proteus环境下的电子时钟设计Word格式文档下载.docx
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2.2实验分析……………………………………………………4
2.2.1电路的总体设计………………………………………4
2.2.2程序的总体设计………………………………………4
3.单元电路设计……………………………………………………6
3.1输入部分……………………………………………………6
3.2输出部分……………………………………………………7
3.3晶振与复位电路……………………………………………7
4程序设计…………………………………………………………8
4.1延时模块……………………………………………………8
4.2中断服务程序………………………………………………9
4.3主程序………………………………………………………11
5.系统仿真…………………………………………………………14
6.参考文献…………………………………………………………16
1.设计要求
1.1实验目的
1.学习8051定时器时间计时处理、按键扫描及LED数码管显示的设计方法。
2.设计任务及要求利用实验平台上4个LED数码管,设计带有闹铃功能的数字时钟
1.2系统功能
1.2.1基本功能
1.在4位数码管上显示当前时间。
显示格式“时时分分”
2.由LED闪动做秒显示。
3.利用按键可对时间及闹玲进行设置,并可显示闹玲时间。
当闹玲时间到蜂鸣器发出声响,按停止键使可使闹玲声停止。
4.实现秒表功能(百分之一秒显示)
1.2.2扩展功能
1.日历功能(能对年,月,日,星期进行显示,分辨平年,闰年以及各月天数,并调整)
2.音乐闹铃(铃音可选择,闹铃被停止后,闪烁显示当前时刻8秒后,或按键跳入正常时间显示状态)
3.定时功能(设定一段时间长度,定时到后,闪烁提示)
4.倒计时功能(设定一段时间长度,能实现倒计时显示,时间长减到0时,闪烁提示)
5.闹铃重响功能(闹铃被停止后,以停止时刻开始,一段时间后闹铃重响,且重响时间的间隔可调)
2.系统设计
2.1实验基本原理
利用单片机定时器完成计时功能,定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数,设定定时1秒的中断计数初值为100,每中断一次中断计数初值减1,当减到0时,则表示1s到了,秒变量加1,同理再判断是否1min钟到了,再判断是否1h到了。
为了将时间在LED数码管上显示,可采用静态显示法和动态显示法,由于静态显示法需要译码器,数据锁存器等较多硬件,可采用动态显示法实现LED显示,通过对每位数码管的依次扫描,使对应数码管亮,同时向该数码管送对应的字码,使其显示数字。
由于数码管扫描周期很短,由于人眼的视觉暂留效应,使数码管看起来总是亮的,从而实现了各种显示。
2.2实验设计分析
针对要实现的功能,采用AT89S51单片机进行设计,这样,既能做到经济合理又能实现预期的功能。
在程序方面,采用分块设计的方法,这样既减小了编程难度、使程序易于理解,又能便于添加各项功能。
2.2.1电路的总体设计
此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟,硬件部分主要分以下电路模块:
显示电路用8个共阴数码管分别显示,星期(年份),小时、分钟(月份)和秒(日),通过动态扫描进行显示,从而避免了译码器的使用,同时节约了I/0端口,使电路更加简单。
单片机采用AT89S51系列,这种单片机应用简单,适合电子钟设计。
框架如下:
2.2.2程序的总体设计
程序设计的整体思路为:
接通电源,数码管显示星期数,时,分,秒。
并且走时显示LED灯每隔1秒改变一次明暗,此为正常工作模式。
以下为在该工作方式下模式选择的按键方式:
框图如下:
3.单元电路设计
模块电路主要分为:
输入部分、输出部分、复位和晶振电路。
3.1输入部分
输入信号主要是各种模式选择和调整信号,由按键开关提供。
以下为输入部分样例:
在本实验中主要用用P3口输入按键信号,还用到了特殊的P0口。
对于P0口,由于其存在高阻状态,为了实现开关功能,给其添加上拉电阻,具体如下图所示:
3.2输出部分
本电路的输出信号为7段数码管的位选和段选信号,闹铃脉冲信号,提示灯信号。
本实验的数码管是共阴的,为了防止段选信号不能驱动数码管,故在P1口连接上拉电阻后,再送段选信号,以提高驱动,位选信号直接从P2口接入,如下图:
闹铃由P2.6端输出,模块如下:
3.3晶振与复位电路
本实验单片机时钟用内部时钟,模块如下:
复位电路为手动复位构成,模块如下:
各模块拼接组合,电路总体设计图如下:
4.程序设计
4.1延时模块
数码管显示动态扫描时,用到延时程序,这里使用延迟1ms的程序,此程序需要反复调用程序如下:
D_1MS:
MOVR7,#2
D_5:
MOVR2,#250
DJNZR2,$
DJNZR7,D_5
RET
除数码管动态扫描外,数码管的闪烁提示,以及音乐模块也用到了延时,只是延时的长短不同罢了,在此不再赘述。
4.2中断服务程序
本实验中,计数器T0,T1中断都有运用,其中T0中断为时钟定时所用,T1中断用于音乐播放。
NO
YES
计数器T1工作于方式1,当调用响铃程序时,其计数功能开启,为音乐音调不同频率的方波的形成,提供延时。
其中断服务程序就是根据音调改变音乐方波输出口电平的高低,用语句CPL实现。
中断服务程序中日历的实现较为复杂,要考虑平年,闰年,特殊的2月,每月的天数的不尽相同。
具体的逻辑判断方法为:
首先,要考虑年份是不是闰年,闰年的判断方法是:
将年份除以100,若能整除,则将年份除以400,若还能整除,则为闰年,若不能,则为平年;
若不能被100整除,则判断是否能被4整除,若能,则为闰年,若不能则为平年。
只有2月与平、闰年相关,因此在闰年和平年的子程序中,要判断是不是2月,若是则在相应的年中进行日期的增加,若不是则转入平时的月份。
其中1、3、5、7、8、10、12月是每月31天,4、6、9、11月为每月30天。
日历进位判断流程图如下:
本实验用8个数码管,刚好能显示年,月,日,扫描显示与时间的扫描显示类似。
年比较特殊,由两个寄存器存储,个位,十位为0时,表明年数能被100整除,若此时千位,百位
组成两位数能被4整除,则年数被400整除,为闰年。
若十位,个位组成两位数能被4整除,则年数能被4整除,为闰年。
4.3主程序
主程序主要对按键进行扫描,以及判断定时和闹铃时间是否已到,若到则调用相关程序,该段程序如下:
MAIN:
JNBP3.0,DATETZ;
按下0键,显示日期并可对日期进行调整
JNBP3.1,ZSTZ1;
按下1键,显示时间,并可调时
JNBP3.2,NLTZZ;
按下2键,进行闹铃设置
JNBP3.3,DSTZ;
按下3键,进行定时设置
JNBP3.4,CESHI;
闹铃测试
JNBP3.6,STOPWATCHTZ;
按下6键,进入秒表方式
ACALLDISP;
调用时钟显示子程序
JNBP0.6,RERING;
判断是否开启闹铃重响功能
RE:
JNBP2.7,DSPDKQ;
判断是否开启闹铃功能,没开则去判断定时
FMQPD:
;
判断定时值R4,R3是否到零、闹铃时刻是否已到
MOVA,HOUR;
SUBBA,38H;
JZFEN;
判断小时数是否到闹铃所定时间,若到,则对分进行判断;
若不到,则对定时进行判断
AJMPDSPDKQ
FEN:
MOVA,MINUTE;
SUBBA,37H;
JZMIAO;
判断分是否到闹铃所定时间,若到,则对秒进行判断;
MIAO:
MOVA,SECOND
SUBBA,#0
JZSHENGYIN1;
判断秒是否到闹铃所定时间,若到,则时,分,秒都到达闹铃时刻,进入响铃子程序;
若不到则判断定时
RERING:
闹铃重响判断程序
JNBF0,RE;
标志位F0为0,不进行闹铃重响设定
CPLF0
MOV3CH,#1;
定时判断标志位赋1,定时判断功能开启
JNBP0.7,M1;
闹铃重响间隔时间选取
MOVR4,#0;
闹铃重响间隔30秒
MOVR3,#30
AJMPMAIN
M1:
闹铃重响间隔60秒
MOVR4,#1
MOVR3,#0
DSPDKQ:
判断是否应该进行定时判断
MOVA,3CH;
3CH是引入的判断因子,当其为0时,不对定时时间是否到0进行判断
JNZDSPD2;
当3CH不是0时,跳转到定时判断程序
DSPD2:
MOVA,R4;
JZS_PD;
R4所存定时分数为0,则转而判断R3所存定时秒数
AJMPMAIN;
S_PD:
MOVA,R3;
JNZMAIN;
R4,R3所存参数减为0,定时长度已到
JNBP0.6,SHENGYIN2;
闹铃重响功能开启时,跳入响铃程序
AJMPTISHI;
不是闹铃重响定时,则定时时间到时,跳入提示程序
CESHI:
ACALLRING
SHENGYIN1:
调用响铃子程序
LCALLRING
SHENGYIN2:
SETBF0;
闹铃重响标志位设定
LCALLRING;
响铃
CLRF0;
标志位复位
NLTZZ:
AJMPNLTZ1;
跳入闹铃调整程序
DSTZ:
AJMPDSTZ1;
跳入定时调整程序
DATETZ:
AJMPDATETZ1;
跳入日期调整程序
STOPWATCHTZ:
AJMPSTOPWATCHTZ1;
跳入秒表程序
5.系统仿真
通过硬件仿真平台Proteus,可以将设计效果仿真出来,根据效果,有目的的改变设计,优化程序。
1.普通时间显示模式仿真图,表示:
星期一9点10分38秒
2.日期调节,显示模式仿真图,表示:
2010年7月10日
3.闹铃调节显示仿真图,表示闹铃时刻为8点整
4.定时,倒计时显示仿真图,表示此时定时初值已经减到54秒,及还有54秒定时到。
定时最大值为59分59秒。
5.秒表显示仿真图,表示秒表已经从0记到8.28秒。
秒表可计时到小时,其中小时位数字可到99,即最大计时为100小时
6.参考文献
[1]王港元编《电工电子实践指导》2006年2月江西科学技术出版社
[2]华成英童诗白编《模拟电子技术基础》2006年5月高等教育出版社
[3]王永洪编《线性集成运算放大器及其应用》1989年2月机械工业出版社
[4]张郁弘庄灿涛著《晶体管运算放大器及其应用》1978年9月国防工业出版社
[5]谢嘉奎宣月清冯军编《电子线路(线性部分)》1999年6月高等教育出版社
附件:
A.Proteus电路图
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