基于单片机的数码电子时钟设计.doc

数字开发与实践课程设计 题 目：基于单片机的数码电子时钟设计 院 系：信息工程学院 班 级：11级电子信息工程技术姓 名：孙月雷201127010129 江 雷201127010127指导老师：刘爱荣日 期：2013年5月15日 摘 要随着现代科技的不断发展，人们的生产生活水平也不断提高。与此同时，各式各样的仪器设备、新型家电产品都在不断出现丰富着人们的生活，为人们排忧解难。时间对人们来说总是那么的宝贵，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。数字钟是用数字集成电路构成的、用数码显示的、具有实现时、分、秒数字显示的计时装置。abstract with the development of modern science and technology, peoples production and living standards are rising. at the same time, every kind of instrument and equipment, new home appliances products are constantly enrich peoples life, to exclude the difficulty and anxiety. the time to the people said always so valuable, digital clocks to the production and life of the people has brought great convenience. digital clock is composed of digital integrated circuit, digital display, with implementation, minutes and seconds, the figures show that the timing device.目录第1章 设计任务目的和要求- 4 -1.1任务设计- 4 -1.2设计目的- 4 -1.3任务要求- 4 -1.4数码电子时钟的基本原理- 4 -1.5数码电子时钟原理框图- 4 -第2章 硬件设计- 5 -2.1数码电子时钟的硬件电路主要组成- 5 -2.1.1 at89c51单片机- 5 -2.1.2 led数码管- 7-2.1.3 74ls245芯片- 7 -第3章 软件设计- 8 -3.1 程序设计原理- 8-3.2 程序设计流程图- 8 -3.2.1 主控制流程图- 9 -3.2.2- 9 -3.2.3 外部中断1中断流- 10 -3.2.4定时器0中断流程图- 11 -3.3 c语言程序源代码- 12 -第4章 软件仿真- 15-4.1 程序软件仿真- 15-4.2 硬件电路仿真- 15-4.2.1 正常显示仿真- 15-4.2.2 调分仿真- 16-4.2.3 调小时仿真- 17-第5章 心得体会- 18-附录- 19 -参考文献- 19-致谢- 19 - 第1章 设计任务目的和要求1.1任务设计设计一个具有数码显示及校时功能的数码电子时钟。1.2设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排；（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法；（3）了解数字钟的组成及工作原理；（4）熟悉数字钟的设计与制作；（5）掌握显示数码电路的应用。1.3任务要求（1） 时间计数电路采用24进制，从00开始到23后在回到00；（2） 各用2位数码管显示时、分、秒；（3） 具有手动校时、校分功能，可以分别对时和分进行单独校时，使其校到标准时间；（4） 为了保证计时的稳定性和准确性，须有晶体振荡器提供时间校准信号。（5） 编写设计报告，写出设计与制作的全过程，有心得体会。1.4数码电子时钟的基本原理数码电子时钟主要由单片机、led数码管、手动校时电路等组成。工作原理为时钟源(晶体振荡器)用以产生稳定的脉冲信号，作为数码电子时钟的时间基准，要求振荡频率为12mhz，为标准秒脉冲。led数码管将“时、分、秒”的输出状态显示出来。校时电路是来对“时、分”显示数字进行校对调整。1.5数码电子时钟原理框图 如图1-1 at89c51单片机复位电路时钟电路led数码管显示驱动电路图1-1第2章 硬件设计2.1数码电子时钟的硬件电路主要组成本电路主要有单片机、led数码管、复位电路、时钟电路、驱动芯片、开关等组成部分。2.1.1 at89c51单片机（1）本设计采用 atmel公司生产的单片机at89c51实现主要功能, at89c51 的引脚图如2-1所示: 图2-1（2）at89c51单片机的主要特性：三级程序存储器锁定、1288位内部ram、4k字节可编程flash存储器、32可编程i/o线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。（3）特性概述at89c51 提供以下标准功能：4k 字节flash 闪速存储器，128字节内部ram，32 个i/o 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，at89c51可降至0hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止cpu的工作，但允许ram，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存ram中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。（4）管脚说明vcc：供电电压gnd：接地p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须接上拉电阻。p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为低八位地址接收。p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。