基于单片机设计简易数字钟说明书本科学位论文.docx
《基于单片机设计简易数字钟说明书本科学位论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机设计简易数字钟说明书本科学位论文.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
基于单片机设计简易数字钟说明书本科学位论文
信息与电气工程学院
（课程设计说明书
（2015/2016学年第二学期）
课程名称：
单片机应用技术课程设计
题目：
简易数字钟设计
专业班级：
电气工程及其自动化1303班
学生姓名：
学号：
指导教师：
刘增环、岑毅南、李兵等
设计周数：
两周
设计成绩：
2016年6月24日
【摘要】
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
单片机数字时钟是以单片机为核心，在它的基础上设计出来的数字时钟，本设计采用了STC公司生产的AT80C51型单片机设计了一个单片机最小系统，外接LED显示电路，按键电路，晶振电路，复位电路模块构成了一个简易的数字钟，具有显示、时、分、秒的功能，且时、分、秒每一个参数都可以自行设置，以实现时间的校正，总体来说实现了一个数字时钟的应有功能。
关键词：
80C51系列单片机、单片机最小系统、时钟定时器、4位一体数码管显示
目录
课程设计正文2
一系统工作原理2
1.1功能说明2
1.2基本原理2
二硬件设计3
2.1单片机3
2.2复位电路4
2.3晶振电路4
2.4键盘调整单元5
2.5数码管与三极管显示6
三软件设计7
3.1系统主程序7
3.2中断程序7
3.3显示函数7
3.4键盘扫描程序8
3.5时钟实现的基本方法8
四心得体会8
n附录源程序9
课程设计的目的
（1）巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制能力；
（2）培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力；
（3）对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机应用系统开发、研制过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。
课程设计正文
一系统工作原理
1.1功能说明
全面了解掌握MCS-51的基本知识，由于该系列单片机具有体积小、功耗低、价格便宜、易于产品化等特点，可以更加方便的实现以下特点：
1、准确及时，以数字形式显示一位分、两位秒的时间；
2、分最大计到10，秒的计时要求为60进位；
3、三位数码管，显示分和秒，按键“功能键”依次选择调整“时”、“分”，
按键的“加键”依次加1，按键“减键”依次减1；
4、晶振电路起到减小误差，提高精确度的作用；
5、整分报时。
1.2基本原理
该系统主要由复位电路、晶振电路、按键电路，数码管显示电路和STC80C51单片机组成。
该数字时钟设计采用单片机内部的定时器来定时，，然后通过软件编程来实现时钟的显示，这种设计方案的优点是外围器件少，电路简单清晰，电路焊接容易，出问题的故障几率小。
系统结构图如图1所示。
图1
二硬件设计
2.1单片机
STC90C52系列单片机采用了CMOS技术制造，较之AT89c51系列单片机，集成度高、速度快、功耗低。
主要由9个部件组成，分别是：
1个8位中央处理器；4KBFlash存储器；128B的数据存储器；32条I/O口线；2个定时器/计数器；1个具有5个中断源、2个优先级的中断嵌套结构；全双工UART的串行口；特殊功能寄存器；1个片内振荡器和时钟电路。
如图2所示。
s
图2STC80C51单片机
2.2复位电路
STC90C52的复位端高电平有效。
RST端若由低电平上升到高电平并持续2个周期，系统将实现一次复位操作。
在复位电路中，下拉电阻具有拉低电平作用，按一下复位开关就使在RST端出现一段时间的高电平。
复位电路如图3所示。
图3复位电路
2.3晶振电路
外接12MHZ晶振和两个30pF电容组成系统的内部时钟电路。
将外部已有信号引入单片机内，这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。
晶振电路如图4所示。
图4晶振电路
2.4键盘调整单元
当要对时钟进行调时时，就要用到键盘进行时间修改。
由于调节信息不多，故采用3个独立键盘即可，分别实现功能、增大、减小等作用。
将所有扫描线置成低电平，检查输入线是否为低电平，若无低电平则不是按键操作，延时一段时间，再次将所有扫描线置成低电平，检查输入线是否为低电平，如果有低电平则是按键操作，若无低电平则不是按键操作，返回，即完成按键扫描。
键盘原理图如图5所示
图5键盘原理图
S1：
接P2.0口，开始功能。
S2：
接P2.1口，具有切换功能，可以切换到时、分，从而实现对时、分的调整，再次按下功能键S2则返回，继续计时。
S3：
接P2.2口，实现时和分的增大
S4：
接P2.3口，实现时和分的减小
2.5数码管与三极管显示
