完成时间
12.25
学生
专业班级
电子信息工程
指导教师
职称
讲师
总体设计要求和技术要点
设计要求如下：
以AT89C51单片机为核心的时钟，在LCD显示器上显示当前的时间：
使用字符型LCD显示器显示当前时间。
显示格式为“时时：
分分：
秒秒”。
用4个功能键操作来设置当前时间。
功能键K1～K4功能如下。
⏹K1—进入设置现在的时间。
⏹K2—设置小时。
⏹K3—设置分钟。
⏹K4—确认完成设置。
程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，LCD显示“00：
00：
00”，然后开始计时。
工作容及时间进度安排
第17周
周1--3立题、论证方案设计
周4--5仿真实验
第18周
周1--3综合调试
周4--5验收答辩
课程设计成果
1．与设计容对应的软件程序
2．课程设计总结报告
摘要
单片计算机即单片微型计算机。
由RAM、ROM、CPU构成。
定时，计数和多种接口于一体的微控制器。
它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。
而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。
本设计主要设计了一个基于AT89C51单片机的电子时钟。
并在数码管上显示相应的时间。
并通过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转换。
应用Proteus的ISIS软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真。
该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。
关键词：
单片机；子时钟；键控制
一、概述………………………………………………………………………5
1.1电子时钟简介………………………………………………………………5
1.2电子时钟的基本特点………………………………………………………5
1.3电子时钟的原理……………………………………………………………5
二、方案设计选择………………………………………………………………5
2.1计时方案……………………………………………………………………5
2.2显示方案……………………………………………………………………5
三、硬件设计…………………………………………………………………………6
3.1单片机型号选择……………………………………………………………6
3.2数码管显示工作原理………………………………………………………6
3.3键盘电路设计………………………………………………………………7
3.4电路原理图…………………………………………………………………7
四、软件设计…………………………………………………………………………7
五、结论与心得………………………………………………………………………15
六、参考文献……………………………………………………………………16
一、概述
1.1电子时钟简介
1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来。
现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。
从而达到计时的功能，是人民日常生活补课缺少的工具。
1.2电子时钟的基本特点
现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
1.3电子时钟的原理
该电子时钟由89C51，BUTTON，六段数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。
而电路中唯一的一个控制键却拥有多种不同的功能，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。
二、方案设计选择
2.1计时方案
方案1：
采用实时时钟芯片
现在市场上有很多实时时钟集成电路，如DS1287、DS12887、DS1302等。
这些实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需要程序干预。
因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。
方案2：
使用单片机部的可编程定时器。
利用单片机部的定时计数器进行中端定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。
该方案节省硬件成本，但程序设计较为复杂。
2.2显示方案
对于实时时钟而言，显示显然是另一个重要的环节。
通常LED显示有两种方式：
动态显示和静态显示。
静态显示的优点是程序简单、显示亮度有保证、单片机CPU的开销小，节约CPU的工作时间。
但占有I/O口线多，每一个LED都要占有一个I/O口，硬件开销大，电路复杂。
需要几个LED就必须占有几个并行口，比较适用于LED数量较少的场合。
当然当LED数量较多的时候，可以使用单片机的串行口通过移位寄存器的方式加以解决，但程序编写比较麻烦。
LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需要占有CPU较多的时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。
本系统需要采用6位LED数码管来分别显示时、分、秒，因数码管个数较多，故本系统选择动态显示方式。
三、硬件设计
3.1单片机型号的选择
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ATMEL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。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C5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。
3.2数码管显示工作原理
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，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。
3.3键盘电路设计
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；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。
3.4电路原理图
四、软件设计
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#definesomenop{_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;}//宏定义掩延时函数
sbitK1=P3^0;//位定义
sbitK2=P3^1;
sbitK3=P3^2;
sbitK4=P3^3;
sbitD34=P3^4;
sbitSCL=P2^0;
sbitSDA=P2^1;
voiddiyi（）;
voidxianshi（）;//函数声明
voidpanduan（）;//函数声明
voiddelay（ucharz）;//函数声明
uchart=0,n=1,m=59,a,temp;//定义变量
ucharcodeat[]={0xe0,0xd0,0xb0,0x70};//定义数组
ucharcodeas[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
ucharcodeb[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};
uintt;
voiddelay_us（uchartt）//短延时函数
{
while（tt--）;
}
/****************************/
/***********初始化***********/
/**************************/
/********at24c02***********/
voidI2C_start（）//I^2C模块
{
SDA=1;
_nop_（）;
SCL=1;
somenop;
SDA=0;
somenop;
SCL=0;
}
voidI2C_stop（）
{
SDA=0;
_nop_（）;
SCL=1;
somenop;
SDA=1;
}
voidI2C_ack（bitackbit）
{
if（ackbit）
SDA=0;