p3口也可作为at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能p3.0 rxd（串行输入口）p3.1 txd（串行输出口）p3.2 /int0（外部中断0）p3.3 /int1（外部中断1）p3.4 t0（计时器0外部输入）p3.5 t1（计时器1外部输入）p3.6 /wr（外部数据存储器写选通）p3.7 /rd（外部数据存储器读选通）p3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。xtal2：来自反向振荡器的输出。2.1.2 led数码管 (1) led数码管内部引脚如图2-2 图2-2（2）结构原理led数码管（led segment displays）由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，led数码管根据led的接法不同分为共阴和共阳两类，了解led的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。led数码管分为共阴和共阳极数码管两种，它们的发光只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。led数码管原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。led数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。 2.1.3 74ls245芯片（1） 74ls245引脚图如图2-3 图2-3（2）74ls245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74ls245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当片选端/ce低电平有效时，dir=“0”，信号由 b 向 a 传输；（接收）dir=“1”，信号由 a 向 b 传输；（发送）当ce为高电平时，a、b均为高阻态。由于p2口始终输出地址的高8位，接口时74ls245的三态控制端1g和2g接地，p2口与驱动器输入线对应相连。p0口与74ls245输入端相连,e端接地，保证数据线畅通。8051的/rd和/psen相与后接dir，使得rd且psenpsen有效时，74ls245输入（p0.1d1），其它时间处于输出（p0.1d1）。 2.2 电路原理图 如图2-4 d0d1d2d3d4d5d6d7e0e1e2e3e4e5e6e7d0d1d2d3d4d5d6d7c7c7c6c6c5c5c4c4c3c3c2c2c1c1c0c0c0c1c2c3c4c5c6c7e0e1e2e3e4e5e6e7minutehourxtal218xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c51234567891rp1respack-8x1crystalc130pfc230pfc322ufr110kr210ka02b018a13b117a24b216a35b315a46b414a57b513a68b612a79b711ce19ab/ba1u274ls245 图2-4第3章 软件设计3.1 程序设计原理电子时钟从功能上讲，是要实现两大方面的功能：时间的显示和时间的调整。时间显示方面，是要显示时、分和秒。而时间调整方面是要实现对这个显示内容的分和小时的调整。在时间的显示上，时钟的显示是24小时显示，即显示00时至23时；分钟的显示是60分钟的显示，即显示00分至59分，当满59分时，要计第60分时，显示内容变为00，而同时使时钟显示值加1；秒钟的显示是60秒显示，即显示00秒至59秒，当满59秒时，要计第60秒时，显示内容变为00，而同时使分钟显示值加1。3.2 程序设计流程图开始3.2.1 主控制流程图 如图3-1显示初始化，设置定时器，定时50ms开总中断设置t0中断允许位，外部中断0中断允许位，外部中断0中断触发方式控制位，外部中断1中断允许位，外部中断1中断触发方式控制位调用显示函数图3-1 3.2.2中断响应外部中断0中断流程图 如图3-2yn正常显示中断？分变量增1分变量增至60分变量清零小时变量增1ny返回图3-23.2.3 外部中断1中断流程图如图3-3中断响应小时变量增1小时变量增至24小时、分、秒变量清零返回中断？正常显示nnyy 图3-33.2.4定时器0中断流程图 如图3-4开始重装定时器初值n中断计数增1中断次数到20次？y中断计数清零秒变量增1n秒变量增到60？yn分变量增1秒变量清零分变量增到60？yn小时变量增1分变量清零小时变量增到24？y小时、分、秒变量清零，中断计数清零 图3-43.3 c语言程序源代码 /功能：基于单片机的数码电子时钟控制程序，晶振12mhz#include#define uchar unsigned charvoid delay(); /延时函数声明void display(); /显示内容处理函数声明unsigned char second,minute,hour,msec; /分别定义秒变量，分变量，小时变量,50ms 计数变量/主函数void main() hour=0; /变量初始化minute=0;second=0;tmod=0x01;th0=0x3c;tl0=0xb0;ea=1; / 开放中断总允许位et0=1; /开放定时器0中断允许位tr0=1; /启动定时器t0ex0=1;/开放外部中断0中断允许位it0=1; /设置外部中断0为下降沿触发ex1=1; /开放外部中断1中断允许位it1=1; /设置外部中断1为下降沿触发while(1) display(); /调用显示函数 /延时函数void delay()uchar i, j;for(i=10;i0;i-)for(j=248;j0;j-);/定时计数器0中断函数void int_t0() interrupt 1th0=0x3c; tl0=0xb0;msec+;if(msec=20) /中断次数到20次吗?second+; /是，秒变量加1msec=0; /1s 计数到，50ms计数变量清零if(second=60) /到60s吗?minute+; /是，分变量加1second=0; /秒变量清零 