鄂东职业技术学院利用单片机制作电子时钟.doc

鄂东职业技术学院毕业设计(论文)题 目： 利用单片机制作电子时钟 系别： 机电工程系 专业班级： 电子05132班 学生姓名： 李洲 学 号： 07 指导教师： 杨宝平 （中级） 2007年11月25日诚 信 声 明本人郑重声明：本人所呈交的毕业设计（论文）单片机制作电子时钟是在杨宝平教师的指导下，根据任务书的要求，独立撰写的。本设计（论文）中所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果，或为获得教育机构的学位或证书所使用过的材料，均已明确注明。凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助，本人在致谢中已经明确表达了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果。毕业论文（设计）作者签名： 200 年 月 日鄂东职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名李洲专业班级电子05132学号07课题名称利用单片机制作电子时钟指导教师及职称杨宝平 中级（以下内容指导教师可根据实际情况进行调整）目的1、 进一步熟悉定时/计数器的编程使用方法，熟悉串口方式0使用方法；2、 熟悉串转并转换芯片74164的接线方式及数码管的连线方法。功能及原理1、 功能描述（1）采用四位七段数码管显示时间；（2）上电或复位后，能自动显示当前时间，首次上电复位显示为0时0分，以后每次按RESET复位键钧显示当前正确时间；（3）设置两个控制按键H（时校正），M（分校正）。每按一次H键，时加1，调整范围为0-23时，0即为24点；每按一次M键，分加1，调整范围为0-59；0即为60分。2、硬件原理电路方案：利用单片机（AT89S52）制作简易电子时钟，由四个七段数码管LEDD8分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟十位。5个NPN管（9013）分别控制四个数码管的亮灭和两个发光二极管的闪灭.七个三极管用于段码驱动，三个按键用于时间调整。虚线框为显示部分。1显示XX : XX 时间2时间可调：调整键（SET）按下次时分钟个位闪亮，此时按下加1键（AD）该位数值加1加到9时再按下加1键则该位显示0，若按下减1键（DC），则该位数值减1，当减到0时再按下减1键则该位显示9。调整键按下第二次时分钟时位闪亮，此时按加1键和减1键调整该位。调整键按下第三次时，小时个位闪亮，调整该位，调整键按下第四次时，小时十位闪亮，则调整该位，当调整键按下第五次时，秒灯闪亮，时钟开始走时。本设计主要分为硬件电路设计和软件实现两大部分。硬件电路设计采用模块设计：中央处理电路、时钟电路、温度测量电路、电压与电网频率测量电路、V/F转换电路、音乐闹钟电路、遥控止闹电路、键盘电路和液晶显示电路、指示灯电路、通信电路以及电源电路几大部分；软件采用C语言编程实现，设计采用按功能模块划分，包括：主程序、显示程序、电网频率测量程序、电压测量程序、温度测量程序、加1程序、减1程序主要仪器设备电子钟 、网络线2米 、 共阴八段数码管6个、 CD4511集成块6块、CD4060集成块1块、74HC390集成块3块、74HC51集成块1块、74HC00集成块4块、74HC30集成块1块、10M电阻5个、500电阻14个、30p电容2个、32.768k时钟晶体1个、蜂鸣器1个、5进制计数器接线（输入用4060的2Hz，输出用数码管显示10进制计数器接线、测试）、6进制计数器接线测试（在10进制基础上改）、60进制计数器接线、24进制计数器参考资料 1 于海生微型计算机控制技术M 清华大学出版社1999-62 孙涵芳MCS-51系列单片机原理及应用M 北京航空航天大学出版社1996-43 黄正谨综合电子设计与实践M 东南大学出版社2002-34 杨欣等电子设计从零开始M 清华大学出版社2005-105 谢嘉奎电子线路M 高等教育出版社2003-2预期结果：经过精心的设计，我相信这次的方案会很好的进行，问题都会得以完善的解决任务下达时间2007 年 05 月 20 日毕业设计（论文）开始与完成时间2007 年 06 月 01 日至2007 年 12 月 10 日预计毕业答辩时间2007 年 12 月 15 日毕 业 设 计 进 度 安 排周次工作内容检 查 方 式第1 周 至 第 2周上网查资料辅导老师查看第2 周 至 第 3周图书馆收集资料辅导老师查看第3 周 至 第 4周整理所收集的资料辅导老师查看第4 周 至 第 5周 完成毕业论文辅导老师查看专业教研室负责人意见签名：年月日系审核意见（系 公 章）年月日任务下达人签字年月日任务接受人签字年月日备注：1、此表由各专业教研室统一规格后打印。