单片机仿三键时钟毕业设计.doc

贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 毕业设计（论文） 单片机仿三键时钟 班 级: 31001 学 号: 201062301000 姓 名: 王涛涛 专 业: 应用电子技术 指导老师: 二零一二年六月十日 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 摘摘 要要 1957 年,ventura 发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电 子时钟开始迅速发展起来。现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延 时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进 一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能，是人民日 常生活补课缺少的工具。现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器， 由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使 用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动， 用led显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、 秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。该电子时钟由 89c52，74hc573 芯片，复位按键，八段数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电 路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟， 六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。电路中有 3 个控制键，单独按下按键 1 和按键 2 按下时无效，按键 3 按下时表示进入调整状态，依次从时十位、时个位、 分十位、分个位、秒十位、秒个位进行调整；当前调整位为闪烁状态。按下键 1 为 加，按下键 2 为减。按键 3 调整到秒个位时，在按一下为确定当前调整时间。 关键词：89c52； 数码管；74hc573； 调整 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） abstractabstract in 1957, ventura invented the worlds first electronic watch, which is the foundation for electronic clock foundation, the electronic the clock began to rapidly. modern electronic clock is based on scm a timing tool, using delay program to produce some time interrupt, used for one second of definition, through the count way full sixty seconds minutes into a, full six very hours into a, full 24 hours hours reset. so as to achieve the function of time, is the peoples daily life make up a missed lesson lack tools. now precision timing tool most used quartz crystal oscillator, because the electric clock, quartz clock, quartz watch are used quartz technology, so when the high accuracy, good stability, easy to use, does not require constant commissioning, digital electric clock time with integrated circuit, decoding instead of mechanical transmission, with led display instead of pointer indicates that shows the time and decreases the timing error, this table with time, minutes and seconds show time function, also can undertake and points of proofreading, choose flexibility of good. the electronic clock by 89 c52, 74 hc573 chip, reset button, eight period of digital tube structure, the crystals circuit as a driver circuit, by delay procedures and circulation of the program