if(minute=60) /到60min吗?hour+; /是，小时变量加1minute=0; /分变量清零if(hour=24) /到24h吗?hour=0; /是，小时变量清零minute=0; /分变量清零second=0; /秒变量清零 / 显示内容处理函数void display()uchar led=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40;/设置数码0-9和字符码- p0=0xff; /p0口做输入while(1) p2=0x7f; / 选中p2.7控制的数码管p0=ledsecond%10; /显示秒个位delay();p2=0xbf; / 选中p2.6控制的数码管p0=ledsecond/10; /显示秒十位delay();p2=0xdf; / 选中p2.5控制的数码管p0=led10; /显示分隔符-delay();p2=0xef; / 选中p2.4控制的数码管p0=ledminute%10; /显示 分个位delay();p2=0xf7; / 选中p2.3控制的数码管p0=ledminute/10; /显示 分十位delay();p2=0xfb; / 选中p2.2控制的数码管p0=led10; /显示分隔符-delay();p2=0xfd; / 选中p2.1控制的数码管p0=ledhour%10; /显示小时个位delay();p2=0xfe; / 选中p2.0控制的数码管p0=ledhour/10; /显示小时十位delay(); /外部中断0中断函数 调分钟 void int_0() interrupt 0 minute+;if(minute=60)minute=0;hour+; /外部中断1中断函数 调小时 void int_1() interrupt 2 hour+;if(hour=24)hour=0;第4章 软件仿真4.1 程序软件仿真 如图4-1 图4-14.2 硬件电路仿真 4.2.1 正常显示仿真 如图4-2 图4-24.2.2 调分仿真 如图4-3、4-4 图4-3 图4-44.2.3 调小时仿真 如图4-5、4-6 图4-5 图4-6第5章 心得体会首先作为一个团队，团结精神最重要。团结是使整个团队的凝聚力。在完成项目时，需要小组所有成员的共同努力，只凭个人的力量是无法完成的。其次是个人分工。每个人的能力不同，我们根据每个人的实际情况具体分工。力求其在指定时间内完成任务，这样才能保证任务顺利完成。我们深刻地感受单片机不单是一门文化课程，更是一门科学技术。单片机课程设计则是人生课程，我们学到了很多课堂上无法学到的东西。从新奇好玩到失败后的痛苦无助，从失败中爬起，哪怕再失败，也永不放弃。这就是单片机课程设计教会我们的最宝贵的知识。经过这次单片机课程设计实验，让我获得了很多知识，进一步加深了我对at89c51单片机的掌握，另外也巩固了我的编程思想和焊接技术。本次的基于单片机的数码电子时钟设计，让我充分发挥了对所学知识的理解和设计的书面表达能力。这为今后自己进一步深化学习，积累了一定的宝贵经验。撰写报告的过程是对专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实际训练。本次的课程设计，让我发现理论必须用于实践，否则只是一张白纸。此外只有理论水平提高了，才能更好的运用于实践。另外，本次课程设计也考验了我的认真的态度。只有做事拥有认真的态度与科学的方法，才能成功。我认为课程设计非常有必要，因为它能让我们主动去寻找遇到问题的解决方法，同时也是对我们严谨认真工作态度的考验与锻炼，为以后我们进入社会参加工作是一个很好的培训和历练。我在这一次数码电子时钟的设计过程中，很是受益匪浅。通过对自己在大学二年时间里所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对毕业设计的思考及书面表达能力，最终完成了。这为自己今后进一步深化学习，积累了一定宝贵的经验。撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，为能把知识转化力的实际训练。培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。通过这次课程设计我发现，只有理论水平提高了；才能够将课本知识与实践相整合，理论知识服务于教学实践，以增强自己的动手能力。这个实验十分有意义我获得很深刻的经验。通过这次课程设计，我们知道了理论和实际的距离，也知道了理论和实际想结合的重要性，也从中得知了很多书本上无法得知的知识。我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题，解决问题即课程研究，学生自己就是一个专家，通过自己的手来解决问题比用脑子解决问题更加深刻。学习就应该采取理论与实践结合的方式，理论的问题，也就是实践性的课题。这种做法既有助于完成理论知识的巩固，又有助于带动实践，解决实际问题，加强我们的动手能力和解决问题的能力。附录元器件名称参数数量ic插座dip401单片机at89c511晶体振荡器12mhz1瓷片电容30pf2弹性按键2电阻1k11电解电容22f1排阻10k174ls2451数码管7seg-mpx8-cc-b lue1参考文献【1】 王静霞. 单片机应用技术（c语言版）. 北京：电子工业出版社，2012【2】 朱清慧，张风蕊，翟天嵩，王志奎. proteus教程（第2版）电子线路设计、制版与仿真. 北京：清华大学出版社,2011【3】 郭建江. 单片机技术与应用. 南京：东南大学出版社，2008【4】 曹建树，夏云生，曾林青. 51单片机实用教程. 北京：中国石化出版社，2008致谢在课程设计完成之际，我要特别感谢给予我热情关怀和悉心关照的老师。在我做课程设计的过程中，老师孜孜不倦的教导给了我莫大的支持。从课程设计的选题、构思和资料的收集方面，老师在工作之余始终耐心的给我无私的帮助。老师广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。大学生活中，我也得到了许多老师们的无私支持和帮助，给予了我很多宝贵的意见，在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心帮助过我的良师益友。最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！g an employment tribunal claimemployment tribunals sort out disagreements between employers and employees.you may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.for more information about dismissal and unfair dismissal, seedismissal.you can make a claim to an employment tribunal, even if you haventappealedagainst the disciplinary action your employer has taken against you. however, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal.remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. if your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept it.if you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed underfurther help.employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation.most people find making a claim to an employment tribunal challenging. if you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed underfurther help.if you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. this is known as adamages-based agreement. in england and wales, your solicitor cant charge you more than 35% of your compensation if you win the case.if you are thinking about signing up for a damages-based agreement, you should make sure youre clear about the terms of the agreement. it might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a citizens advice bureau. to find your nearest cab, including those that give advice by e-mail, click onnearest cab.for more information about making a claim to an employment tribunal, seeemployment tribunals.the (lack of) air up there watch mcayman islands-based webb, the head of fifas anti-racism taskforce, is in london for the football associations 150th anniversary celebrations and will attend citys premier league match at chelsea on sunday.i am going to be at the match tomorrow and i have asked to meet yaya toure, he told bbc sport.for me its about how he felt and i would like to speak to him first to find out what his experience was.uefa hasopened disciplinary proceedings against cskafor the racist behaviour of their fans duringcitys 2-1 win.michel platini, president of european footballs governing body, has also ordered an immediate investigation into the referees actions.cska said they were surprised and disappointed by toures complaint. in a statement the russian side added: we found no racist insults from fans of cska.age has reached the end of the beginning of a word. may be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day; may be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment, these days, my mind has been very messy, in my mind constantly. always feel oneself should go to do something, or write something. twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字开头的年龄已经到了尾声。或许是愧疚于自己似乎把转瞬即逝的很多个不同的日子过成了同一天的样子；或许是追溯过去，对自己那些近乎偏执的怪异信念的醒悟，这些天以来，思绪一直很凌乱，在脑海中不断纠缠。