【精品】金婷数字钟论文

1、苏州工业职业技术学院suzhou in stitute of in dustrial technology单片机课程实践报告课题名称：基于单片机技术数字钟电路的设计系部：电了工程系班级：电佶10c2姓名：金婷学号： 102221202指导教师：刘训非2012年 4 月25 日论文/设计/报告原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文/设计/报告是木人在导师的指导下进行研究所取 得的研究成果。除了论文/设计/报告中特别加以标注引用的内容外，本论文/设计/ 报告不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成杲作品。本人完全意识到本声 明的法律后果由本人承担。作者签名:2012 年 4 月 25论文/设计/报

2、告版权使用授权书本论文/设计/报告作者完全了解学校有关保障、使用学位论文/设计/报告的规 定，同意学校保留并向有关论文/设计/报告管理部门或机构送交论文/设计/报告的 复卬件和电了版，允许论文/设计/报告被查阅和借阅。本人授权省级优秀论文/设 计/报告评选机构将木论文/设计/报告的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文/设计/报告。本论文/设计/报告厲于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密口。作者本人签名:（请在以上相应方框内打“ v ”）2012 年 4 月 25 r指导教师签名:第1节摘要4第2节 设计方案的选择与论证5第3节系

3、统原理设计63. 1 设计思想63.2 系统框图6第4节硬件设计74. 1元器件清单74.2电路设计及其工作原理84. 2. 1控制部分 84. 2.2数码管显示部分 104. 2.3按钮与开关部分 114.2.4原理图部分 124. 2.5 pcb.实物图部分13第5节软件设计145. 1程序原理概述145.2总的设计思想145.3流程图 145.4程序代码17第6节调试236.1程序下载 236. 2硕件调试 256.3实物图2527第7节 结束语26参考文献基于单片机的多功能数字钟苏州工业职业技术学院 电信10c2金婷指导教师：刘训非第1节摘要本系统采用单片机stc89s52rc控制，以

4、stc89s52rc为核心，它完成整个系统的信 息处理及协调功能，本次设计我们选用at.v1el公司的stc89s52rc芯片，其功能强大， 兼容性好，还支持软件选择的空间和掉电两种节电方式。本设计的软件，硬件都采用模 块化的设计方法，提高了设计的效率。木次设计通过对一个实现定时、时钟显示、报吋、闹钟、无线电控制等功能的时间 系统的设计，其中结合了数据转换显示、数码管显示、动态扫描、单片机定时中断等技 术。系统由 stc89c52rc、led 数码管、按键、三极管、74ls244n、max202cpe、ds1302、 电阻等组成。能实现时钟时、分、秒的显示。也具有时间设置、制式切换、无线控制。

5、 文章后附有屯路图、程序清单。the first section abstractthe system uses the monolithic stc89c52rc control to stc89c52rc as the core, it to complete the entire system of information processing and coordination function， this dcsign we choose atmel company stc89c52rc chip, the powerful, good compatibility，al so supp

6、ort the software choice of space and power lost two power saving mode. the design of the software, hardware, are adopted the modular design method, improve the design efficiency.this design through to a realization timing, the clock display functions of time the design of the system, which combincs

7、the data ttansfer display, digital pipe display, dynamic seannin百 and single-chip microcomputer timing interrupts, and technology. system stc89c52rc, by led digital tube, buttons, transistor, and 74 ls244, tube, diodes, voltage resistance etc. can realize the clock, minutes and seconds when the disp

8、lay. also has the time set. after the articlc with a circuit diagram, program list.第2节设计方案的选择与论证该课题主要有两种方案：一种是用数字电路通过硕件实现，另一种是用单片机 通过软件编程实现。在以上两种方案中：第一种是直接采用的是数字电路，但是在 外围屯路和控制比较麻烦，需要比较多的器件來控制；第二种是采用软件來实现一 些特定功能，硬件电路只需要一些显示部件和控制部件，其他的都是由软件来实现。 笫一种一切都由硕件实现，儿乎没有软件编程，但电路复杂、芯片多、后续制板及 硕件调试麻烦而且成本高；第二种虽电路简单

9、、芯片少、成本低，但编写程序相当 复杂。经过一番利弊的权衡及对今后电了业发展趋势的考量，最后敲定用单片机方 案实现。另外用单片机实现木设计也有两种可选的子方案：第一种，用软件编程实现设 计中的钟控功能；另一种则选用单片机加时钟芯片实现钊腔功能。在本次主要的是 时间的设计，因此对时间的精度耍求是比较高的，竟量是误差减少到最小值，但是 为了更好的练习复习门己在以而所学习的编程能力，所以不采用单片机加时钟芯片 的方案，直接用软件编程实现钟控功能。总的来看，单片机已成为工控领域、尖端武器、日常生活屮最广泛使用的计算 机，且将进一步向着cmos化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格方向发 展，因此敲