显示单元由3个8段共阴数码管组成，数码管位选端分别接P1.0、P1.1、P1.2用于显示一位分和两位秒；按照工作方式,数码管显示可以分为静态显示和动态扫描。
所谓静态显示,就是每一个数码管的段码都要独占具有锁存功能的输出口,CPU把要显示的字码送到输出口上,就可以使数码管显示对应的字符,直到下一次送出另外一个字码之前,显示的内容一直不会消失；动态扫描是把所有显示器的8个段码中的A-dp的各个相同段连接在一起,接到一个公共的输出口上,而数码管的位端分别接在另外的输出口上,通过这两个输出口的两组信号相互作用来产生显示效果。
即让各位数码管按照一定顺序轮流显示,只要扫描频率足够高,由于人眼的“视觉暂留”现象,就能连续稳定的显示动态扫描其特点在于能显著降低显示部分成本,大大减少显示接口的连线结构。
该系统采用动态扫描显示。
三极管放大电路中发射极正向偏置，集电极反向偏置是使三极管工作的必要条件，当PNP管的VC即，基极电流可以控制集电极电流，这种控制作用就称为管子的放大作用，图中1K电阻为了限流。
如图6所示。
图6数码管显示
三软件设计
3.1系统主程序
中需要对各个模块进行初始化，并且判断定时器是否溢出20次，用以确定是否到达1S，初始化主要包括：
设置定时器0和定时器1的工作方式为方式1，定时器赋初值，开总中断，开定时器0和定时器1中断，启动定时器。
3.2中断程序
定时器0中断：
单片机晶振12MHZ，主要是使用定时器0方式1，定时5ms
，用来控制数码管的位选信号。
且分为三种情况，P0口分别输送分钟和秒。
定时器1中断：
单片机晶振12MHZ，主要是使用定时器0方式1，每50ms溢出一次，计数加一次，计数20次，到时1S；秒加一。
秒钟加到60，分加一，同时秒钟置0，蜂鸣器响。
分加到10，分和秒都置0，
3.3显示函数
本设计采用共阴数码管显示，显示两位秒，为秒钟的个位与十位，second2=second/10;second1=second%10;
P1控制数码管的位选，如下：
P1=（P1&0xf0）|0x0e;
P0=minute;
P1=（P1&0xf0）|0x0d;
P0=second2;
P1=（P1&0xf0）|0x0b;
P0=second1;
3.4键盘扫描程序
键盘采用查询的方式，一旦有s1按键按下，数字钟开始工作,定时器1开始计时。
按一次s2键，是对分钟进行调节，按二次s2键是对秒钟进行调节；s3,s4键分别是加减键，只有在s2键被按下的前提下，s3,s4键才有效；
3.5时钟实现的基本方法
时钟的最小计时单位是秒，使用定时器0方式1，把定时器的定时时间定为50ms。
这样，计数溢出20次即可得到时钟的最小计时单位：
秒单元满60，则分单元的内容加1；分单元满10，则将分、秒的内容全部清零。
四心得体会
在基于单片机的数字时钟电路设计过程中，我学到了很多重要的东西，其中最重要的是如何将实践和理论相联系，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。
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，此次的时钟设计给我奠定了一个实践基础。
本系统的设计应用到了模拟电子技术、数字电子技术、单片机控制技术、电路焊接工艺等多方面的知识，所设计的时钟电路，达到了题目要求。
这次课程设计使我得到了很大收获：
不仅学到了许多了关于单片机方面的知识，还提高了实验技能；而且也使我的动手能力和电路设计能力得到了极大的提高。
在此次设计中，我的难点是程序的调试，由于以前学业不精，所以编一个完整的程序很是吃力！
但是经过这一段时间的学习，我还是解决了一些问题。
软件调试中也出现了一些问题，就是程序在编译中仿真器的设置出现了错误，从而使系统的编译通不过，给系统的调试带来了极大的不便，所以对软件的使用还须更进一步的熟练掌握。
最后，我要感谢老师在此次课程设计中的悉心指导与帮助，让我的课程设计得以顺利完成。
⏹附录源程序
#include
#defineucharunsignedchar
uchards_code=0,second2=0,second1=0,sum=0,F_flag,S_flag;
charminute=0;
charsecond=0;
uchartime_temp=0;
sbitDS0=P1^0;
sbitDS1=P1^1;
sbitDS2=P1^2;
sbitkey1=P2^0;//开始键
sbitkey2=P2^1;//功能键
sbitkey3=P2^2;//加键
sbitkey4=P2^3;//减键
sbitSPEAKER=P1^4;
//***********延时函数******************
voiddelay（ucharx）
{
unsignedinta,b;
for（a=x;a>0;a--）
for（b=110;b>0;b--）;
}
//***********秒显示函数**************
voidsecond_div（void）
{
second2=second/10;
second1=second%10;
}
//***************按键扫描函数***************
voidKey（void）
{
P2=0xff;
if（P2!
