2928.D基于单片机设计的数字钟 电子设计（代码请联系本人 ） 详细设计说明书（ ）

1、1 1 引言引言 .2 2 1.1 编写目的 .2 1.2 背景 .2 1.3 定义 .2 1.4 参考资料 .2 2 2 所设计系统的结构所设计系统的结构 .2 2 3 3 模块模块 1 1（标识符）设计说明（标识符）设计说明.2 2 3.1 模块描述 .3 3.2 功能 .3 3.3 性能 .3 3.4 输人项 .3 3.5 输出项 .3 3.6 算法 .3 3.7 流程逻辑 .3 3.8 接口 .3 3.9 存储分配 .4 3.10 注释设计 .4 3.11 限制条件 .4 3.12 测试计划 .4 3.13 尚未解决的问题 .4 4 4 模块模块 2 2（标识符）设计说明（标识符）设计

2、说明.4 4 详细设计说明书详细设计说明书 引言 用单片机来设计数字钟用单片机来设计数字钟, , 软件实现各种功能比较方便软件实现各种功能比较方便. . 但因软件的执行需要一但因软件的执行需要一 定的时间定的时间, , 所以就会出现误差所以就会出现误差. . 对比实际的时钟对比实际的时钟, , 查找出误差的来源查找出误差的来源, , 并作出并作出 调整误差的方法调整误差的方法, , 使得误差尽可能地小使得误差尽可能地小, , 使得系统可以达到实际数字钟的允许使得系统可以达到实际数字钟的允许 误差范围内。误差范围内。 .1 编写目的编写目的 基于单片机设计的数字钟精确度较高, 因为在程序的执行过

3、程中, 任何指令都 不影响定时器的正常计数。从而, 使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生机 器周期电路和定时器硬件电路的精确度另外, 程序较为简洁, 具有可靠性和较 好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中, 只要对上述程序和硬件电 路稍加修改, 便可以得到实时控制的实用系统, 从而应用到实际工作与生产中 去。 1.2 背景背景 说明：数字电子钟的设计方法有多种, 例如, 可用中小规模集成电路组成电子 钟, 也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电 子钟还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点, 其中, 利用 单片机实现的电子钟具有编程灵活, 便于电子钟

4、功能的扩充, 精确度高等特点。 1.3 定义定义 单片机：将微处理器(cpu)、存储器、i/o 接口电路和相应实时控制器件集成在一块芯 片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。 片内程序存储器普遍采用了 flash 技术，使得在线编程 isp 和在应用中编程技术 iap 得以实现。 这两项技术是通过计算机的并口或串口对单片机进行程序下载编程的，使单片机系统 远程调试、升级成为现实。iap 还可以实现单片机在应用中的再编程，为仪器仪表的智能 化升级提供了重要的技术手段。 1.4 参考资料参考资料 1，胡汉才 单片机原理及其接口技术 北京 清华大学出版社, 2，单片机仿真微机接口使用手册 无锡达爱

5、思科教仪器厂 2数字钟的工作原理 ）晶体振荡器电路 晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。 图3-2所示电路通过非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这 个电路中，非门与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路， 实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输 出反馈电 阻为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似 于一个高增益的反相放大器。电容、与晶体构成一个谐振型网络，完 成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个度相移，从而和非门构成一 个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确 性，从而保证了输出频率的稳定

6、和准确。 晶体xtal的频率选为32768hz。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有 利于减少分频器级数。 从有关手册中，可查得c1、c2均为30pf。当要求频率准确度和稳定度更高时， 还可接入校正电容并采取温度补偿措施。 由于cmos电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻r1可选为10m。较高的反馈电阻 有利于提高振荡频率的稳定性。 非门电路可选74hc00。 图3-2 coms晶体振荡器 ）分频器电路 通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到z的秒信号输入，需要 对振荡器的输出信号进行分频。 通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级进制计数器来实现。例 如，将z的振荡信号分频为

