电子时钟的设计与实现.doc

单片机课程设计电子时钟的设计与实现 学 院：机电学院专业班级：电气工程及其自动化063班学 号：20060344317姓 名：王涛2009年6月25日摘要： 电子钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所。本系统采用本系统以AT89S52为主控芯片，实现电子时钟的设计，并考虑节约系统的硬件，能用软件实现的功能尽量都用软件实现。而且达到时钟功能为24小时的计时方式，显示时、分；具有快速校准时、分的功能；根据键盘输入调用相应键处理子程序，实现时间的调整；然后输出到4位的LED显示器显示出来。关键词 AT89S52 定时器 按键 数码管目录1 设计任务42 设计方案与实现5硬件设计5软件设计73 总结.84 附录.9元件清单.10程序清单105 参考文献146 致谢.141设计任务：1） 题目 4位LED数字时钟的设计2） 技术指标及设计要求（1）显示小时、分钟时间（2）实现秒的量化显示（3）具有调整时间功能（4）开机复位显示及手动复位显示功能3） 给定条件及器件（1）单片机及相关外围器件（2）直流稳压电源5V（3）万用电路板（4）4联共阳数码管2 设计方案及实现 1） 硬件设计（1）相关器件介绍(a) 4联LED数码显示器笔段(b) 4联LED数码显示器引线图3 四位LED数码显示器abcdefghCOM2bfaabcdefghabcdefghabcdefghgCOM1hdCOM4eCOM3c abcdefghabfghcdeCOM(a) LED数码显示器笔段(b) LED数码显示器引线 图1 一位LED数码显示器abcdefghCOM(c) 共阳极结构9012E B C图2 9012和LED引线排列1 23 4图4 按键引线排列1234or_ +数码管介绍：数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。本设计采用共4联共阳数码管数码管的驱动方式数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O端口来驱动，要知道一个89S52单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。本设计采用动态扫描的方式进行显示单片机（AT89S52）介绍：主要性能 与MCS-51单片机产品兼容 、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、 全静态操作：0Hz33Hz 、 三级加密程序存储器 、 32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器 八个中断源 、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式 、掉电后中断可唤醒 、 看门狗定时器 、双数据指针 、掉电标识符 。功能特性描述 At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止电路设计电路原理图如下所示，单片机采用内部有8kb的flash ROM与80C51完全兼容的AT89S52单片机，扩展4位共阳极LED数码显示器，采用动态显示方式，显示段码由P0口提供，位码由P2.42.7提供，扩展2个独立式按键用于时间的设定及调整。电源插座图6 时钟电路C1C2RSTX1X2VCCVSSP0.6P0.5P0.7P0.3P0.4P0.0P0.1AT89S52P2.7C312MHZ30P30PR16.8k10R6R13R2R5 6.8k4R2R490129012时十位abcdfghR3R5P2.490125V9012P2.6P2.5EACOM4COM3COM2COM1P0.2e+_10C4S2S1P3.0P3.1时个位分个位分十位+R6R13 4708S0 软件设计：（1） 软件设计基本思想：由单片机的定时器T0产生0.05s的时间基准，通过计数得到时钟的秒、分、时信号，由显示子程序送数码管显示器显示，键盘工作在扫描方式，当有键按下时，通过键处理程序完成时间的调整。（2） 程序流程图如下：调试通过烧录器将软件烧录到单片机后数码管显示不正常，经检查是硬件电路的复位按键接错，导致系统总是复位无法正常工作，经修改后显示正常。总结： 经过了一个多星期的学习和工作，我终于完成了单片机时钟课程设计。从开始接到论文要求到时钟的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。 当看着自己的程序，自己成天相伴的系统能够健康的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。 这次论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。通过本次毕业设计，我在苏老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，单片机领域这对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助。在此，忠心感谢苏老师以及许多同学的指导和支持。附录：（1）元器件清单：（2）程序清单 ;=;预定义部分：;=BUF EQU 6EHSBF EQU 6FHMBF EQU 70HHBF EQU 71HFGW EQU 76HFSW EQU 77HSGW EQU 78HSSW EQU 79HB05 BIT 00H ;0.5s标志 SS2 BIT P3.1SS1 BIT P3.0;=;初始化及主程序 ;= ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP TOCLOCK ; 0.05s中断服务程序ORG 0100HMAIN: MOV IE,#00H MOV SP,#30H ; 堆栈指针MOV 20H,#00H ;清标志CLR A ;A =00HMOV BUF,A ;BUF清0MOV SBF,A ;SBF清0MOV MBF,A ;MBF清0MOV HBF,#0CH ;初始时钟显示12:00MOV TMOD,#01H ;定时器T0工作在方式1MOV TH0,#3CH ;T0用于时钟定时，0.05s定时初值MOV TL0,#0B0HSETB PT0 ;T0高级优先ACALL PUTD_PRG ;调用向显示缓冲区放数子程序ACALL DISP_PRG ;调用显示子程序LCALL YS20MSSETB EA ;开中断SETB ET0SETB TR0 ;启动定时NOPNOPLOO_1: ACALL PUTD_PRG ;调用向显示缓冲区放数子程序 ACALL DISP_PRG ;调用显示子程序 ACALL JPCL_PRG ;调用键盘扫描处理子程序 SJMP LOO_1;=;T0中断服务程序 ;= TOCLOCK: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B7H PUSH PSW PUSH ACC INC BUF ;BUF+1 MOV A,BUF CJNE A,#10,CLOCK_1 SETB B05 ;置位0.5s标志CLOCK_1:CJNE A,#20,DK13 ;累计20次为1s CLR B05 ;清除0.5s标志 MOV BUF,#00H MOV A,SBF ;修改秒计数单元 INC A MOV SBF,A ; CJNE A,#60,DK13 ;不到60，返回 MOV SBF,#00H ;等于60，计数单元清0 MOV A,MBF ;修改分计数单元 INC A MOV MBF,A CJNE A,#60,DK13 MOV MBF,#00H MOV A,HBF ;修改时计数单元 INC A MOV HBF,A CJNE A,#24,DK13 MOV HBF,#00H SJMP DK13DK13:POP ACC POP PSW RETI;=;向显示缓冲区放数子程序;=PUTD_PRG:PUSH PSW ;保护现场,(RS1,RS0) PUSH B PUSH ACCPUTD2: MOV A,MBF;MBF中内容送入A ACALL CHU10 ;调用除10 程序 MOV FGW,B ;分个位送显缓76H MOV FSW,A ;分十位送显缓77HPUTD5:MOV A,HBF ;HBF中内容送入A ACALL CHU10 ;调用除10 程序 MOV SSW,A ;时十位送显缓79H PUTD10:MOV SGW,B ;时个位送显缓78H PUTD9:POP ACC POP B ;恢复现场 POP PSW ;恢复(RS1,RS0) RET ;子程序返回 ;= ;除10子程序 ;=CHU10:MOV B,#0AH DIV AB RET ;= ;显示子程序(须将显缓中十进制数转换成七段码，再送数码显示器) ;= DISP_PRG:PUSH PSW SETB RS0 ;转工作寄存器组1 CLR RS1 PUSH ACC ;保护现场 MOV A,P2 ORL A,#0F0H ;高4位置1 MOV P2,A ;关闭显示 MOV R0,#FGW MOV DPTR,#TABD MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A CLR P2.4 ;点亮1位 LCALL YS20MS INC R0 MOV DPTR,#TABD MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A SETB P2.4 CLR P2.5 ;点亮2位 LCALL YS20MS INC R0 MOV DPTR,#TABD MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR JNB B05,DISP_1 ANL A,#7FH ;点亮小数点DISP_1:MOV P0,A SETB P2.5 CLR P2.6 ;点亮3位 LCALL YS20MS INC R0 MOV DPTR,#TABD MOV A,R0 CJNE A,#00H,DISP_2 MOV A,#0AH ;最高位为0，显示灭DISP_2:MOVC A,A+DPTR MOV P0,A SETB P2.6 CLR P2.7 ;点亮4位LCALL YS20MS SETB P2.7 POP ACC ;恢复现场 POP PSW ;返回工作寄存器组 RET ;子程序返回TABD:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH ;= ;键扫描处理子程序 ;=JPCL_PRG:JB SS1,JP_1;S1未按下转查S2 ACALL DELY10 ;延