可调LED数显电子时钟设计.doc

机电设备控制技术课程设计说明书题 目 可调LED数显电子时钟设计 机 械 工 程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 xxxx 班 xx 号学生姓名 xxx . 指导教师 xxx xxx . 完成日期 2009年12月10日 . 20目 录第1章 课程设计任务书11.1 设计要求及任务11.2 进度安排及完成时间1第2章 可调LED数显电子时钟工作原理22.1 LED显示原理22.2 可调LED数显电子时钟工作过程2第3章 可调LED数显电子时钟系统设计33.1 硬件原理的设计33.2 元器件的选型43.3 软件设计流程图43.4 源程序8第4章 设计总结17参考文献18第1章 课程设计任务书设计题目 可调LED数显电子时钟设计 姓名xxx院别机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级 xxxx学号 xx 指导老师 xxx xxx 教研室主任 xxx 1.1 设计要求及任务1设计要求 （1）用单片机进行控制； （2）用数码管显示时、分、秒； （3）用按键实现时、分、秒调整项的选择与时间的加、减调整；（4）保证所调整项闪烁，以示区别。 2设计任务（1）设计时钟工作方案；（2）硬件设计、硬件原理图及元器件选型；（3）绘制工作流程图及软件设计；（4）程序在开发板上通过调试；（5）编写设计说明书。1.2 进度安排及完成时间1设计时间安排：2009年11月30日至2009年12月11日2设计进度安排： 第13周：布置设计任务，查阅资料，熟悉设计要求及任务，软硬件设计。 第14周：调试程序，整理资料，撰写设计说明书，答辩，交设计作业（打印稿及电子稿）。第2章 可调LED数显电子时钟工作原理2.1 LED显示原理LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称LED,，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点，广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。LED可以作为显示屏，在计算机控制下，显示色彩变化万千的视频和图片。 LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体。2.2 可调LED数显电子时钟工作过程可调LED数显电子时钟由8个数码管组成，其从左到右数码管显示格式为“XX-XX-XX”，如12-20-30。数码管的时、分、秒位分别根据时钟的运行进行变化。并且可以通过按键实现时间的调整：K1作为功能键，通过K1实现时、分、秒的调整项的选择；K2键作为加1键；K3键作为减1键。在调整时所调整的项闪烁，目的是和其他两个时间项区别出来，并且在按下按键时有蜂鸣器发出提示音，当数字时钟到达整点时也有蜂鸣器发出提示。可调LED数显电子时钟由51单片机进行控制，为了节省端口，电子时钟的显示采用动态显示的方式。而时、分、秒的分隔符在运行时进行闪烁，以作为数字时钟运行的提示。第3章 可调LED数显电子时钟系统设计3.1 硬件原理的设计根据设计任务书的要求选择硬件元器件，并进行硬件线路的连接。电子时钟的硬件原理图如图1所示：图1 电子时钟硬件原理图单片机的P0口作为显示字形的输出口，P2口作为位选码的输出口来选择需要显示字形的数码管，由P1.7口输出蜂鸣器的控制信号并控制蜂鸣器的按要求发声，由P3.0、P3.1、P3.2口作为按键控制信号的输入端口。电阻与三极管组成了数码管的驱动电路，来实现通过单片机输出的低电压来控制数码管的正常显示。3.2 元器件的选型根据电子时钟的运行特点和要求，对元器件进行选择。电气元器件选型如下表1：表1 电子时钟的元器件目录表序号名称数量规格型号1单片机1AT89C512数码管显示器17SEG-MPX8-CA-BLUE3按钮3ZC-1612C4电阻1710WATT1K5PNP三极管93AD156蜂鸣器1ZC-1612C7导线 若干3.3 软件设计流程图电子时钟的软件设计流程图分别如下所示：3.4 源程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP INT_0ORG 000BHLJMP INT_TOORG 0030HMAIN: MOV 70H,#00H; 显示器显示数字的显示缓冲区 MOV 71H,#05H; MOV 72H,#0BH; MOV 73H,#09H; MOV 74H,#05H; MOV 75H,#0BH; MOV 76H,#03H; MOV 77H,#02H; MOV R0,#70H; 显示缓冲区地址 MOV 30H,#0FEH; 位选码，指向LED0 MOV TMOD,#01H; 定时器T0工作方式1 MOV TH0,#4CH; 定时器T0赋初值（定时46ms）由于单片机执行定时; 器中断程序时要经过 MOV TL0,#50H; 一定的机械周期所以要定时1s=（定时数+执行机械周; 期）x循环次数 MOV R2,#20; 定时扩展计数20次 MOV R3,#00H; 功能键按下次数 SETB ET0; 开定时器T0中断 SETB TR0; 启动定时器T0 SETB EA; 开放中断系统 SETB EX0; 允许INT0中断 SETB IT0; 下降沿触发LOOP: LCALL SCAN; 调用按钮扫描子程序 LCALL DISP; 调用显示子程序 SJMP LOOP; 循环等中断;/; 按钮扫描子程序;/;按钮扫描程序通过判断记录功能键按下次数寄存器R3的值，对时钟的不同位;实现闪烁显示，当R3中的值分别为1、2、3时分别使得秒、分、小时位闪烁显;示，当R3中的值为0或4时时钟的各位都不闪烁显示。