2、本任务书一式三份，由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，系、指导教师和学生各执一份。3、本任务书须与学生的毕业设计（论文）一并按要求装订存档。鄂东职业技术学院教务处目 录摘 要 1电路原理分析 11 显示原理 12 键盘及读数原理 13 连击功能的实现 2程序设计思想和相关指令介绍 21 数据与代码转换 22 计时功能的实现与中断服务程序 23 时间控制功能与比较指令 24 时钟误差的分析 参考文献致谢附录 摘要单片机制作电子时钟单片计算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，广泛应用于智能产品和工业自动化上。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，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。单片机在这种情况下诞生了。截止今日，单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。单片计算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。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列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，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。单片机在这种情况下诞生了。截止今日，单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。单片计算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。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。 关键词：电子 时钟 单片机1.电路原理分析 1. 1显示原理 电原理图见附图1。由6个共阴极的数码管组成时、分、秒的显示。P0口的 8条数据线P0.0 至P0.7 分别与两个CD4511译码的 ABCD 口相接，P2 口的 P2.0至P2.2分别通过电阻R10至R13与 VT1至VT3的基极相连接。这样通过P0 口送出一个存储单元的高位、低位 BCD显示代码，通过 P2口送出扫描选通代码轮流点亮 LED1 至LED6，就会将要显示的数据在数码管中显示出来。从P0口输出的代码是BCD 码，从 P2 口输出的就是位选码。这是扫描显示原理。 12键盘及读数原理 键盘是人与微机打交道的主要设备，按键的读取容易引起误动作。可采用软件去抖动的方法处理，软件的触点在闭合和断开的时候会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定的，如不采取妥善处理的话，将引起按键命令错误或重复执行，在这里采用软件延时的方法来避开抖动，延时时间 20ms. 13连击功能的实现 按下某键时，对应的功能键解释程序得到执行，如操作者没有释放按键，则对应的功能会反复执行，好象连续执行，在这里我们采用软件延时250ms,当按键没释放则执行下一条对应程序。利用连击功能，能实现快速调时操作。 2程序设计思想和相关指令介绍 本系统的主程序主要完成时间显示和定时输出判断功能。而年月日显示和各时间单元进位，时间设定时，调定时间设定时等功能全部在中断服务程序中完成。 21数据与代码转换。 由前述可知，从P2口输出位选码，从 P0口输出段选码，LED就会显示出数字来。但P0口的输出的数据是要BCD码，各存储单元存储的是二进制数，也就是和要显示出的字符表达的含义是不一致的。可见，将要显示的存储单元的数据直接送到P0 口去驱动 LED数码管显示是不能正确表达的，必须在系统内部将要显示的数据经过BCD码行转换后，将各个单元数据的段选代码送入 P0口，给CD4511译码后去驱动数码管显示。具体转换过程如下：我们先将要显示的数据装入累加器A 中，再将 A中的数据转换成高低两位的 BCD码，再放回A中，然后将A中的值输出。如：有一个单元存储了45 这样一位数，则需转换成四位的BCD码：（0100）（0101）然后放入 A 中。 A 中BCD 码，高位四位代表!4!低四位代表!5!同时送给两个译码器中，译码后! 45! 字就在两个LED 中显示出来。 22计时功能的实现与中断服务程序 时间的运行依靠定时中断子程序对时钟单元数值进位调整来实现的。计数器T0 打开后，进入计时，满100毫秒后，重装定时。中断一次，满一秒后秒进位，满60 秒后即为1分钟，分钟单元进位，60分到了后，时单元进位，24小时满后，天单元进位。这样然后根据进率，得到年、月、日、时、分、秒存储单元的值，并经译码后，通过扫描程序送LED 中显示出来，实现时钟计时功能。累加是用指令INC 来实现的。 进入中断服务程序以后，执行PUSH PSW和 PUSH A将程序状态寄存器 PSW的内容和累加器A 中的数据保存起来，这便是所谓的! 保护现场! . 以保护现场和恢复现场时存取关键数据的存储区叫做堆栈。在软件的控制之下，堆栈可在片内 RAM中的任一区间设定，而堆栈的数据存取与一般的RAM存取又有区别，对它的操作，要遵循! 后进先出! 的原则。 23 时钟误差分析 开启定时器/计数器0，使之开始计时，中断后进入中断程序。自停止计数到、计数又开始，中间执行了7条指令，也就是延迟了13 个单周期共用时间26us，这样，每个中断的总时间应为为100.026sm，而原来定时是 100ms，所以，也就是说每次中断定时多了 26um.这样，可改变计数重装值，使每次中断定时时间为 99.974sm，加上原来的7 条指令所用的时间，正好100sm.计数10次得 1s.这样就可得到较精确的计时秒数，然后根据进率，得到时、分的值。24时间控制功能与比较指令 系统的另一功能就是实现对执行设备的定时开关控制，其主要控制思想是这样的：先将执行设备开启的时间和关闭时间置入 RAM某一单元，在计时主程序当中执行几条比较指令，如果当前计时时间与执行设备的设定开启时间相等，就执行一条 CLR 指令，将对应的那路P3置为高电位，开启；如果当前计时时间与执行设备设定的关闭时间相等，就执行 SETB 对应的P3置低电位，二极管截止，。实现此控制功能用到的比较指令为CJNE A，#direct，rel，其转移条件是累加器A中的值与立即数不等则转移。 小结时代的列车行驶到21世纪，这是一个追求个人价值实现的时代，一个追求个人价值实现与团队绩效双赢的时代。在学校工作中，教师个人单打独斗的时代已经远去，团队合作，资源整合的时代已经到来。每个教师都有各自独特的专业和才能，也必定有着不同的需求，不同的工作方式以及对事物不同的看法。为了提高学校教育工作整体水平，让教师发挥自己的专业技能，我们必须做到求同存异，找到与他们和谐有效地在一起工作的方法。这两年来，我以此次撰写毕业论文为契机，努力研究班级任课教师团队，尝试以教师合作教育的模式，在同等劳动付出的基础上，减轻教师负担，提高工作绩效，丰富教师对教育工作的情感体验。我也可喜的看到，我校初三年级在今年的中考中取得了优异的成绩，坚守初三的教师们在隆重的毕业典礼上，与学生一起留下了幸福的泪水。我想这届初三的成功，不仅来自于每位教师的勤奋工作，更来自于他们彼此间良好的团队合作。直到现在，那些任课教师仍在怀念那段合作的幸福时光，那段初三共同奋斗的时光。论文虽然写完，但我还在不断反思，也留下了很多困惑。例如：在我的研究中，仅仅把学生学业成绩和班级常规管理成效，作为评价任课教师团队绩效的标准，是否合理？我对教师人格的判断评述是很主观和浅薄的，如何以科学便捷的方法对教师人格进行公正的测定？教师团队的异致性与绩效之间有何联系？我希望能不断学习研究，得出结论。参考文献 1 谢自美，电子线路设计、实验、测试 武汉：华中理工大学出版社，2000 2 何书森、何华斌实用数字电路原理与设计速成福州：福建科学技术出版社，2000.6 3 白驹衍， 单片计算机及应用北京：电子工业出版社， 1999.24 杨欣等电子设计从零开始M 清华大学出版社2005-105 黄正谨综合电子设计与实践M 东南大学出版社2002-36 孙涵芳MCS-51系列单片机原理及应用M 北京航空航天大学出版社1996-4致 谢研究及学位论文是在我的导师杨宝平老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，张老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向张老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在此，我还要感谢在一起愉快的度过校园生活的各位同门，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。 从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们! 附录说明书 系统由AT89C51、LED数码管、按键、发光二极管等部分构成，能实现时间的调整、定时时间的设定，输出等功能。