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6.20~6.21
4
程序流程图的设计、源程序的编制及系统调试
6.22~6.23
5
撰写课程设计报告
6.24~6.25
6
五、应收集的资料及主要参考文献
[1]孙育才.MCS-51系列单片微型计算机及其应用[M].东南大学出版社，2004.6
[2]张毅刚，彭喜源，谭晓昀.MCS－51系列单片机实用设计[M].哈尔滨工业大学出版社，2008
发出任务书日期：
2013年06月17日指导教师签名：
计划完成日期：
2013年06月25日教学单位责任人签章：
目录
1系统分析5
1.1功能要求5
1.2方案论证5
2系统设计7
2.1系统硬件电路的设计7
2.2系统程序的设计11
3结束语13
参考文献14
附录1材料清单15
附录2电路原理图16
附录3实物图17
附录4主要程序清单18
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大标题：
居中，三号黑体加粗，格式/段落/大纲级别/1，1.5倍行距，段前、段后0.5
二级标题：
小四黑体加粗，格式/段落/大纲级别/2，1.5倍行距，段前、段后0.5
1系统分析
1.1功能要求
正文：
小四宋体，1.5倍行距
本文设计一款采用LED显示器件显示的电子时钟，有效克服了时钟存在的误差问题，并能在夜间不必其它照明就能看到时间，且以60只发光管实现秒显示，接近于传统的秒针来显示秒的形式。
另加七只装饰用的LED灯，使整个时钟显的相当美观新颖，故还可作为室内装饰用。
电子钟的外观如图1.1所示。
周边60只发光管顺时旋转来显示秒，中间四只LED数码管用于显示时间，中下方的七只LED灯顺时旋转，供装饰用。
其主要功能有：
（1）整点报时；
（2）四只LED数码管显示当前时分；
（3）每隔一秒钟周边的60只LED发光管旋转一格，装饰用的LED每隔一秒旋转一次；
（4）当发生停电事件时，由后备电池供电，系统进入低功耗状态，所有显示部件停止显示，这样即延长了电池的寿命，同时又保证了CPU继续计数，不至于因停电而时钟停止运行。
当恢复供电后，系统自动恢复工作状态，不影响计时。
图号：
按章编号，如第1章第1个图，图1.1，第1章第2个图，图1.2，第2章第1个图，图2.1，依次类推。
五号宋体
图1.1多功能电子钟外观图
1.2方案论证
从“正文”开始编页码
电脑钟的原理框图如图1.2所示。
它由以下几个部件组成：
单片机89C2051、电源、时分显示部件、60秒旋转译码驱动电路。
图1.2电子钟系统原理框图
时分显示采用动态扫描，以降低对单片机端口数的要求，同时也降低系统的功耗。
时分显示模块、60秒旋转译码驱动电路以及显示驱动都通过89C2051的I/O口控制。
电源部分：
由两部分组成，一是由220V的市电通过变压、整流稳压来得到+5V电压，维持系统的正常工作；
二是由3V的电池供电，以保证停电时正常走时。
正常情况下电池是不提供电能的，以保证电池的寿命。
2系统设计
2.1系统硬件电路的设计
本系统的应用程序主要由主程序、中断服务程序和子程序组成。
主程序的任务是对系统进行初始化，实现参数输入，并控制电加热炉的正常运行。
主程序主要由系统初始化、数据
2.1.160秒旋转译码驱动原理
按常规传统设计，需60进制译码驱动电路才能实现60秒旋转译码驱动，若用六片十进制计数译码器构成六十进制计数译码电路，则电路连线多（需要120根连线），硬件电路庞大，开销大。
为此，本文巧妙地采用了两片CD4017进行六十进制计数译码，实现60秒旋转译码驱动。
既减少了电路的复杂程度又可降低了成本。
图2.1为CD4017功能引脚图和工作时序图。
图2.1CD4017时序图
CD4017集成电路是十进制计数/时序译码器，共有10个译码输出Q0～Q9；
每个译码输出通常处于低电平，且在时钟脉冲由低到高的上升沿输出高电平；
每个高电平输出维持1个时钟周期；
每输入10个时钟脉冲，输出一个进位脉冲，因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。
在清零输入端（R）加高电平或正脉冲时，只有输出端Q0为高电平，其余各输出端均为低电平“0”。
为实现对发光二极管的驱动，将每一个译码输出端口接一只发光二极管，并将二极管串联限流电阻后接地。
当译码端口Q0～Q9中任一端口为高电平，则对应的发光二极管点亮，如图2.2（左）所示。
根据CD4017的功能，可发现其10个输出的高电平是相互排斥的，即任一时刻只有一只发光二极管点亮，因此可电路进一步简化为如图4（右）所示，从而简化电路设计。
图2.2CD4017控制发光二极管原理图
在本电子钟设计中，每秒点亮一个发光二极管，循环点亮一周共需60个发光二极管，若用上述的6片CD4017实现驱动，显然电路复杂。
为此我们选用两片CD4017和一片6反相器，采用“纵横双译码”技术，巧妙地实现60秒旋转译码驱动，其中一片接成10进制，一片接成6进制，实现6×
10=60的功能，具体连接方法如图2.3所示。
图2.3发光二极管“纵横双译码”循环点亮LED原理图
将周期为1秒的输入脉冲作为其中一片CD4017的时钟脉冲，而此片的级联进位输出端（QC）作为另一片的时钟输入，并将Q6与复位端相连。
在两片译码输出端交叉点上接入发光二极管，构成6×
10矩阵。
根据CD4017时序特点，在初始状态，作为高位（纵）的CD4017译码器输出端口Q0处于高平，经反相器反相后为低电平。
当作为低位（横）的CD4017译码器输出端口Q0～Q9依次输出高电平后，则对应的二极管LD1～LD10依次点亮；
此后由于QC端的进位，高位CD4017译码输出端口Q1输出高电平，反相后输出低电平，当低位的CD4017译码输出端口Q0～Q9依次输出高电平后，二极管LD11～LD20依次点亮。
如此往复，直至高位Q6向复位端输入高电平，CD4017复位，60秒循环点亮重新开始。
2.1.2时分显示部件
由于系统要显示的内容较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。
LED有共阴极和共阳极两种。
二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。
一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管。
当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；
不加电压则暗。
为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻，如图2.4所示。
图2.4LED数码管结构原理图
众所周知，LED显示数码管通常由硬件7段译码集成电路，完成从数字到显示码的译码驱动。
本系统采用软件译码，以减小体积，降低成本和功耗，软件译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性。
所谓软件译码，即由单片机软件完成从数字到显示码的转换。
从LED数码管结构原理可知，为了显示字符，要为LED显示数码管提供显示段码，组成一个“8”字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED数码管的显示段码为1个字节。
各段码位与显示段的对应关系如表2.1。
表2.1各段码位的对应关系
段码位
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
显示段
dp
g
f
e
d
c
b
a
需说明的是当用数据口连接LED数码管a～dp引脚时，不同的连接方法，各段码位与显示段有不同的对应关系。
通常数据口的D0位与a段连接，D1位与b段连接，……D7位与dp段连接,如表1所示，表2.2为用于LED数码管显示的十六进制数和空白字符与P的显示段码。
表2.2LED显示段码
字型
共阳极段码
共阴极段码
C0H
3FH
9
90H
6FH
F9H
06H
A
88H
77H
A4H
5BH
B
83H
7CH
BOH
4FH
C
C6H
39H
99H
66H
D
A1H
5EH
92H
6DH
E
86H
79H
82H
7DH
F
84H
71H
7
F8H
07H
空白
FFH
00H
8
80H
7FH
P
8CH
73H
注：
（1）本表所列各字符的显示段码均为小数点不亮的情况。
（2）“空白”字符即没有任何显示。
根据AT89C2051单片机灌电流能力强，拉电流能力弱的特点，我们选用共阳数码管。
将AT89C2051的P1.0～P1.7分别与共阳数码管的a～g及dp相连，高电平的位对应的LED数码管的段暗，低电平的位对应的LED数码管的段亮，这样，当P0口输出不同的段码，就可以控制数码管显示不同的字符。
如：
当P0口输出的段码为11000000，数码管显示的字符为0。
数码管显示器有二种工作方式，即静态显示方式和动态扫描显示方式。
为节省端口及降低功耗，本系统采用动态扫描显示方式。
动态扫描显示方式需解决多位LED数码管的“段控”和“位控”问题，本电路的“段控”（即要显示的段码的控制）通过P0口实现；
而每一位的公共端，即LED数码管的“位控”，则由P3口控制。
这种连接方式由于多位字段线连在一起，因此，要想显示不同的内容，必然要采取轮流显示的方式，即在某一瞬间，只让其中的某一位的字位线处于选通状态，其它各位的字位线处于断开状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。
在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位则暗。
在本系统中,字位线的选通与否是通过PNP三极管的导通与截止来控制,即三极管处于“开关”状态。
系统的时分显示部件由4只7段共阳LED数码管构成，前两只用于时的显示，后两只用于分的显示。
值得一提的是，在设计中需要实现时与分之间的两个闪烁点，为此，将第三只LED数码管倒置摆放，这样就形成了两个很自然的闪烁点。
与此同时，为了能使两点显示能够形象的表示时钟“秒”的变化，设计时，将两个点由P1.7单独控制，每隔一秒使P1.7发送一个正脉冲，从而实现了两个点的闪烁显示，闪烁周期为一秒。
2.2系统程序的设计
本系统的软件系统主要可分为主程序和定时器中断程序两大模块。
在程序过程中，加入了抗干扰措施。
下面对部分模块作介绍。
2.1.1系统主程序设计
主程序的功能是完成系统的初始化，在显示时间之前，对系统是否停电状态进行检测；
若停电，将系统进入低功耗状态，用电池电压维持单片机计时工作，但此时不显示时间，用节省用电；
若不停电，则将时分发送显示。
程序流程如图2.5所示。
2.2.2中断程序设计
中断程序（如图2.6所示）完成时间计数，时间调整，误差消除等功能。
中断采用AT89C2051内部T0中断实现，定时时间为125ms，当时间到达125ms×
8,即1分钟时，分计数缓冲器MINBUFFER增加1，到达1小时，则时计数缓冲器HOURBUFFER增加1，并将分、时的个位、十位放入显示缓冲器。
当分计数缓冲器和时计数缓冲器分别到达60min、24h时，则对它们清零，以便从新计数。
在中断设计中，还通过软件实现了累计误差消除功能，使整个系统时间的精确度得到保证。
图2.5系统主程序流程图图2.6定时中断程序
3结束语
上述电子钟，无论在外观上还是功能上都实现了较为完善的设计。
特别值得一提的是本系统在精度上的设计，突破传统的方法，对可能产生的积累误差采用“抵消法”，从而有效地降低了时间误差。
由于计数时产生的积累误差所导致的时间误差，是所有的电子计时系统共同存在的问题。
但在目前市场上的电子时钟产品，如计算机中的时钟，手机中的时钟等并没有有效的采取消除误差的措施。
本系统设计的消除积累误差来减少时间误差的软件方法，并不需要任何的硬件，因此在不增加成本的情况下，可以普遍用于所有的电子时钟产品。
注意，总结不是写个人体会，不要出现“我”、“本人”之类的词，是总结本设计的内容，例如，实现什么功能，怎么实现的，有什么特别之处，有什么优、缺点，今后可如何改进之类。
参考文献
[1]张毅刚，彭喜源，谭晓昀.MCS－51系列单片机实用设计[M].哈尔滨工业大学出版社，2008.
[2]楼苗然，李光飞.单片机课程设计指导[M].北京航空航天大学出版社，2007.
[3]
[4]
[5]
请按实际情况填写，至少5个
附录1材料清单
名称
型号
数量
单片机
AT89C2051
数字集成芯片
CD4017
CD4069
超高亮数码管
共阳尺寸0.5inch
高亮发光二极管
3红、透明
13
3绿、透明
50
普通二极管
IN4001
IN4148
稳压二极管
C4V7（4.7V）
三极管
9012
9013
轻触按键
小（尺寸6×
6mm×
5.5）
蜂鸣器
5V
晶振
6M（小体积）
底座
14脚
16脚
20脚
40脚
电阻
220欧姆，1/8瓦
4.7K，1/8瓦
100欧姆，1/8瓦
10k，1/8瓦
270欧姆，1/8瓦
电容
100微法/25伏
220微法/25伏
30P瓷片
104（0.1微法）
变压器
5V/100MA
电源线
150cm
固定脚
铜
3套
PCB线路板
直径11．5
附录2电路原理图
附录3实物图
附录4主要程序清单
ALARMHBUFF2EQU77H;
闹铃时间的时十位计时绶冲
ALARMHBUFF1EQU76H;
闹铃时间的时个位计时绶冲
ALARMMBUFF2EQU75H;
闹铃时间的分十位计时绶冲
ALARMMBUFF1EQU74H;
闹铃时间的分个位计时绶冲
HBUFF2EQU73H;
时十位计时绶冲
HBUFF1EQU72H;
时个位计时绶冲
MBUFF2EQU71H;
分十位计时绶冲
MBUFF1EQU70H;
分个位计时绶冲
DPEQU6FH;
控制数码管点的亮暗
NUMEQU78H;
前四秒还是后四秒计数
SBUFFEQU79H;
秒十进制计时绶冲（低四位对应个位，高四位对应十位）
MBUFFEQU7AH;
分十进制计时绶冲
HBUFFEQU7BH;
时十进制计时绶冲
ALARMMBUFFEQU7CH;
闹铃时间的分十进制计时绶冲
ALARMHBUFFEQU7DH;
闹铃时间的时十进制计时绶冲
NUMT1EQU67H;
用于控制时间调整时按键p3.2一次按下时，计数器T1中断的次数
NUMT2EQU68H;
用于控制时间调整时按键p3.3一次按下时，计数器T1中断的次数
KEYNUMT1EQU69H;
用于存储NUMT1已经计数到第几个半秒
KEYNUMT2EQU6AH;
STOREKEYNUMT2EQU6BH;
用于存储当前KEYNUMT1的值，以和下次做比较，看是否有变化
STOREKEYNUMT1EQU6CH;
用于存储当前KEYNUMT2的值，以和下次做比较，看是否有变化
ORG0000H
AJMPSTART
ORG000BH
MOVTH0,#0BH;
设置计数初值,R4用来存储低位的初值
MOVTL0,R4
AJMPINTERT0
ORG001BH
AJMPINTERT1
ORG0040H
START:
MOVNUMT1,#00H
MOVNUMT2,#00H
MOVKEYNUMT1,#00H
MOVKEYNUMT2,#00H
MOVSTOREKEYNUMT2,#00H
MOVSTOREKEYNUMT1,#00H
MOVNUM,#8
MOVDPTR,#TAB
MOVALARMHBUFF,#18H;
置闹铃时间初始值为18:
55
MOVALARMMBUFF,#55H
MOVALARMHBUFF2,#01H
MOVALARMHBUFF1,#08H
MOVALARMMBUFF2,#05H
MOVALARMMBUFF1,#05H
MOVHBUFF2,#01H;
置闹钟时间为18:
53
MOVHBUFF1,#08H
MOVMBUFF2,#05H
MOVMBUFF1,#03H
MOVHBUFF,#18H
MOVMBUFF,#53H
MOVSBUFF,#3CH;
置初始秒为60,计时时减
MOVTCON,#05H;
下降沿触发
MOVTMOD,#11H;
初始化定时器,T0,T116位计时
设置计数初值，125ms计时
MOVTL0,#0DBH
MOVTH1,#3CH;
T1置初值，进行100ms计时，用于调整时间
MOVTL1,#0B0H
MOVIE,#82H;
开T0中断
SETBPT0;
T0中断优先级最高
SETBTR0;
允许T0计数
SETBP3.2
SETBP3.3
START1:
MOVA,HBUFF;
显示时，7点以前及21点以后亮度调暗
SUBBA,#7H
JCSTART2
MOVA,HBUFF
SUBBA,#21H
JNCSTART2
ACALLDISPLAY
ACALLZDBS
AJMPSTART3
START2:
ACALLNIGHTDISPLAY
START3:
MOVA,ALARMHBUFF;
检测是否是定闹时间
CJNEA,HBUFF,START4
MOVA,ALARMMBUFF
CJNEA,MBUFF,START4
MOVC,DP;
若是定闹时间,则利用dp的值来决定蜂鸣
MOVP3.2,C
MOVA,SBUFF
JNZSTART1;
若还没到1分钟，则继续蜂鸣
START4:
JNBP3.2,ADJUSTTIME1;
循环等待中断，并检测是否键按下，若是，则进入相应程序
JNBP3.3,ADJUSTTIME2
AJMPSTART1
;
****************
*int0中断子程序*
ADJUSTTIME1:
NOP
MOVKEYNUMT1,#00H
SETBET1;
开T1中断
SETBPT1;
设T1中断优先级最高
SETBTR1;
允许T1计时
MOVSTOREKEYNUMT1,KEYNUMT1;
存储当前次KEYNUMT1的值
TIME1_1:
ACALLDISPLAY
MOVA,KEYNUMT1
CJNEA,STOREKEYNUMT1,TIME1_2;
若当前KEYNUMT1的值与上一次的值不等，则时间加1分，否则继续循环，等等至半分钟
AJMPTIME1_3
TIME1_2:
MOVSTOREKEYNUMT1,KEYNUMT1;
加1后存储当前的KEYNUMT1的值
ACALLADDBUFF0;
分加1
TIME1_3:
JNBP3.2,TIME1_1;
若p3.2已关，则退出增时，否则继续循环
CLRET1
CLRPT1
CLRTR1
;
********************
*****时间增1分******
ADDBUFF0:
MOVA,MBUFF;
若按键小于1s，则分增1
ADDA,#1
DAA
MOVMBUFF,A
ANLA,#0FH
MOVMBUFF1,A
MOVA,MBUFF
SWAPA
MOVMBUFF2,A
CJNEA,#60H,ADDBUFF1
MOVMBUFF,#00H
MOVMBUFF2,#00H
MOVMBUFF1,#00H
时增1
MOVHBUFF,A
MOVHBUFF1,A
MOVHBUFF2,A
CJNEA,#24H,ADDBUFF1;
若没到24小时,则不必初值置0
MOV
升级会员 