10、定用单片机加软编程方案符合今后电子业发展趋势；另外运用此方案既 能将门己以而学过的模拟电路、数字电路、单片机、汇编语言、protcl99等知识结 合实践进行一次全面的检测，又能为将來实际制作屯路积累宝贵的经验。第3节系统原理设计3. 1设计思想单片机控制系统是整个控制系统的核心，它完成整个系统的信息处理及协调功能。 木次我们选用atmel公司的stc89s52rc芯片；其功能强大，兼容性好。stc89s52rc是 与8051兼容的chm0s微控制器。与chm0s工艺的8051 一样，支持软件选择的空闲和掉 电两种节电方式。在stc89s52rc的p0. 0p0. 7是数码管的段选；p2. 0p

11、2. 5是数码管的位选。p1. 0 用來调整设置时间的单片机输入端，接收按钮s2的屯信号来调整时间。3. 2系统框图图3.2 系统框图第4节 硬件设计4. 1元器件清单表4.1元器件分析表数字钟实训材料清单品名封装规格型号器件号实测值功能贴片电阻0805101(100q)r199.5q偏置电组、保 护电路r499.5qr799.3qrio99.3qr1499.5qr2199.6q201(2000)r130.199k1o2(1kq)r200.987k202(2kq)r21.95kr51.97kr81.96krll1.96kr151.98kr181.97k512(5k)r35.11kr65.15k

12、r95.08kr125.12kr165.09kr195.09k排阻10k*8rn1驱动电路电容060330ufc9正常稳定晶振cll0.1 ufc7滤波去高频、 中频、低频正弦电压cio电解电容rb.2/.4100uf/25vc6正常保持稳定振荡c8二极管in47334148d2正常保护电路稳压管in41485.1v/1wdi正常稳定电压输出 时 5.iv三极管sot-23/p1.98550qlpnp位选放大q2q3q4q5q6数码管dip 12lg5641bhu1(12p 座)正常显示时、分数dip 10lg5621dhu3 (10p 座)正常显示秒数晶振xtal111.0592mxi正常提

13、供一个振荡 电路小方键sw-pbsi正常s1复位按钮s2s2设计时间 （时、分、秒）dip20dip20u4(sn74ls244n)正常驱动电路保持（数码管）额 定电压dip40dip40u5(at89c52)正常控制作用sip-3con3jp34. 2电路设计及其工作原理4. 2. 1控制部分:stc89c52rc单片机stc89c52是一种带8k字节闪烁可编程可擦除只读存储器(fperom-flash programable and erasable read only memory )的低电压，高性能 c0m0s8 的微处理 器，俗称单片机。该器件釆用atmel搞密度非易失存储器制造技术

14、制造，与工业标准的 mcs-51指令集和输岀管脚相兼容。stc89c52c是stc公司产生的以8051为内核芯片的单片机：内部含有flash e2pr0m 存储器：内部含有8k的程序存储空间；内部ram (随机读写存储器)为521位；具有可 isp可在线编程功能，不用买昂贵的编程器，只需搭建简单的ttl-rs232的电平转换电 路，很适合无经济基础的毕业生，这里选用美信公司的max232芯片；dip-40封装。stc89c51rc是一个低电压,高性能cm0s8位单片机,片内含有4k bytes的可反复 擦写的flas只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(ram),器件采用at

15、aml 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统，内置功能强大的 微型计算机的stc89c51rc提供了高性价比的解决方案。图4. 2. 1 (a) stc89c52rc时钟电路连接1+5在木设计屮stc89c52rc的吋钟电路采用内部吋钟方式，此方式是在xi和x2两端 跨接晶体或陶瓷谐振器。在本设计中xi和x2两端跨接11. 0592mhz晶体振荡器，其发 出的脉冲直接送入内部时钟电路。木设计采用按键手动复位的按键电平复位。u +loouf/lovsii-图4. 2. 1 (b) stc89c52rc外部复位电路设计stc89c52rc 在本设计中的 i/o 口应用:

16、stc89c52rc 的 p0. 0>0. 7 控制 74ls244n 实现数码管段选；stc89c52rc的p2. 0>2, 6控制74ls244n实现数码管位选；stc89c52rc 的p1.0连接按钮，用于输入校时、定时信号和停止信号。4.2.2数码管显示部分本设计屮所涉及数码管皆釆用共阳数码管，显示电路为动态扫描式显示。10亘t互abcdefgepdp图4. 2. 2 (a)数码管及显示电路选择t t t数码管显示位选：stc89c52rc的p2. 0p2. 6输出控制数码管位选，在本次设计的电 路中，因为是使用的是共阳数码管，因此由stc89c52rc的p2. 0p2.

17、6的输出控制 74ls244n,使z输出相应的端口为高电平，控制数码管点亮。±图4. 2.2(b)数码管位选原理数码管段选stc89c52rc的po. 0p0. 7控制74ls244n实现数码管段选，在木次设计 的电路中，曲于二级管使用的是共阳数码管，在输出的是要低电平。在设计的吋候，怕 在芯片输出的电流信号过大，因此在输出的吋候加了限流电阻，为保护数码管，防止烧坏。i012345678131215143119is91716resetrd wrp1.0poop1.1po.lp1.2p0.2p1.3p0.3p1.4p0.4pl.5po.5pl.6p0.6pl.7po.7 vccinti

18、gndintop2.0p2.1t1p2.2top2.3p2.4eavpp2.5p2.6xi x2p2.7rxd txd alep psencmirn110k39383721353433324c202526272810tt3029rxdtd11 4lo<hxf/25v863y8斜7y69y512y414y316y218y120图4. 2.2（c） 数码管段选原理4. 2. 3按钮与开关部分模块通电后，6位数码管显示12:59:50秒，正常运行，t按s2键（约3秒）松开, 第一第二个数码管闪烁，此时轻按s2键，可设置“时”（023），再长按s2键（约3秒） 松开，第三第四个数码管闪烁，此时轻

19、按s2键，可设置“分”（059）,再长按s2键（约 3秒）松开，第五第六个数码管闪烁，此时轻按s2键，可设置“秒”（059）,如此循环。 设置完再长按s2键（约3秒）松开即进入止常运行状态，s1键是复位键。p1.0r13260-u +lootfviovsi1+5r20 1kl a图4. 2.3按键电路原理原理图部分4. 2.4图4.2.4电路图ia4. 2.5 pcb及实物图部分日t（字钟hxn2x图425 pcb,实物图第5节软件设计5. 1程序原理概述在程序设计这一环节，本次将其分为时钟中断程序、时钟显示程序、键盘程序、闹 钟定时控制程序、闹钟响闹程序、音乐响闹程序、主程序、各程序衔接程序

20、。在以下几 节中将根据实际各个部分的编程及调试顺序，依次介绍各程序的设计思想和流程。52总的设计思想在本次主要是使用的是数字闹钟，因此主要部分是数字钟的实现，因此要实现这样 的功能必须要在硬件的电路上实现数字钟的实现，然后在此基础上逐步实现其他的功 能，数字电子钟的程序大概可以分为三个部分：时钟主程序、时钟显示程序、时钟中断 程序。时钟主程就是对时钟的各个模块的实现。将分个位、分十位、时个位、时十位数 据存储单元的计时数据通过设置段选和位选、曲74ls244n段选显示在相应的数码管上。 时钟中断程序则通过重设计时、1秒计时与时钟程序相结合实现秒个位、秒十位、分个 位、分十位、时个位、时十位数据

21、存储单元的数据按计时规则加1进位和清零，以配合 时钟显示程序实现数字电子钟。在实现数字电了钟的基础上，逐一添加调试键盘程序、闹钟定时程序，闹钟咅乐程 序，最后实现设计目标。键盘程序就是通过软件扫描各按键状态來实现各按钮的功能。5. 3流程图：在以下流程图中只描述了基本的功能，如给显示位加点，中断程序状态调整，加一 操作，显示状态的切换，在流程图屮都没冇描述。但其设计就是基于以上介绍的显示指针，和状态指针的思想。在程序中用p0, p 1充当此指针。程序设计的基本流程图如下（图 5.3）：时间设置处理程序yn时间调整查询下一个调整位三个要显示的状态vvy秒定时表时钟数设数据置据单数显元据显示5.4

22、 (1)程序代码data_seg segmentdata；定义一个data段stacksegmentidata；定义一个堆栈段bit_segsegmentbit;定义一个位段bkey bitpl. 0;idleconstequ50rseg stackds10h；16个字节的堆栈rseg data_seg;开始data_seg段buffer:ds 6；6个字节的显示缓冲区ms50 :ds1;50ms计数ms250 :ds1;250ms计数sec :ds1；秒min :ds1；分hour :ds1；时ms50_l:ds 1；存放多少个50ms,用于记录按键时间setpos :ds 1；设置位置se

23、tpos1:ds 1；需要屏蔽的数码管rsegbit_segbldle:dbit1；省电模式btwinkle:dbit1；当前设置位置闪烁cseg at0;相当于小汇编的0rgajmpmaincseg at000bh；定时器t0中断处理入口地址ljmp int_timerocseg at 001bh；定时器t1中断处理入口地址ljmp int_timerlcseg at 0100hmain:mov sp, ttstack-l ;堆栈clrbldleclrbtwinklem0vms50,a;清零ms50movms250,amovhour,#12；设定初值：12:59:50movmin,#59mo

24、vsec,#50movtho,#60；定时中断计数器初值movtlo,#176；定时50msmovtmod,#11h；定时器0, 1:方式一movie,#8ah；中断初始化，ea二 1, et0二 1, et1 二 1setbtro；开定时器t0mov setpos,#0ffhmain2:acall key；调用键扫描acalldisplayjnbfo,main2clrfosjmpmain1；需要刷新显示时间main1:acall adjustbufferint_timero:mov tlo,#176+5movtho,#60push01hmovrl, #ms50incr1; 50ms单元加cj

25、ner1,#5,exitintmovr1,#o；恢复初值incr1mova,setposcjnea, ttoffh, int_timero_lsjmpint_tiraero_2int_timero_1: cpl btwinklesjmpexitint 1int_timero_2: inc r1cjner1,#4,exitlntmovr1,#o；恢复初值incr1incr1；秒加1cjner1, #60,exitlntlmovr1,#0incr1incr1；分加1cjner1, #60,exitlntlmovr1,#0incr1incr1;时加1cjner1, #24,exitlntlmovr1

26、,#0;中断服务程序1setb f001hexi11nt 1:exitint: popreti；调整显示缓冲区;中断服务程序int_timerl: mov tlo,#176+5movincretitho,#60 ms50 1hextobcd:divmovincmovincretmov b,#10abr0, bror0, aroad justbuf f er : mov ro, ttbuf f ermova, secacallhextobcdmova, minacallhextobcdmova,houracallhextobcdret；显不display: jnbretbldle, displa

27、y3；省电模式display3:push bpush accpush dplpush dphpushmovmovmovdisplayl:oohro,#bufferb,#ofehdptr, #seg_tabmov a,r0movcmovmovjnborldi splay4:a, ©a+dptr;取段码po, aa, b btwinkle,di splay4a,setposlmov p2, a;选种数码管callmovrl adelay1msa, bjnb acc.6,display2movb, aincr0sjmpdi splay1display2:popoohpopdphpopdpl

28、popaccpopbretseg_tab: dbocoh,0f9h,0a4h,oboh, 99h, 92h, 82h,db 080h, 90h, 88h, 83h, 0c6h, 0a1h, 86h, 8ehdb offh,obfh；延时1msdelay1ms:push accmova,#230djnzacc, $mova,#230djnzacc, $popaccret；设置功能setfuntab:ajmp noset；不需要调整ajmpsethour；调整小时ajmpsetmin；调整分钟ajmpsetsec；调整秒钟btwinkle;不在设置状态0f8h ;段码noset:clrretset

29、hour: incmovcjnemovsjmpincmovsethour1:setmin:houra,houra, #24,sethour1 hour,#0 setfunl minsetminl:setsec :cjne a,#60,setminlmovsjmpincmovmin,#0 setfunlseca, seca, mincjne a, #60, setfunlmov sec,#0setfunl:setb f0ret；调整闪烁位置setpostab:ajmpnosetposajmpsethourposajmpsetminposajmpsetsecposnosetpos :movsetp

30、osl,#0retsethourpos:movsetposl,#30hretsetminpos:movsetposl,#0chretsetsecpos:movsetposl,#03hretkey: acall displayjnb bkey,key4jnb tri,key3clr trisetbmovcjnejncbkeya, ms50_la, #10, $+3keyl；调整时间setfun:mov a,setposinc arl amov dptr,#setfuntabjmp ©a+dptrkeyl:cjne a,ttldleconst,$+3jnckey2；进入设setposfu

31、n:inc setposmov a,setposcjne a,#3,setposfunlmov setpos, #0ffh；退出设置状态setposfunl: mov a,setposinc arl amov dptr,#setpostabjmp ©a+dptrkey2:setb bldle；进入省电模式mov p2,#0ffhkey3:retkey4:jnbtri,key5mova,ms50_lcjnea, ttldleconst, $+3jnckey2retkey5:acalldisplayacall displayacall displayacall displayjnb bk

32、ey,key6sjmp key3key6:clr bldlemovth1,#60movtl1,#176setbtrimovms50_l,#0retend第六节 调试在绘制好pcb以后，就着手实物图的制作。用万用表一一测试各元器件的参数，填 入元器件分析表中。接着依次把元器件安装在pcb成型板上。最后把程序下载到单片机 stc89s52rc 芯片上。6. 1程序下载：usb下载stc89c52rc单片机的使用说明将usb串口线的驱动安装请看“关于usb转串口线和编程器连接的问题.pdf ”文件。马设备管理器文件(£)操作)查看(v)帮助qj)ceed22e950674f0田站dvd/c

33、d-r0m驰动器+ q ide at a/at api 控制器i-勢 jungo处理器磁盘驰动器白端口 (com 和 lpt)g usb-serial ch340 (c0m7) |“ g打印机端口 (1pt1) 丫夕 通讯端口 (c0m1)田 y计算机+ 2监视器+ 键盘i ®肓音.视频和游戏控制器+鼠标和其它指针设备曲令通用串行总线控制器s-勢网络适配器+系色设备+討显示卡会显示usb-serial ch340 (c0m7),记住com?的端口号，要在stc-isp软件中进 行设置。将usb转串口线与编程器连接好，将单片机放入编程器zip1锁紧座上(芯片缺口%夕苏州工业职业技术学院

34、suzhou institute of industrial technology课程设计（论文）朝上），打开stc-isp软件（stc_isp_v480.exe）,选择stc单片机型号，打开要下载的程序文件，设置com号，点击下载按钮，当出现给mcu上电提示时，插上usb取电线,进行正常下载。stc-isp.exehttp:/tw>. icu-iemory. cob 技术支it：（mi永平）version:4. 80ed叵i区stepl/步骤 1： select mcu type选择单片机型号mcu typeap memory range|stc89c52rc

35、 10000- 1fffstep2/步骤2： open file /打开文件反件范国内未用区域埴00） 起始地址（hex）校验和ioooa4bdh疋打开文件前潘0娱冲打开程序文件f |f打开文件前浩0塚冲打开eeprua文件地址000102030405060708090a0boc0d0eof000260042390021c73d20075a0ff22308e08es00027013b4320050f022319031903190319030000280900280e7c200758d3c758bb0d28e75130002900022程序文件|串口助手丨工程文件program file： c

36、documents and s«ttingsadmini str at or 桌面 数字step3/步骤3： select com port, max baud/选挥串行口，最钢特率 com： |c0m7三|最高祓特率：115200 二请尝试提高最低波特率或使呈高波特率=杲低祓特率1200step4/步骤4:设萱本框和右下方选项中的选项double speed /双倍速】' 6t/双倍速 12t/单倍速振荡放大器増益：f 1/2 gaing full gain如斋低功耗6mhz以下振荡器増益可选1/2 gain下次冷启动p1.0/p1.1 «与下载无关八等于0/0才

37、可下载，快速启动 内部扩展aux-ram:c禁止访问g允许访问於烈推荐）下次下载用戶应用程序时将数据fltxhe一并療除c yes f? no遶项|自定义下鞍|脱机下载 检查mcu遶项|自动増呈| isp demcjl2steps/步骤5： download/下载 先点下我按钮再mcu上电复位冷启动download/下童| redownload/重复下载r毎次下载前重新调入已打开在缓冲区的文件 > 方便调试便用厂当目标代码发生变化后自动调入文件，并立即发送下载命令以下功能仅针对stc89c51rc/rd+系列单片机新版本c版有效2005年6月以后供货用尸软件启动内部看门狗后c只有停电关看门狗c复位关看门狗单片机出厂时的缺省设置是"p10/p1. l与下载成功计数cl«er谥关注ew. mcu-mnory. com网站，及时升级下戦成功芦音狠示：g yesn0重复下載间隔时间砂）5vp3.0/rxd. p3 1/txd通耳rs-232 粋器裁到电脑的珮 rs-232苗口就可以下幾/编程用户应用瘵序到单片就内奩用 应用程厚区了如果单片机在正常工作时p3.0/rxd