generates a second time, reach determined when the timing, sixty seconds for a minute, sixty minutes for an hour, 24 hours a day for full. circuit has three control key, separate press button 1 and 2 buttons the invalid, press the button 3 said into the adjustment state, which in turn from 10, when when bits, 10 points, points, 10 seconds bits, seconds adjust bits; the current adjust for flashing a state. press the button to 1 for add, press the button to 2 to reduce. button 3 adjust to a second, in the press the adjustment to determine the current time. keywords: 89 c52; digital tube; 74 hc573; adjustment 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 目 录 摘 要.ii abstractiii 第 1 章 绪 论错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1.1 本论文的背景和意义2 1.2 本论文的主要方法和研究进展2 1.3 本论文的主要内容2 1.4 本论文的结构安排2 第 2 章 各章题序及标题小 2 号黑体3 2.1 各节点一级题序及标题小 3 号黑体.3 2.1.1 各节的二级题序及标题 4 号黑体错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.2 页眉、页脚说明.5 2.3 段落、字体说明.6 2.4 公式、插图和插表说明.8 结 论5 致 谢6 参考文献7 附 录 1 标题8 附 录 2 标题9 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 第第 1 章章 绪绪 论论 1.11.1 本论文的背景和意义本论文的背景和意义 时间就是生命，鲁迅先生说：“浪费自己的时间等于慢性自杀，浪费别人的时间 等于谋财害命。”这就说明了珍惜时间的重要性。 时间对于学者来讲：“一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。”学者只有珍惜时间 才能创造自己的价值，为人类的文明发展，开拓新的知识天地。科技才能进一步发 展，为祖国腾飞奉献自己的才华。反之，不珍惜时间，碌碌无为的过日子，明日复 明日，不但毁了自己的前程，还给国家带来经济上的损失。 时间对于军事学家来讲，珍惜时间就是胜利。红军要飞渡金沙江，夜以继日地 行军，其目的就是争取时间，夺取胜利。可见珍惜时间是多么重要，这关系着祖国 的生死存亡。 时间对于经济学者就是金钱，就是效率。随着改革开放的大潮，时间越来越被 人们重视，往日工作散怠，做一天和尚撞一天钟，吃大锅饭的现象越来越少，呈现 在眼前的是抓紧时间创造效益，创造财富。 珍惜时间就是珍惜生命，生命对于每个人都很重要，我们每个人都应好好地珍 惜时间，创造自己的生命价值。 1.2 本论文的主要方法和研究进展 本论文主要方法是以自己掌握的单片机知识引导，查阅了很多资料最终实现 了自己所预想的效果。但是还有很大的发挥空间，我会在以后的工作学习中继续研 究学习。 1.3 本论文的主要内容 主要内容有 keil 编程、isis 仿真、eda 仿真电路板、硬件显示效果图、主要原 理图的分析。 1.4 本论文的结构安排 首先介绍主要芯片单片机 at89c52、74hc573 以及 7 段数码管的结构和作用，主要 电路的分析、isis 仿真配合 keil 编程将实际模拟显示效果显示出来 。原理图以及程序的分析和 解释，eda 仿真 pcb 效果图和 3d 效果图，把程序下载到单片机开发仪上显示效果是否正常附 效果图。 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 第第 2 2 章章 主要芯片和元器件的介绍主要芯片和元器件的介绍 2.1 at89c52 的介绍 单片机（scm）是单片微型计算机（single chip microcomputer） 的简称。它是把中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、i/o接 口电路、定时/计数器以及输入输出适配器都集成在一块芯片上，构成一个完整的微 型计算机。随着scm在技术上、体系上不断扩展其控制功能，国际上已经采用 mcu（microcontrollerunit）代替单片机的名词。它的最大优点是体积小，可 放在仪表内部，但存储量小，输入输出适配器简单，功能较低。目前，单片机在民 用和工业测控领域得到最广泛的应用，早已深深地融入人们的生活中。近年来， at89c52在我国非常流行 。通过对多种单片机性能的分析，最终认为89c52是 最理想的电子时钟开发芯片。89c52是一种带8k字节闪烁可编程可擦除只读存储 器的低电压，高性能cmos8位微处理器，器件采用atmel高密度非易失存储 器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel的89c52是一种高效微控 制器，而且它与mcs-52兼容，且具有8k字节可编程闪烁存储器和1000写/擦 循环，数据保留时间为10年等特点，是最好的选择2 图 1-0 at89c52 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） （1）vcc：供电电压（2）gnd：接地（3）时钟电路 xtal1（19 脚）芯片内 部振荡电路（单级反相放大器）输入端。xtal2（18 脚）芯片内部振荡电路 （单级反相放大器）输出端。 （4）控制信号，rst（9 脚）复位信号：时钟电路工 作后，在此引脚上将出现两个机器周期的高电平，芯片内部进行初始复位，p0 口p3 口输出高电平，将初值 07h 写入堆栈指针。ale（30 脚）地址锁存信号：当 访问外部存储器时，p0 口输出的低 8 位地址由 ale 输出的控制信号锁存到片外地址 锁存器，p0 口输出地址低 8 位后，又能与片外存储器之间传送信息。另外，ale 可 驱动 4 个 ttl 门。（29 脚）片外程序存储器读选通：低电平有效， psenpsen 作为程序存储器的读信号，输出负脉冲，将相应的存储单元的指令读出并送 psen 到 p0 口，可驱动 8 个 ttl 门。/vpp(30 脚）：当为高电平且 pc 值小 pseneaea 于 0fffh 时，cpu 执行内部程序存储器程序；当为低电平时，cpu 仅执行外部程 ea 序存储器程序。（5）i/o 接口 p0 口（p0.0p0.7，3932 脚）三态双向口：p0 口 结构包括一个输出锁存器、两个三态缓冲器、一个输出驱动电路和一个输出控制端。 p1 口（p1.0p1.7，18 脚）准双向口：p1 口做通用 i/o 接口使用，p1 口的每一 位口线能独立地作用于输入线，p1 口可驱动 4 个 ttl 门。p2 口 （p2.0p2.7，2128 脚）通用 i/o 接口：它做通用 i/o 接口使用时，是一个准双 向口，此时转换开关 mux 倒向左边，输出极与锁存器相连，引脚可作为用户 i/o 口 线使用，输入/输出操作与 p1 口完全相同，p2 口做地址总线使用。p3 口 （p3.0p3.7，1017 脚）双功能口：p3 口做通用 i/o 接口使用，输出功能控制线 为高电平，与非门的输出取决于锁存器的状态，此时锁存器 q 端的状态与其引脚状 态是一致的。p3 口也可作为 at89c51 的一些特殊功能口使用如：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（记时器 0 外部输入） ；p3.5 t1（记时器 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） ； 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 2.2 74hc573 的介绍 图 1-1 74hc573 图图 1-21-2 74hc57374hc573 引脚功能表引脚功能表 特点： 三态总线驱动输出 置数全并行存取 缓冲控制输入 使能输入有改善抗扰度的滞后作用 原理说明： 74hc573 的八个锁存器都是透明的 d 型锁存器，当使能（g）为高时，q 输出 将随数据（d）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输 pin no 引脚号symbol 符号 name and function 名称及功能 1oe 3 state output enable input (active low)3 态输出使能输入（低电平） 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 d0 to d7 data inputs 数据输入 12,13,14,15,16,17,18,19 q0 to q7 3 state latch outputs 3 态锁存输出 11le latch enable input 锁存使能输入 10gnd ground 接地(0v) 20vcc positive supply voltage 电源电压 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时， 新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总 线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，i/o 通道，双向总 线驱动器和工作寄存器。 2.3 显示模块 7 段数码管一般由 8 个发光二极管组成，其中由 7 个细长的发光二极管组成数字显 示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。 当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通，就能显示 出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使有 也方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管， 如图 4.9 所示。 图 1-3 1 位数码管的内部结构图 2.3.1 段数码管驱动方法 发光二极管（led 是一种由磷化镓（gap）等半导体材料制成的，能直接将电能转变成光 能的发光显示器件。当其内部有一一电流通过时，它就会发光。 7 段数码管每段的驱动电流和其他单个 led 发光二极管一样，一般为 510ma；正向电 压随发光材料不同表现为 1.82.5v 不等。 7 段数码管的显示方法可分为静态显示与动态显示，下面分别介绍。 （1） 静太显示 所谓静态显示，就是当显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地寻能可截止。这种 显示方法为每一们都需要有一个 8 位输出口控制。对于 51 单片机，可以在并行口上扩展多片锁 存 74ls573 作为静态显示器接口。 静态显示器的优点是显示稳定，在发光二极管导通电注一定的情况下显示器的 亮度高，控制系统在运行过程中，仅仅在需要更新显示内容时，cpu 才执行一次显 共阴极 7 段数码管内部字段 led 和引脚分布 共阳极 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 示更新子程序，这样大大节省了 cpu 的时间，提高了 cpu 的工作效率；缺点是位数 较多时，所需 i/o 口太多，硬件开销太大，因此常采用另外一种显示方式动态 显示。 （2）动态显示 所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描） ，对于显示器的每 一位而言，每隔一段时间点亮一次。虽然在同一时刻只有一位显示器在工作（点亮） ， 但利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄 灭时的余辉效应，看到的却是多个字符 “同时”显示。显示器亮度既与点亮时的导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间 的比例有关。调整电流和时间参烽，可实现亮度较高较稳定的显示。若显示器的位 数不大于 8 位，则控制显示器公共极电位只需一个 8 位 i/o 口（称为扫描口或字位 口） ，控制各位 led 显示器所显示的字形也需要一个 8 位口（称为数据口或字形口） 。 动态显示器的优点是节省硬件资源，成本较低，但在控制系统运行过程中，要 保证显示器正常显示，cpu 必须每隔一段时间执行一次显示子程序，这占用了 cpu 的大量时间，降低了 cpu 工作效率，同时显示亮度较静态显示器低。 本设计采用的是八位 7 段数码管效果图如图 1.3 所示。 图 1-4 八位共阴 7 段数码管 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 第第 3 3 章章 主要电路和程序的分析主要电路和程序的分析 3.1 电路原理分析 图 1-5 原理图 数字钟以其显示时间的直观性、走时准确性而受到了人们的欢迎并很快走进了千家万 户。作为一种计时工具，数字钟的基本组成部分离不开计数器，在控制逻辑电路的控制下完成 预定的各项功能，利用 74hc573 的 q1q7 输出端口控制八位数码管的段选位，at89c52 的 p2 端口控制八位数码管的位选端口，由晶振产生一个 1hz 的频率能够准确的走时。用动态扫描 的方法将时间显示到数码管上，k1 键为调整加、k2 键为调整减、k3 键为调整。 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 3.2 程序流程图 图 1-6 判断 k3 是否 按下 系统初始化 扫描 显示时间 进入时间调整 判断 n 是否 大于 7 yes no yes no 开始 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 3.3 程序分析 #include /头文件 #defineuchar unsigned char /定义无符号 char 变量 #defineuint unsigned int /定义无符号 int 整 形变量 #define wei p2 /宏定义 wei 为 p2 口 #define duan p0 /宏定义断为 p1 口 sbit le=p10; /定义 74hc573 的锁存端 在 p10 sbit k1=p11; /位定义 sbit k2=p12; /位定义 sbit k3=p13; /位定义 void shijian(); /时间显示子程序申明 void yunxing(); /时间运行显示子程序申 明 void tiaozheng_shansuo();/时间调整闪烁子程 序申明 void shijian_tiaozheng();/ 时间调整子程序申 明 /* */ /*共阴数码管的显示段码 */ uchar code lian=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d, 0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40; /* */ uchar tt,nn,n=0,su=0,k=0; /定义无符号变量 /uint jishi; /* */ /*定义有符号变量 */ signed miao2=0,miao1=0,fen1=0,fen2=0,shi1=0,shi2=0; /*延时程序 */ void delay(uint a) uint w,e; for(w=a;w0;w-) for(e=110;e0;e-); /*数码管消影子程序 */ void xiaoying() delay(1); duan=0; delay(1); /*时间运行子程序 74hc573 扫描 8 行*/ void shaomiao() for(nn=0;nn9) /如果秒大于 9 miao1=0;miao2+;/秒等于 0，秒十位自加 1 if(miao25) / 如果秒十位大于 5 miao2=0;fen1+; /秒十位等于 0，分个位自 加 1 if(fen19) /如果分个位大于 9 fen1=0;fen2+; /分个位等于 0，分十位自加 1 if(fen25)/ 如果分十位大于 5 fen2=0;shi1+; /分十位等于 0，时个位自加 1 if(shi19) / 如果时个位大于 9 shi1=0;shi2+; /时个位等于 0，时十位自 加 1 if(shi2=2miao2=0;fen1=0; /将时间个位清零 当前时间 fen2=0;shi1=0;shi2=0; / 显示时间为 00-00- 00 /* */ void shijiang_shanshuo () /时间闪烁子程序 if(nn=0) if(n=0) /如果 n 等于 0 wei=0xfe; /打开时十位 时十位闪烁 if(su=0)/ su 不断为 0 和 1 不断中断一段时 间 duan=0; /su 等于 0 的时候段全送 0 数 码管灭 else duan=lianshi2; /如果 n 不等于 0 的时 候 delay(2);xiaoying();/执行当前显示程序 else wei=0xfe; /su 等于 1 的时候执 行当前 duan=lianshi2; /显示程序 xiaoying(); if(nn=1)if(n=1)wei=0xfd; /小时个位 闪烁 if(su=0)duan=0; else duan=lianshi1; xiaoying(); /分析同上/ elsewei=0xfd; duan=lianshi1; xiaoying(); if(nn=2)duan=lian10;xiaoying(); /正 常显示 if(nn=3)if(n=3)wei=0xf7; /分十位闪 烁 if(su=0)duan=0; else duan=lianfen2; xiaoying(); /分析同上/ elsewei=0xf7; duan=lianfen2; xiaoying(); if(nn=4)if(n=4)wei=0xef;/分个 位闪烁 if(su=0)duan=0; else duan=lianfen1; xiaoying(); /分析同上/ elsewei=0xef; duan=lianfen1; xiaoying(); if(nn=5)wei=0xdf;duan=lian10;xiaoying(); /正常显示 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） if(nn=6)if(n=6)wei=0xbf; /秒十位闪 烁 if(su=0)duan=0; else duan=lianmiao2; xiaoying(); /分析同 上/ elsewei=0xbf; duan=lianmiao2; xiaoying(); if(nn=7)if(n=7)wei=0x7f;/分个位 闪烁 if(su=0)duan=0; else duan=lianmiao1; xiaoying(); elsewei=0x7f; /分析同上/ duan=lianmiao1; xiaoying(); void tiaozheng_shansuo() for(nn=0;nn2)shi2=0; / 如果时十位大于 2 则返回到 0 if (k2=0) delay(15); /如果 k2 按下时 进行消抖处理 if(k2=0)while(k2=0);shi2-;/时十位自减 1 if(shi27) k=0;le=1;/当 n 大于 7 时退 出时间调整 从调整后的时间开始执行 if(n=1)tiaozheng_shansuo(); /调整时个位 if (k1=0)delay(15); if(k1=0)while(k1=0);shi1+; if(shi21)if(shi13)shi1=0; if(shi19)shi1=0; /分析同上/ if(k2=0)delay(15); if(k2=0)while(k2=0);shi1-; if(shi21)if(shi17)k=0;le=1; if(n=3)tiaozheng_shansuo(); /调整分十位 if (k1=0)delay(15); if(k1=0)while(k1=0);fen2+; if(fen25)fen2=0; if (k2=0)delay(15); if(k2=0)while(k2=0);fen2-; if(fen27)k=0;le=1; if(n=4)tiaozheng_shansuo(); / 调整分个位 if (k1=0)delay(15); if(k1=0)while(k1=0);fen1+; if(fen19)fen1=0; if (k2=0)delay(15); if(k2=0)while(k2=0);fen1-; if(fen17)k=0;le=1; if(n=6)tiaozheng_shansuo(); /调整秒十位 if (k1=0)delay(15); if(k1=0)while(k1=0);miao2+; if(miao25)miao2=0; if (k2=0)delay(15); /分析同上/ if(k2=0)while(k2=0);miao2-; if(miao27)k=0;le=1; if(n=7)tiaozheng_shansuo(); /调 整秒个位 if (k1=0)delay(15); if(k1=0)while(k1=0);miao1+; if(miao19)miao1=0; if (k2=0)delay(15); if(k2=0)while(k2=0);miao1-; /分析同 上/ 贵州电子信息职业技术学院毕业设计（论文） if(miao17)k=0;le=1; void dingshi_chushihua() /定时器初始化 tmod=2; /定时器 工作方式 2 th0=0x06; /高 8=6 tl0=0x06; /低 8=6 tr0=1;/ 启动定时器 et0=1;/ 打开定时器中 断 ea=1;/ 打开总开关 / 定时器中断程序 /* */ void time0() interrupt 1 static unsigned in