else
SDA=1;
somenop;
SCL=1;
somenop;
SCL=0;
SDA=1;
somenop;
}
bitI2C_waitack（）
{
SDA=1;
somenop;
SCL=1;
somenop;
if（SDA）
{
SCL=0;
I2C_stop（）;
return0;
}
else
{
SCL=0;
return1;
}
}
voidI2C_write（uchardat）
{
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
if（dat&0x80）
SDA=1;
else
SDA=0;
somenop;
SCL=1;
dat<<=1;
somenop;
SCL=0;
}
}
ucharI2C_read（）
{
uchardat;
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
SCL=1;
somenop;
dat<<=1;
if（SDA）
dat|=0x01;
SCL=0;
somenop;
}
returndat;
}
voidW_at24c02（ucharadd,uchardat）
{
I2C_start（）;
I2C_write（0xa0）;
I2C_waitack（）;
I2C_write（add）;
I2C_waitack（）;
I2C_write（dat）;
I2C_waitack（）;
I2C_stop（）;
delay_us（300）;
}
ucharR_at24c02（ucharadd）
{
ucharAT_temp;
I2C_start（）;
I2C_write（0xa0）;
I2C_waitack（）;
I2C_write（add）;
I2C_waitack（）;
I2C_start（）;
I2C_write（0xa1）;
I2C_waitack（）;
AT_temp=I2C_read（）;
I2C_ack（0）;
I2C_stop（）;
returnAT_temp;
}
/**************************/
/************main**********/
voidmain（）
{
diyi（）;
t=R_at24c02（24）;//程序运行时，读取掉电前数据
m=R_at24c02（23）;
n=R_at24c02（25）;
while
（1）
{
panduan（）;//判断子函数
xianshi（）;//显示子函数
}
}
voiddiyi（）//定义子函数
{
P2=0xbf;
P0=0xbf;
TMOD=0x01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
voidexer1（）interrupt1//定时器/计数器1
{
uchart1;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
t1++;
if（t1==10）
{P2=0x9f;P0=0x00;}
if（t1==20）
{
P2=0x9f;P0=0xff;
t1=0;
t++;
W_at24c02（24,t）;//每隔一秒，保存当前数据
delay（3）;
W_at24c02（23,m）;
delay（3）;
W_at24c02（25,n）;
if（t==60）
{t=0;m++;
if（m==60）
{m=0;n++;}
if（n==24）
n=0;
}
}
}
voidxianshi（）//显示函数
{
P2=0xdf;P0=b[0];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[t%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay（3）;
P2=0xdf;P0=b[1];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[（t/10）%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay（3）;
P2=0xdf;P0=b[2];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=0xbf;P2=0x1f;P0=0x00;delay（3）;
P2=0xdf;P0=b[3];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[m%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay（3）;
P2=0xdf;P0=b[4];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[（m/10）%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay（3）;
P2=0xdf;P0=b[5];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=0xbf;P2=0x1f;P0=0x00;delay（3）;
P2=0xdf;P0=b[6];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[n%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay（3）;
P2=0xdf;P0=b[7];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[（n/10）%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay（3）;
}
voiddelay（ucharz）//延时函数
{
uchari,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<110;j++）;
}
voidpanduan（）//判断函数
{
P3=0xfe;
delay（5）;
temp=P3;
temp=temp&0xf0;
if（temp!
=0xf0）
{
delay（5）;
if（temp!
=0xf0）
{
while（P3!
=0xfe）;
if（temp==at[0]）
{
a++;TR0=0;if（a==4）{a=0;TR0=1;}
}
if（temp==at[1]）
{
if（a==1）
{t++;if（t==60）{t=0;}}
if（a==2）
{m++;if（m==60）{m=0;}}
if（a==3）
{n++;if（n==24）{n=0;}}
}
if（temp==at[2]）
{
if（a==1）
{if（t==0）{t=60;}t--;}
if（a==2）
{if（m==0）{m=60;}m--;}
if（a==3）
{if（n==0）{n=24;}n--;}
}
P2=0xc0;P0=b[7];P2=0x00;P0=0xff;P2=0xe0;P0=0xff;P2=0x00;P0=0x00;delay（3）;
}
}
}
五、结论与心得
在廖亦凡和铁军老师耐心的指导下，我顺利完成了这次单片机课程设计课题中的电子时钟设计，过这次的设计使我认识到本人对单片机方面的知识知道的太少了，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，尤其是对程序设计语句的理解和运用，不能够充分理解每个语句的具体含义，导致编程的程序过于复杂，使得需要的存储空间增大。
损耗了过多的存资源。
本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。
在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。
最后，感廖亦凡和铁军老师对我的细心的指导，正是由于老师们的细心的辅导和他们提供给我们的参考资料，使得我的课程设计能够顺利的完成，同时在课程设计过程中，我们巩固和学习了我们的单片机知识。
相信这对我以后的课程设计和毕业设计将会有很大的帮助！
六、参考文献
[1]毅刚.《单片机原理及应用》.高等教育，2009
[2]谭浩强.《C程序设计教程》.清华大学
[3]周兴华.《单片机C程序设计》.航空航天大学
教师评语及设计成绩
教师评语：
课程设计成绩：
指导教师：
（签名）
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年月日
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