系统的功能选择由 SB0、SB1、SB2、SB3、SB4 完成。其中SB0为时间校对，定时器调整功能键，按SB 0进入调整状态。SB1为功能切换键。第一轮按动SB1依次进入一路、二路、三路定时时间设置提示程序，按 SB3 进入各路定时调整状态。定时时间到，二极管发亮。到了关断时间后灭掉。如果不进入继续按 SB1键，依次进入时间! 年! 位校对、! 月! 位校对、 ! 日! 位校对、! 时! 位校对、! 分! 位校对、! 秒! 位校对状态。不管是进入那种状态，按动SB2皆可以使被调整位进行不进位增量加 1变化。各预置量设置完成后，系统将所有的设置存入 RAM中，按SB1 退出调整状态。上电后，系统自动进入计时状态，起始于! 00! 时! 00! 分。SB4 为年月日显示转换键，可使原来显示时分秒转换显示年月日。调整键（SET）按下次时分钟个位闪亮，此时按下加1键（AD）该位数值加1加到9时再按下加1键则该位显示0，若按下减1键（DC），则该位数值减1，当减到0时再按下减1键则该位显示9。调整键按下第二次时分钟时位闪亮，此时按加1键和减1键调整该位。调整键按下第三次时，小时个位闪亮，调整该位，调整键按下第四次时，小时十位闪亮，则调整该位，当调整键按下第五次时，秒灯闪亮，时钟开始走时。时钟程序； AT89C2051 时钟程序 ；定时器T0、T1溢出周期为50ms，T0为秒计数用，T1为调整时闪烁用，；P3.7为调整按钮，P1口为字符输入口，采用共阳显示管； 中断入口程序 ； ORG0000H；程序执行开始地址 LJMPSTART；跳到标号START执行 ORG0003H；外中断0中断程序入口 RETI ；外中断0中断返回 ORG000BH；定时器T0中断程序入口 LJMPINTT0；跳至INTT0执行 ORG0013H；外中断1中断程序入口 RETI ；外中断1中断返回 ORG001BH；定时器T1中断程序入口 LGMPINTT1；跳至INTT1执行 ORG0023H；串行中断程序入口地址 RETI ；串行中断程序返回； 主程序 ；START：MOVR0，#70H；清70H7AH共11个内存单元MOVR7，#0BHCLEARDISP：MOVR0，#00HINCRODINZR7CLEARDISEMOV20H，#00H；清20H（标志用）MOV7AH，#0AH；放入“熄灭符”数据MOVTMOD，#11H；设T0、T1为16位定时器MOVTL0，#0B0H；50ms定时初值（T0计时用）MOVTH0，#3CH；50ms定时初值MOVTL1#0B0H；50ms定时初值（T1闪烁定时用）MOVTH1，#3CH；50ms定时初值SETBEA；总中断开放SETBET；允许T0中断SETBTR0；开启T0定时器MOVR4，#14H；1s定时用初值（50ms20）START1：LCALLDISPLAY；调用显示子程序INBP3.7，SETMM1；P3.7口为0时转对时间调整程序SJMPSTART1；P3.7口为1时跳回START1SETMM1：LJMPSETMM；转到时间调整程序SETMM； 1s计时程序 ；T0中断服务程序INTT0：PUSHACC；累加器入栈保护PUSHPSW；状态字入栈保护CLRET0；关T0中断允许CLRTR0；关闭定时器T0MOVA，#0B7H；中断响应时间同步修正ADDA，TL0；低8位初值修正MOVTL0，A；重装初值（低8位修正值）MOVA，#3CH；高8位初值修正ADDCA，TH0MOVTH0，A；重装初值（高8位修正值）SETBTR0；开启定时器T0DJNZR4，OUTT0；20次中断末到中断退出ADDSS：MOVR4#14H；20次中断到（1s）重赋初值MOVR0，#71H；指向秒计时单元（71H72H）ACALLADDL ；调用加1程序（加1s操作MOVA，R3；秒数据放入A（R3为2位十进制数组合）CLRC；清进位标志CJNEA，#60H，ADDMMADDMM：JCOUTT0；小于60s时中断退出ACALLCLR0；大于或等于60s时对秒计时单元清0MOVR0，#77H；指向分计时单元（76H77H）ACALLADD1；分计时单元加1minMOVA，R3；分数据放入ACLRC；清进位标志CJNEA，#60H，ADDHHADDHH：JCOUTT0；小于60min时中断退出ACALLCLR0；大于或等于60min时分及时分计时单元清0MOVR0，#79H；指向小时计时单元（78H79H）ACALLADDL；小时计时单元加入1hMOVA，R3；时数据放入ACLRC；清进位标志CINEA，#24H，HOURHOUR：JCOUTT0；小于24h中断退出ACALLCLR0；大于或等于24h小时计时单元清0OUTT0：MOV72H，76H；中断退出时将分、时计时单元数据移MOV73H，77H；入对应显示单元MOV74H，78HMOV75H，79HPOPPSW；恢复状态字（出栈）POPACC：恢复累加器SETBET0；开放T0中断RETI；中断返回； 闪动调时程序 ；T1中断服务程序，用作时间调整时调整单元闪烁指示INTT1：PUSHACC；中断现场保护PUSHPSWMOVTL1，#0B0H；装定时器T1定时初值MOVTH1，#3CHDJNZR2，INTT1OUT；0.3s定时末到退出中断（50ms中断6次）MOVR2#06H；重装0.3s定时用初值CPL02H；0.3定时到对闪烁标志取“反”JB02H，FLASH1；02H位为1时显示单元“熄灭”MOV72H，76H；02H位为0时正常显示MOV73H，77HMOV74H，78HMOV75H，79HINTT1OUT：POPPSW；恢复现场POPACCRETI；中断退出FLASH1：JB01H，FLASH2；01H位为1时，转小时熄灭控制MOV72H，7AH；01H位为0时，“熄灭符”数据放入分MOV73H，7AH；显示单元（72H73H），将不显示分数据MOV74H，78HMOV75H，79HAJMPINNTT1OUT；转中断退出FLASH2：MOV72H，76H；01H位为1时，“熄灭符”数据放入小时MOV73H，77H；显示单元（74H75H），小时数据将不显示MOV74H，7AHMOV75H，7AHAJMPINTT1OUT；转中断退出； 加1子程序 ；ADD1：MOVA，R0；取当前计时单元数据到ADECR0；指向前一地址SWAPA；A中数据高4位与低4位交换ORLA，RO；前一地址中数据放入A中低4位ADDA，#01H；A加1操作DAA；十进制调整MOVR3，A；移入R3寄存器ANLA，#0FH；高4位变0MOVR0，A；放回前一地址单元MOVA，R3；取回R3中暂存数据INCR0；指向当前地址单元SWAPA；A中数据高4位与低4位交换ANLA，#0FH；高4位变0MOVR0，A；数据放入当前地址单元中RET；子程序返回； 清0程序 ；对计时单元复0用CLR0：CLRA；清累加器MOVR0，A；清当前地址单元DECRO；指向前一地址MOVR0，A；前一地址单元清0RET；子程序返回； 时钟调整程序 ；当调时按键按下时进入此程序SETMM：CLRET0；关定时器T0中断CLRTR0；关闭定时器T0LCALLDL1S；调用1s延时程序JBP3.7，CLOSEDIS；键按下时时间小于1s，关闭现实（省电）MOVR2，#06H；进入调时状态，赋闪烁时定时初值SETBET1；允许T1中断SETBTR1；开启定时器T1SET2：JNBP3.7，SET1；P3.7口为0（键未释放），等待SETB00H；键释放，分调整闪烁标志1SET4：JBP3.7，SET3；等待按键下LCALLDL05S；有键按下，延时0.5sJNBP3.7，SETHH；按下时间大于0.5s转调小时状态MOVR0，#77H；按下时间小于0.5s加1min操作LCALLADD1；调用加1子程序MOVA，R3；取调整单元数据CLRC；清进位标志CJNEA，#60H，HHH；调整单元数据与60比较HHH：JCSET4；调整单元数据小于60转SET4循环LCALLCLR0；调整单元大于或等于60时清0CLRC；清进位标志AJMPSET4；跳转到SET4循环CLOSEDIS：SETBET0；省电（LED不显示）状态，开T0中断SETBTR0；开启T0定时器（开时钟）CLOSE：JBP3.7，CLOSE；无按键按下，等待LCALLDISPLAY；有键按下，调显示子程序延时消抖JBP3.7CLOSE；是干扰，返回CLOSE等待WAITH：JNBP3.7，WAITH；等待键释放LJMPSTART1；返回主程序（LED数据显示亮）SETHH：CLR00H；分闪烁标志清除（进入调小时状态）SETHH1：JNBP3.7，SET5；等待按键释放SETB01H；小时调整标志置1SET6：JBP3.7，SET7；等待按键按下LCALLDL05S；有按键按下延时0.5sJNBP3.7，SETOUT；按下时间大于0.5s退出时间调整MOVR0，#79H；按下时间小于0.5s加1h操作LCALLADDL；调加1子程序MOVA，R3CLRCCJNEA，#24H，HOUU；计时单元数据与24比较HOUU：JCSET6；小于24转SET6循环LCLLLCLR0；大于或等于24时清0操作AJMPSET6；跳转到SET6循环SETOUT：JNBP3.7，SEROUT1；退出调时程序，等待键释放LCALLDISPLAY；延时消抖JNBP3.7，SETOUT；是抖动，返回SETOUT再等待CLR01H；清调小时标