7、z的分频倍数为 （），即实现该分频功能的计数器相当于极进制计数 器。常用的进制计数器有等。 系统原理分析 系统设计中用到89 c52 单片机的部分功能: 包括内部定时器, 键盘扩展, 程序中断, 串口通信等. 用一个四联体的共阴极 八段显示器, 可通过一个输入输出口作为显示器数据发送端; 另一个输入输 出口的四位作为显示器各位的片选信号, 另四位作为键盘扩展口使用. 采用一 个频率为11. 059 2mhz的晶振构成时钟电路. 系统原理如 2软件实现与流程 2 2. 1 1主程序主程序 由于系统的主要功能都是由程序中断来完成的, 主程序基本上没什么事可做, 但因键盘扫描是通过程序查询的方式实现

8、的, 所以主程序只循环扫描键盘. 主 程序流程图如图2 所示. 2 2. 2 2定时和串口程序定时和串口程序 定时和串口都是中断响应程序, 它们的调用 都是系统执行过程中采用中断事件触发产生(中断部分处理如图3 所示). 定时 中断是周期性发生的, 而串口中断则须串口有数据传输才发生中断 1, 2 . 定时程序是整个系统的核心代码, 这段代码不光涉及到显示, 还涉及到系统计 时, 这段代码的优劣关系到整个系统的可靠性, 后面还将详细讨论. 为初步减 小系统误差, 置定时初值一定要在程序开始就设置. 2 2. 3 3数据的显示与刷新数据的显示与刷新 更新显示器涉及到两个操作: 发数据和改片选信号

9、. 但实践发现, 代码中无论 是先改片选信号还是先发数据信号, 都会出现重影(即相邻两位显示差不多) 这 也是动态扫描引起的. 证明先发片选, 则前一位的数据会在下一位显示一段时 间; 先发数据, 则后一位的数据会在前一位显示一段时间, 因而出现重影. 解 决这个问题的办法是先进行 一个消影操作, 然后再发片选, 最后发数据. 这样就能很好地解决了重影问题. 这样做的关键在于,在极短的一段时间内让显示器都不亮, 等一切准备工作都做 好了以后再发数据, 只要显示频率足够快, 是看不出显示器有闪烁的(程序用定 时中断频率作为显示更新频率, 在表1 中, 只有当更新率100 hz 时, 才发现 显示

10、器有闪烁). 这段显示程序代码如下. p1= 0 x00; 消影 p2= 选择选择; 发片选信号 codetmp= acode echoarray选择 ; 如果(选择= = 2 p1= codetmp; 发数据 选择= + + 选择% 4; 片选计数器下移 表表1 1系统时间校正测试数据系统时间校正测试数据 定时中断 频率k 次s- 1 pc 标准 时长 m in 系统计时 (初值为 00: 00: 00) 误差 $ ts 备注 100 10 00: 09: 58 - 2 显示器有闪烁 200 10 00: 09: 57 - 3 400 10 00: 09: 55 - 5 800 10 00:

11、 09: 49 - 11 1 600 10 00: 09: 39 - 21 3 200 10 00: 09: 18 - 42 3 200 20 00: 18: 38 - 82 显示器无闪烁 3 200 30 00: 27: 57 - 123 3 200 60 00: 55: 54 - 246 3 200 120 01: 51: 46 - 494 3 200 180 02: 47: 38 - 742 3 200 240 03: 43: 31 - 989 3 200 300 04: 39: 24 - 1 224 键盘响应程序键盘响应程序 键盘处理程序流程相对简单, 只是简单的判键与处理. 这里不再给出流程图. 所谓键盘消抖就是一次按键的多次响应问题. 当然, 一般一次按键只须响应一 次, 但有的时候需要多次响应, 如系统进入修改模式, 数字的增减. 当出现这 种问题时,用户的一次击键是作为一次还是多次处理, 必须有一个标准. 程序中 用到了一个标志位, 相当于中断系统的中断标志. 当用户按下键时, 标志清零, 松开键时, 标志恢复; 键按下超过一定时间(靠一扫描计数器判定) 后, 恢复标 志, 则经过一定的时间延