总觉得自己自己似乎应该去做点什么，或者写点什么。二十年的人生轨迹深深浅浅，突然就感觉到有些事情，非做不可了。the end of our life, and can meet many things really do?而穷尽我们的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？during my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for new year, but as the advance of the age, will be more and more found that those things are optional; junior high school, thought to have a crush on just means that the real growth, but over the past three years later, his writing of alumni in peace, suddenly found that isnt really grow up, it seems is not so important; then in high school, think dont want to give vent to out your inner voice can be in the high school children of the feelings in a period, but was eventually infarction when graduation party in the throat, later again stood on the pitch he has sweat profusely, looked at his thrown a basketball hoops, suddenly found himself has already cant remember his appearance.童年时，觉得压岁钱和新衣服是过年必备，但是随着年龄的推进，会越来越发现，那些东西根本就可有可无；初中时，以为要有一场暗恋才意味着真正的成长，但三年过去后，自己心平气和的写同学录的时候，突然就发现是不是真正的成长了，好像并没有那么重要了；然后到了高中，觉得非要吐露出自己的心声才能为高中生涯里的懵懂情愫划上一个句点，但毕业晚会的时候最终还是被梗塞在了咽喉，后来再次站在他曾经挥汗如雨的球场，看着他投过篮球的球框时，突然间发现自己已经想不起他的容颜。originally, this world, can produce a chemical reaction to an event, in addition to resolutely, have to do, and time.原来，这个世界上，对某个事件能产生化学反应的，除了非做不可的坚决，还有，时间。a persons time, your ideas are always special to clear. want, want, line is clear, as if nothing could shake his. also once seemed to be determined to do something, but more often is he backed out at last. dislike his cowardice, finally found that there are a lot of love, there are a lot of miss, like shadow really have been doomed. those who do, just green years oneself give oneself an arm injection, or is a self-righteous spiritual.一个人的时候，自己的想法总是特别地清晰。想要的，不想要的，界限明确，好像没有什么可以撼动自己。也曾经好像已经下定了决心去做某件事，但更多的时候是最后又打起了退堂鼓。嫌恶过自己的怯懦，最终却发现有很多缘分，有很多错过，好像冥冥之中真的已经注定。那些曾经所谓的非做不可，只是青葱年华里自己给自己注射的一支强心剂，或者说，是自以为是的精神寄托罢了。at the moment, the sky is dark, the air is fresh factor after just rained. suddenly thought of blue plaid shirt; those were broken into various shapes of stationery; from the corner at the beginning of deep friendship; have declared the end of the encounter that havent start planning. those years, those days of do, finally, like youth, will end in our life.此刻，天空是阴暗的，空气里有着刚下过雨之后的清新因子。突然想到那件蓝格子衬衫；那些被折成各种各样形状的信纸；那段从街角深巷伊始的友谊；还有那场还没有开始就宣告了终结的邂逅计划那些年那些天的非做不可，终于和青春一样，都将在我们的人生中谢幕。baumgartner the disappointing news: mission aborted. r plays an important role in this mission. starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. the balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. it will climb higher than the tip of mount everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude