课程设计基于单片机的电子时钟课程设计

目 录第一章前言3第二章方案论证与比较32.1数字时钟方案32.2数码管显示方案4第三章系统设计53.1总体设计53.1.1系统说明53.1.2系统框图3第四章原理图与仿真图64.1 Protel原理图 64.2 Proteus 仿真图74.3流程图84.4源程序清单104.5设计总结18第五章实验心得体会19第六章参考文献2020第一章 前言单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习、应用，以AT89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，日期，调整时间，日期，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。 时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。本设计由单片机AT89S51芯片和LED数码管为核心，运用DS1302时钟芯片，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。第二章 方案论证与比较2.1数字时钟方案数字时钟是本设计的最主要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。方案一：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS12887A。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。方案二：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。2.2数码管显示方案方案一：静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。方案二：动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。从节省I/O口和降低能耗出发，本设计采用方案二。第三章 系统硬件设计3.1总体硬件设计3.1.1系统说明利用单片机（AT89S51）制作简易电子时钟，由六个LED数码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位。6个PNP管（9012）分别控制六个数码管的亮灭，一个按键用于时间调整。3.1.2系统框图AT89C52六位LED共阳显示按键 DS1302时钟模块蜂鸣器闹铃第四章 原理图与仿真图4.1 Protel原理图 图4-14.2 Proteus 仿真图图4-24.3 流程图主程序开始设定定时器常数，开中断显示时间到1秒？T0中断现场保护重装定时器初值满20次否？满24小时否？满60秒否？满60分否？恢复现场时值加1时缓冲单元清零秒值加1分缓冲单元清零秒缓冲单元清零分值加1结束时钟调整程序关闭显示，省电状态分钟闪烁，调时状态分值加1按键k2时间t1时值=24？按键k2时间t0.5按键k2时间t0.5时钟闪烁，调时状态分值=60？分值清零时值加1时值清零返回显示k2是否按下4.4 源程序清单#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar data_7seg10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,;uchar miao,fen,shi,year,mon,day;sbit qh=P13;sbit miaoyear=P10;sbit fenmon=P11;sbit shiday=P12;sbit rst=P14;sbit sck=P15;sbit io=P16;sbit fm=P17;/*函数声明：*/void write_ds1302_byte(uchar dat);void write_ds1302(uchar add,uchar dat);uchar read_ds1302(uchar add);void read_shijian();void read_riqi();void set_shijian();void set_riqi();void display_shijian();void display_riqi();void delay(int n);void show();void fmzz(); /*DS1302单字节写入：*/void write_ds1302_byte(uchar dat)uchar i;for (i=0;i1;sck=1; /*DS1302多字节写入：*/void write_ds1302(uchar add,uchar dat)rst=0;_nop_();sck=0;_nop_();rst=1;_nop_();write_ds1302_byte(add);write_ds1302_byte(dat);rst=0;_nop_();io=1;sck=1; /*DS1302读取：*/uchar read_ds1302(uchar add) uchar i,value;rst=0;_nop_();sck=0;_nop_();rst=1;_nop_();write_ds1302_byte(add);for (i=0;i1;sck=0;if (io) value=value|0x80;sck=1;rst=0;_nop_();sck=0;_nop_(); sck=1;io=1;return value;/*调整日期*/ void set_riqi() if (miaoyear=0) delay(100); if (miaoyear=0) year=(year4)*10+(year&0x0f); year+; if (year=99) year=0; year=(year/10)4)*10+(mon&0x0f); mon+; if (mon=13) mon=1; mon=(mon/10)4)*10+(day&0x0f); day+; if (day=31) day=1; day=(day/10)4)*10+(miao&0x0f); miao+; if (miao=60) miao=0; miao=(miao/10)4)*10+(fen&0x0f); fen+; if (fen=60) fen=0; fen=(fen/10)4)*10+(shi&0x0f); shi+; if (shi=24) shi=0; shi=(shi/10)4)+(shi%10); write_ds1302(0x84,shi); /*读取日期*/ void read_riqi() year=read_ds1302(0x8D); mon=read_ds1302(0x89); day=read_ds1302(0x87); /*读取时间：*/void read_shijian() shi=read_ds1302(0x85); fen=read_ds1302(0x83); miao=read_ds1302(0x81);/*显示日期*/ void display_riqi() unsigned int b=1;P2=0x01;P0=data_7segyear/16;delay(b);P2=0x02;P0=data_7segyear%16;delay(b);P2=0x04;P0=data_7segmon/16;delay(b);P2=0x08;P0=data_7segmon%16;delay(b);P2=0x10;P0=data_7segday/16;delay(b);P2=0x20;P0=data_7segday%16;delay(b); /*显示时间：*/void display_shijian() unsigned int a=1;P2=0x01;P0=data_7segshi/16;delay(a);P2=0x02;P0=data_7segshi%16;delay(a);P2=0x04;P0=data_7segfen/16;delay(a);P2=0x08;P0=data_7segfen%16;delay(a);P2=0x10;P0=data_7segmiao/16;delay(a);P2=0x20;P0=data_7segmiao%16;delay(a); /*蜂鸣：*/ void fmzz() uint i; for (i=0;i100;i+) fm=!fm; delay(2); /*延时程序：*/void delay(int n)unsigned int i,j;for(i=0;in;i+)for(j=0;j121;j+); /*显示学号：*/void show() unsigned int m;for(m=0;m20;m+)uint a=10;P2=0x01;P0=data_7seg0;delay(a);P2=0x02;P0=data_7seg2;delay(a);P2=0x04;P0=data_7seg4;delay(a);P2=0x08;P0=data_7seg2;delay(a);P2=0x10;P0=data_7seg1;delay(a);P2=0x20;P0=data_7seg6;delay(a); /*主程序：*/void main() show(); delay(5);/*write_ds1302(0x8e,0x00); /禁止写保护write_ds1302(0x84,0x12);/初始化write_ds1302(0x82,0x00);write_ds1302(0x80,0x00);write_ds1302(0x86,0x01); write_ds1302(0x88,0x06); write_ds1302(0x8C,0x12);write_ds1302(0x8e,0x80);*/开保护while (1) if(qh=0) set_riqi(); read_riqi(); display_riqi(); read_shijian(); else set_shijian();read_shijian();display_shijian();read_riqi(); if(fen=0) if(miao=0) fmzz();4.5设计总结本设计能够很准确的走时，并能够通过硬件对时钟进行时间、日期调整，并具有整点报时功能。u 功能介绍：1. 显示XX：XX：XX时间和日期。2. 时间可调：调整键（k2）按下时间小于1秒（t0.5s）分钟位闪亮，此时按下k2键（t0.5s）时钟位闪亮，此时按下k2键（t0.5s），返回到正常显示状态。3.下载线和电源线插接说明：1.下载线插接说明：两排十针下载口，板图上都有一个小方框，为1号引角；下载线的凸口为正方向，凸口的右侧边的第一个插孔为1号引角，这一点一定要切记，不然的话程序下载不进去。2.电源线插接说明：电池盒的红线为正，黑线为负。板子所留出来的电源插口用VCC（表示电源正）和GND（表示电源负）标明。u 调试要点：首先确保各器件的完好性，其次检测各芯片的电源线和地线是否接触良好，然后焊接器件，接好电源用万用表检测各电源端、地端的状态是否正常。检查无误后插上AT89S51并烧写一简易的程序，观察电路是否能协同工作。最后烧写工作程序，根据显示现象调试程序直至成功。上电运行时，数码管开始显示02：42：16，为我的学号，之后时钟开始随系统时间走时，具有整点报时功能，日期同理为当前日期，与时间调节方法相同。第五章 实验心得体会(1)、在这两周里，因为之前接触到的电子系统设计不多，所以一开始，感觉难以入手，就算上网载了很多程序，也看不懂。后来请求同学的帮助，了解了要对各种芯片编写程序时首先应找到该芯片的数据手册，根据数据手册上的说明、时序要求及流程图编写对应程序。(2)、其次，巩固了Keil C51工程文件的建立，程序编写以及编译的掌握程度。最重要的是，因为只是水平有限，要自己编写C程序很难，但在此实验中，最大的收获莫过于看懂别人的程序，分析之后，自己拼凑编写以实现不同的功能。并且掌握了52C程序的编写过程。(3)、掌握了Proteus的使用方法，从实际操作中认识到Proteus在仿真方面的优越性，激发了自己学习Proteus的兴