单片机电子时钟实验报告.doc

1 课程设计报告课程设计报告 设计题目设计题目: : 电子时钟设计电子时钟设计 指导教师：指导教师： 姓姓 名名: : 学学 号号: : 班班 级级: : 专专 业业: : 日日 期期: : 2012-1-52012-1-5 目目录录 2 摘要摘要.3 第一章第一章 系统设系统设计计要求要求.4 1.1 基本功能 4 1.2 扩展功能 4 第二章第二章 硬件总体设计方案硬件总体设计方案.4 2.1 系统功能实现总体设计思路.4 2.2 各部分功能实现.4 2.3 系统工作原理.6 2.4 时钟各功能分析及图解.6 2.4.1 电路各功能图解分析6 2.4.2 电路功能使用说明10 第三章软件总体设计方案第三章软件总体设计方案.1 控制电路的 C 语言源程序 10 第四章第四章 课程设计结课程设计结果果分分析析.19 第五章第五章 总总结结.20 参考文参考文献献.26 单单片机片机电电子子时钟时钟 3 摘要摘要： ：单片机 即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer ）,是 集 CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多 种接口于一体的微控制器。他体积小，成本低，功能强，广泛 应用于工业自动化上和智能产品。时钟，自从它被发明的那 天起，就成为了人类的好朋友，但随着时间的推移，科学技 术的不断发展，时钟的应用越来越广范，人们对时间计量的 精度要求也越来越高。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样 让我们的老朋友再次焕发青春呢？这就要求我们不断设计 出新型的时钟，来不断满足人们的日常生活需要。然而市场 上的时钟便宜的比较笨重，简单实用的又比较昂贵。那么， 有没有一款既简单实用价格又便宜的时钟呢? 我们课程设计小组设想：可不可以利用单片机功能集成 化高，价格又便宜的特点设计一款结构既简单，价格又便宜 的单片机电子时钟呢？ 基于这种情况,我们课程设计小组成员多方查阅资料，反 复论证设计出了这款既简单实用，又价格便宜的单单片片 机机电电子子时钟时钟。 。 关关键词键词： ：单单片机片机 时钟时钟 计时计时 4 第一章第一章 系统设计要求系统设计要求 1.1 基本功能基本功能 （1）能够显示时分秒 （2）能够调整时分秒 1.2 扩展功能扩展功能 （1）能够任意设置定时时间 （2）定时时间到闹铃能够报警 （3）实现了秒表功能 第二章第二章 硬件总体设计方案硬件总体设计方案 本次设计时钟电路，使用了 STC89C51 单片机芯片控制 电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得 电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、 秒，用一扬声器来进行定时提醒，同时使用 C 语言程序来控 制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块： 键盘、芯片、扬声器、显示屏即可满足设计要求。 2.1 系统功能实现总体设计思路系统功能实现总体设计思路 此设计原理框图如图 2-1 所示，此电路包括以下四个部 分：单片机，键盘，闹铃电路及显示电路。 5 51 单片机 独 立 键 盘 数码管显示 图 2-1 设计原理框图 经多方论证硬件我们小组采用 AT89C51 单片机和 7SED 八位共阳极数码管等来实现单片机电子时钟的功能。 详细元器件列表如表 2.1 所示： 表 2.1 详细元器件列表 STC89c52RC1 片片 7SED 四位共阳极数四位共阳极数码码管管2 片片 PNP 三极管三极管9 个个 100p 电电容容6 个个 30p 电电容容2 个个 1K 电电阻阻 6 个个 150 欧姆欧姆电电阻阻8 个个 10k 欧姆欧姆电电阻阻8 个个 闹铃电路 6 100 欧姆欧姆电电阻阻8 个个 2.2 各部分功能实现各部分功能实现 （1（单片机发送的信号通过程序控制最终在数码管上显示 出来。 （2（单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正 常工作。 （3（为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的， 键盘用来校正数码管上显示的时间。 （4（单片机通过控制闹铃电路来完成 定时闹钟的功能。 2.3 系统工作原理系统工作原理 设计的电路主要由四模块构成：单片机控制电路，显示 电路、闹铃电路以及校正电路。 详细电路功能图如图 2-2： 7 a dp b c d e f g 1 8 2 3 4 5 6 7 a dp b c d e f g 010203040506 01 06 02 03 04 05 a dp b c d e f g 1 4 5 8 2 3 6 7 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 X1 CRYSTAL C1 22uF C2 22uF Q1 PNP R1 200 10k10k10k10k10k10k 100100100100100100 100p100p100p100p100p100p 123456 LS1 SOUNDER 本设计采用 C 语言程序设计，使单片机控制数码管显示 时、分、秒，当秒计数计满 60 时就向分进位，分计数器计满 60 后向时计数器进位，小时计数器按“23 翻 0”规律计数。