SCAN:CJNE R3,#01H,LP1;判断功能键是否按下1次 LCALL SCHANGE; 调用秒加减调整程序 MOV 40H,70H; 保存秒钟的数据 MOV 41H,71H; MOV 70H,#0AH; 使秒钟的显示值指向熄灭 MOV 71H,#0AH; MOV R6,#03FH; 延时显示 MOV R0,#70H;YY: LCALL DISP ; 调用显示子程序 DJNZ R6,YY; MOV 70H,40H; 将原秒钟的值重新显示 MOV 71H,41H; MOV R6,#03FH; 延时显示 MOV R0,#70H;XX: LCALL DISP; 调用显示子程序 DJNZ R6,XX; LJMP SCAN;LP1: CJNE R3,#02H,LP2; LCALL MCHANGE; 调用分加减调整程序 MOV 43H,73H; MOV 44H,74H; MOV 73H,#0AH; MOV 74H,#0AH; MOV R6,#03FH; MOV R0,#70H;YYY: LCALL DISP; DJNZ R6,YYY; MOV 73H,43H; MOV 74H,44H; MOV R6,#03FH; MOV R0,#70H;XXX: LCALL DISP; DJNZ R6,XXX; LJMP LP1;LP2: CJNE R3,#03H,NEXT; LCALL HCHANGE; 调用小时加减调整程序 MOV 46H,76H; MOV 47H,77H; MOV 77H,#0AH; MOV 76H,#0AH; MOV R6,#03FH; MOV R0,#70H;YYYY:LCALL DISP; DJNZ R6,YYYY; MOV 76H,46H; MOV 77H,47H; MOV R6,#03FH; MOV R0,#70H;XXXX:LCALL DISP; DJNZ R6,XXXX; LJMP LP2;NEXT: RET; ;/; 功能键按下中断子程序;/INT_0: LCALL SOUND INC R3; 有功能键按下功能键计数寄存器加1CJNE R3,#04H,NEXT0; 功能键没有按下4次跳出中断 MOV R3,#00H; 功能键按下4次后重新设定计数寄存器初值NEXT0: RETI;/; 秒加减调整子程序;/; 秒加减调整子程序通过判断P3.1和P3.0口的输入情况来对秒的位进行加减调;整。当P3.1口一直有低电平输入，即K2键一直按下时秒位会一点点的进行累;加，直到59时再加则变为0如继续按下则重复以上动作；当P3.0口一直有低;电平输入，即K3键一直按下时秒位会一点点的进行递减，直到减到0时再减则;变为59如继续按下则重复以上动作。SCHANGE:JB P3.1, SDEC; 加键未按下跳到下一判断 LCALL SOUND; 调用按键提示音子程序 INC 70H; 加键按下秒加1 MOV R5,70H; CJNE R5,#0AH,NEXT3; 秒的个位未超过9继续 MOV 70H,#00H; 秒的个位超过9个位重新赋值0 INC 71H; 秒的十位加1 MOV R5,71H; CJNE R5,#06H,NEXT3;秒的十位未达到6继续 MOV 71H,#00H; 秒的十位达到6重新赋0 SJMP NEXT3SDEC: JB P3.0, NEXT3; 减键未按下跳出 LCALL SOUND; 调用按键提示音子程序 DEC 70H; 减键按下秒的个位减1 MOV R5,70H; CJNE R5,#0FFH,NEXT3;秒的个位没有少于0继续 DEC 71H; 秒的个位少于0十位减1 MOV 70H,#09H; 秒的个位赋9 MOV R5,71H; CJNE R5,#0FFH,NEXT3; 秒的十位不少于0继续 MOV 71H,#05H; 秒的十位少于0时十位重新赋5NEXT3: RET;/; 分加减调整子程序;/; 分加减调整子程序具体的功能同秒加减调整子程序MCHANGE:JB P3.1, MDEC; LCALL SOUND; 调用按键提示音子程序 INC 73H; MOV R5,73H; CJNE R5,#0AH,NEXT4; MOV 73H,#00H; INC 74H; MOV R5,74H; CJNE R5,#06H,NEXT4; MOV 74H,#00H; SJMP NEXT4MDEC: JB P3.0, NEXT4; LCALL SOUND; 调用按键提示音子程序 DEC 73H; MOV R5,73H; CJNE