=0xff）
{
delay（50）;
if（P2!
=0xff）
{
if（key1==0）
{
TR1=1;
}
if（key2==0）
{
delay（50）;//消抖
if（key2==0）
{
while（!
key2）;//松手检测
TR0=1;
TR1=0;//关闭定时器
sum++;
}
}
if（sum==1）
{
F_flag=1;
S_flag=0;
if（key3==0）
{
delay（50）;
if（key3==0）
{
while（!
key3）;
minute++;
if（minute==10）
{
minute=0;
}
}
}
if（key4==0）
{
delay（50）;
if（key4==0）
{
while（!
key4）;
minute--;
if（minute==-1）
{
minute=9;
}
}
}
}
if（sum==2）
{
F_flag=0;
S_flag=1;
if（key3==0）
{
delay（50）;
if（key3==0）
{
while（!
key3）;
second++;
if（second==60）
{
second=0;
delay（50）;
minute++;
}
}
}
if（key4==0）
{
delay（50）;
if（key4==0）
{
while（!
key4）;
second--;
if（second==-1）
{
second=59;
delay（50）;
minute--;
}
}
}
second_div（）;
}
if（sum==3）
{
F_flag=1;//打开标志位
S_flag=1;
sum=0;//Sum清零
TR0=1;//打开定时器
TR1=1;
}
}
}
}
//*********************主函数**************
voidmain（void）
{
SPEAKER=1;
TMOD=0x11;
TH0=（65536-5000）/256;
TL0=（65536-5000）%256;
TH1=（65536-50000）/256;
TL1=（65536-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
TF0=0;
TR0=1;
ET1=1;
TF1=0;
while
（1）
{
Key（）;
}
}
//**********定时器0***********
voidTimer_0（void）interrupt1
{
ET0=0;
switch（ds_code）
{
case0:
P1=（P1&0xf0）|0x0e;
P0=minute;
break;
case1:
P1=（P1&0xf0）|0x0d;
P0=second2;
break;
case2:
P1=（P1&0xf0）|0x0b;
P0=second1;
break;
default:
break;
}
ds_code++;
if（ds_code>2）
{
ds_code=0;
}
TH0=（65536-5000）/256;
TL0=（65536-5000）%256;
ET0=1;
}
//***************定时器1**************
voidTimer_1（void）interrupt3
{
ET1=0;
time_temp++;
if（time_temp>=20）
{
time_temp=0;
second++;
if（second==60）
{
minute++;
delay（50）;
second=0;
if（minute==10）
{
minute=0;
second=0;
SPEAKER=0;
}
}
second_div（）;
}
TH1=（65536-50000）/256;
TL1=（65536-50000）%256;
ET1=1;
}
⏹系统原理图以及仿真图
[1].《电力电子技术基础》（第五版）康光华主编高等教育出版社。
[2].《单片机原理及应用》（C语言编程）魏鸿磊主编同济大学出版社。
[3].《PROTEUS入门实用教程》（第二版）周润景蔡雨恬编著机械工业出版社。
课程设计
评语
课程设计
成绩
指导教师
（签字）
年月日
升级会员 