时、 分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。当计 时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。设计采用的是 时、分、秒显示，单片机对数据进行处理同时在数码管上显 示。 2.4 时钟各功能分析时钟各功能分析及图解及图解 2.4.1 电路各功能图解分析电路各功能图解分析 （ （1） ） 时钟运行图 仿真开始运行时，或按下 key4 键时，时钟从 12：00：00 开始运行，其中 key2 键对分进行调整，key3 对小时进行调 8 整，key6 可以让时钟暂停。 时钟运行图如图 2-3 所示： a dp b c d e f g 1 8 2 3 4 5 6 7 a dp b c d e f g 010203040506 01 06 02 03 04 05 a dp b c d e f g 1 4 5 8 2 3 6 7 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 X1 CRYSTAL C1 22uF C2 22uF Q1 PNP R1 200 10k10k10k10k10k10k 100100100100100100 100p100p100p100p100p100p 123456 LS1 SOUNDER （2）秒表计时图 当按下 key1 键进入秒表计时状态，key6 是秒表暂停键， 可按 key4 键跳出秒表计时状态。 如图 2-4： a dp b c d e f g 1 8 2 3 4 5 6 7 a dp b c d e f g 010203040506 01 06 02 03 04 05 a dp b c d e f g 1 4 5 8 2 3 6 7 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 X1 CRYSTAL C1 22uF C2 22uF Q1 PNP R1 200 10k10k10k10k10k10k 100100100100100100 100p100p100p100p100p100p 123456 LS1 SOUNDER 9 （3）闹铃设置图及运行图 当按下 key5，开始定时，分别按 key2 调分，key3 调时设 置闹铃时间，然后按下 key4 键恢复时钟运行状态(图 2-5)当 闹铃设置时间到时，蜂鸣器将发出 10 秒中蜂鸣声（图 2-6）。 a dp b c d e f g 1 8 2 3 4 5 6 7 a dp b c d e f g 010203040506 01 06 02 03 04 05 a dp b c d e f g 1 4 5 8 2 3 6 7 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 X1 CRYSTAL C1 22uF C2 22uF Q1 PNP R1 200 10k10k10k10k10k10k 100100100100100100 100p100p100p100p100p100p 123456 LS1 SOUNDER 该数字钟是用一片 STC89C52 单片机通过编程去驱动 8 个数码管实现的。通过 6 个开关控制,从上到下 6 个开关 KEY1-KEY6 的功能分别为：KEY1,切换至秒表；KEY2,调 节时间,每调一次时加 1；KEY3, 调节时间,每调一次分加 1；KEY4,从其它状态切换至时钟状态；KEY5,切换至闹钟 设置状态,也可以对秒表清零；KEY6,秒表暂停.控制键分 别与 P1.0P1.5 口连接其中： A 通过 P2 口和 P3 口去控制数码管的显示如图所示 P2 口接数码管的 ag 端，是控制输出编码,P3 口接数码 10 管的 18 端,是控制动态扫描输出 B 从 P0.0 输出一个信号使二极管发光，二极管在设置的 闹钟时间到了时候发光，若有乐曲可以去驱动扬声器实 现。 2.4.2 电路功能使用说明电路功能使用说明 （1） 各个控制键的功能：可对时间进行校准调节（只能加 ）；按下设置键数字时钟进入闹钟设置状态，设置闹钟 的时间；时加、分加键是在校准时间时或设置闹钟时 间对小时数或分钟数调节而设置的；按下秒切换键就可 以进入秒表模式，同时秒表也开始计时，按下秒表暂停、 复位键就暂停、归零，如果要重新对秒计时则可以按秒 表开始、复位；清零键可以对闹钟清零。 STC89C51 单片机，通过编写程序对数码显示进行控制。 （2（八个 7 段数码管显示时钟和秒表信号。 第三章软件总体设计方案第三章软件总体设计方案 控制电路的控制电路的 C 语言源程语言源程序序 #include #include 11 unsigned char data dis_digit; unsigned char key_s, key_v; unsigned char code dis_code11=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, / 0, 1, 2, 3 0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0xbf;/ 4, 5, 6, 7, 8, 9, unsigned char data dis_buf8; unsigned char data dis_index; unsigned char hour,min,sec; unsigned char sec100; sbit K1 = P11; sbit K2 = P12; bit scan_key(); void proc_key(); void inc_sec(); void inc_min(); void inc_hour(); void display(); void delayms(unsigned char ms); void main(void) 12 P2 = 0xff; P3 = 0xff; TMOD = 0x11; / 定时器 0, 1 工作模式 1, 16 位定时方式 TH1 = 0xdc; TL1 = 0; TH0 = 0xFC; TL0 = 0x17; hour = 12; min = 00; sec = 00; sec100 = 0; dis_buf0 = dis_codehour / 10; / 时十位 dis_buf1 = dis_codehour % 10; / 时个位 dis_buf3 = dis_codemin / 10; / 分十位 dis_buf4 = dis_codemin % 10; / 分个位 dis_buf6 = dis_codesec / 10; / 秒十位 dis_buf7 = dis_codesec % 10; / 秒个位 13 dis_buf2 = 0xbf; / 显示“-“ dis_buf5 = 0xbf; / 显示“-“ dis_digit = 0xfe; dis_index = 0; TCON = 0x01; IE = 0x8a; / 使能 timer0,1 中断 TR0 = 1; TR1 = 1; key_v = 0x03; while(1) if(scan_key() delayms(10); if(scan_key() key_v = key_s; 14 proc_key(); bit scan_key() key_s = 0x00; key_s |= K2; key_s 59) min = 0; dis_buf3 = dis_codemin / 10; / 分十位 dis_buf4 = dis_codemin % 10; / 分个位 EA = 1; void timer0() interrupt 1 / 定时器 0 中断服务程序, 用于数码管的动态扫描 / dis_index - 显示索引, 用于标识当前显示的数码管和缓冲区的偏 移量 / dis_digit - 位选通值, 传送到 P2 口用于选通当前数码管的数值, 16 如等于 0xfe 时, / 选通 P2.0 口数码管 / dis_buf - 显于缓冲区基地址 TH0 = 0xFC; TL0 = 0x17; P3 = 0xff; / 先关闭所有数码管 P2 = dis_bufdis_index; / 显示代码传送到 P0 口 P3= dis_digit; / dis_digit = _crol_(dis_digit,1); / 位选通值左移, 下次中断时选通下 一位数码管 dis_index+; / dis_index / 8 个数码管全部扫描完一遍之后，再回到第 一个开始下一次扫描 void timer1() interrupt 3 TH1 = 0xdc; 17 sec100+; if(sec100 = 100) sec100 = 0; inc_sec(); void inc_sec() sec+; if(sec 59) sec = 0; inc_min(); dis_buf6 = dis_codesec / 10; / 秒十位 dis_buf7 = dis_codesec % 10; / 秒个位 18 void inc_min() min+; if(min 59) min = 0; inc_hour(); dis_buf3 = dis_codemin / 10; / 分十位 dis_buf4 = dis_codemin % 10; / 分个位 void inc_hour() hour+; if(hour 23) hour = 0; if(hour 9) dis_buf0 = dis_codehour / 10; / 时十位 else 19 dis_buf0 = 0xff; / 当小时的十位为 0 时不显示 dis_buf1 = dis_codehour % 10; / 时个位 void delayms(unsigned char ms) / 延时子程序 unsigned char i; while(ms-) for(i = 0; i 120; i+); 第四章第四章 课程设计结果分析课程设计结果分析 此时钟设计是利用 protues 仿真软件进行仿真，基本 上实现了课程设计要求实现的功能。 硬件部分设置了的六个按键。当按键一按下时，进入 秒表显示状态，秒表开始计时，当按键六按下时，秒表暂 停；当按键四按下时恢复到时间显示功能；当按键二按下 20 时，进入调分状态，按一次，分加一，60 一循环；按键三按 下时，进入调时状态，按一次，时加一，60 一循环；按键五 按下时，进入闹铃设置功能，紧接着按下按键二和按键三 进行时和分的设置，再按下按键 4 恢复显示时间，当显示 的时间和定时设置的时间一致时，蜂鸣器发出蜂鸣声，蜂 鸣时间我们设置为 10 秒。 第五章第五章 总结总结 经过一周的单片机课程设计，我组成员已基本完成课题 要求。功能上基本达标：时钟的显示，秒表显示，定时功能， 调时功能。时钟显示功能，精确度完全可以满足日常生活显 示时间的需要；秒表功能，可以满足比赛计时的需要；调时功 能，方便快捷；定时功能准确可靠，还有扩展成音乐闹钟的余 地。硬件设施合乎要求，软件设计可以配合硬件实现要求功 能。但