R5,#0FFH,NEXT4; DEC 74H; MOV 73H,#09H; MOV R5,74H; CJNE R5,#0FFH,NEXT4; MOV 74H,#05H;NEXT4: RET;/; 小时加减调整子程序;/; 小时加减调整子程序具体的功能同秒加减调整子程序HCHANGE: JB P3.1, HDEC; LCALL SOUND; 调用按键提示音子程序 INC 76H; MOV R5,76H ; CJNE R5,#04H,HOUR1; 小时低位未到4转向下一判断 MOV R5,77H; CJNE R5,#02H,NEXT5; 小时低位到4但高位未到2跳出继续 MOV 76H,#00H; 小时低位到4且高位到2使小时的高低位都为0 MOV 77H,#00H; SJMP NEXT5;HOUR1: CJNE R5,#0AH,NEXT5; 小时低位未超过9跳出继续 MOV 76H,#00H; 小时低位超过9使低位为0 INC 77H; 小时高位加1 SJMP NEXT5HDEC: JB P3.0, NEXT5 LCALL SOUND; 调用按键提示音子程序 DEC 76H MOV R5,76H CJNE R5,#0FFH,NEXT5; 小时低位未到0转向下一判断 MOV R5,77H; CJNE R5,#00H,HOUR2; 小时低位到0但高位未到0跳出继续 MOV 76H,#03H; 小时低位到0且高位到0使小时的高低位为24 MOV 77H,#02H; SJMP NEXT5;HOUR2: MOV 76H,#09H; 小时低位到0且高位未到0使低位为9 DEC 77H; NEXT5: RET ;/; 显示子程序;/;显示子程序通过字形码的选择和输出，以及位选码的循环移位输出来实现对显;示缓冲区内的字形的动态显示。DISP: MOV A,R0; 取要显示的字符 MOV DPTR,#TAB; 显示字形码首地址 MOVC A,A+DPTR; 查表取字形码 MOV P0,A; 从P0口输出字形码 MOV A,30H; 位选码 MOV P2,A; 从P2口输出位选码 RL A; 下一个显示器的位选码 MOV 30H,A; 位选码送回30H单元 INC R0; 指向下一个要显示的字形 ;ORL P0,#0FFH; /*/ 令显示器熄灭来消除残影 /*/MOV R1,#0FFHJJ:DJNZ R1,JJ ORL P0,#0FFH; /*/ 令显示器熄灭来消除残影 /*/ CJNE R0,#78H,DISP; 8位显示未完继续 MOV R0,#70H; 8位显示完毕令R0重新指向显示缓冲区的首地址 RET ;/; 定时中断子程序;/;通过定时器T0中断来实现时钟的计时运行，使得每经过1S时钟的秒位就会自;动加1并按照时钟的运行规律进行运转。INT_TO: MOV TH0,#4CH; 定时器T0赋初值 MOV TL0,#50H; DEC R2 CJNE R2,#10,FLASH; 定时0.5s使得时分秒间的分隔符闪烁 MOV 72H,#0AH; MOV 75H,#0AH;FLASH: CJNE R2,#00H,NEXT2; 定时1s未到继续 MOV R2,#20; 定时1s到重新为R2赋值 MOV 72H,#0BH; 分隔符闪烁 MOV 75H,#0BH; INC 70H; 秒的低位加1 MOV R7,70H; CJNE R7,#0AH,NEXT2; 秒的低位没有超过9转移继续 MOV 70H,#00H; 秒的低位超过9使秒的低位变为0 INC 71H; 秒的高位加1 MOV R7,71H; CJNE R7,#06H,NEXT2; 秒的高位未到6继续 MOV 71H,#00H; 秒的高位到了6使秒的高位变为0 INC 73H; 分加1 MOV R7,73H; CJNE R7,#0AH,NEXT2; 分的低位没有超过9转移继续 MOV 73H,#00H; 分的低位超过9使分的低位变为0 INC 74H; 分的高位加1 MOV R7,74H; CJNE R7,#06H,NEXT2; 分的高位未到6继续 MOV 74H,#00H; 分的高位到了6使分的高位变为0 INC 76H; 小时低位加1 LCALL SOUNDH; 调用整点提示音程序 MOV R7,76H; CJNE R7,#04H,HOUR0; 小时低位未到4转向下一判断 MOV R7,77H; CJNE R7,#02H,NEXT2; 小时低位到4但高位未到2跳出继续 MOV 76H,#00H; 小时低位到4且高位到2使小时的高低位都为0 MOV 77H,#00H; SJMP NEXT2;HOUR0: CJNE R7,#0AH,NEXT2; 小时低位未超过9跳出继续 MOV 76H,#00H; 小时低位超过9使低位为0 INC 77H; 小时高位加1NEXT2: RETI;/; 按键提示音子程序;/;通过控制P1.7口输出的高低电压来实现调节接在P1.7口的蜂鸣器发出蜂鸣SOUND: MOV R1,#05FH;LPP1: MOV R4,#05FH; CLR P1.7 LPP2: DJNZ R4 ,LPP2; SETB P1.7 DJNZ R1 ,LPP1 ; RET;/; 整点提示音子程序;/SOUNDH: