单片机电子钟设计任务书.

1、一、课程设计的主要内容和要求 1二、实现原理等知识的介绍22.1电子时钟的设计2.2单片机识的相关知识三、系统的总体方案设计说明；3.1总体设计方案3.2总设计原理框图四、具体实现步骤的设计说明；五、单片机系统程序的编制；六、测量过程的操作说明，原始测量数据的记录七、结论及存在问题；八、心得体会总结；九、参考文献。一、主要内容和要求1主要内容：设计一个数字式电子钟，它具有时，分,秒的计时功能，可以通过键盘 进行时间设定，并且将时间显示在LED数码管上。用按键设定时钟的时、 分、秒, 用扫描方式动态显示。时钟用定时中断方式工作 ，单片机晶体震荡器频 率 11.0592Mhz.。可选做双机通信实验

2、,实现子母钟功能,即由其中一台做时钟,另一 台采集时钟值并显示。2对于基本题目要求是用按键设定时钟的时、 分、秒。要求用4键方式，即选择、力卩、减、确认键, 选择键用于选择修改起始时、分、秒值，每按一次,被修改数码管顺序移动并闪 烁。 用+,-键修改数值，确认键确定修改结束。a用扫描方式动态显示时、分、秒，第2, 4数码管加小数点，并且要求第4数码 管小数点每秒闪烁一次。b时钟用定时中断方式工作。 注意单片机晶体震荡器频率是11.0592Mh z.。c可选做双机通信实验，实现子母钟功能，即由其中一台做时钟，另一台采集时钟 值并显示。二、实现原理等知识的介绍2.1电子时钟的相关知识1电子时钟简介

3、电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相 比,它具有走时准确、 显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。 随 着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合都用到电子时钟。2电子时钟的基本特点现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英 钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便,不需要经常调 试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED数码管代替指针 显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示 时间的功能,还可以 进行时和分的校对，片选的灵活性好。3电子时钟的工作原理该电子时钟由89

4、C51, MAX232, LED数码管等构成，采用晶振电路作为驱 动电 路,由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六 十分钟为一小时。用按键设定时钟的时、分、秒。通过四个按键即选择、加、减、确认键，选择键用于选择修改起始时、分值，每按一次，被修改数码管顺序移动并 闪烁。用+,-键修改数值，确认键确定后秒位清零，修改结束。2.2单片机的相关知识1单片机简介单片机全称为单片机微型计算机（Single Chip Microsoftcomputer。从应用领 域 来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器（Microcontroller Unit或嵌入式控制 器。单片

5、机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。2单片机的发展史3 4位单片机1975年，美国德克萨斯仪器公司首次推出 4位单片机TMS-1000;此后，各个计算 机公司竞相推出四位单片机。日本松下公司的MN1400系列,美国洛 克威尔公司的PPS/1系列等。四位单片机的主要应用领域有:PC机的输入装 置，电池充电器，运动 器材，带液晶显示的音/视频产品控制器，一般家用电器的控制4 8位单片机1972年，美国Intel公司首先推出8位微处理器8008并于1976年9月率先推出 MCS-48系列单片机。在这以后，8位单片机纷纷面市。例如，莫斯特克和仙童公司 合作生产的3870系列,摩

6、托罗拉公司生产的6801系列等。随着集成 电路工艺水平 的提高，一些高性能的8位单片机相继问世。例如，1978年摩托罗拉公司的MC6801 系列及齐洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。这类单片机的 寻址能力达64KB，片内ROM容量达4-8KB ,片内除带有并 行10 口外，还有串行10 口，甚至还有AD转化器功能。8位单片机由于功能 强,被广泛用于自动化装 置、智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、家用电器等各个领域。5 16位单片机1983年以后，集成电路的集成度可达几十万只管/片，各系列16位单片机纷纷面 市。这一阶段的代表产品有1983年Intel公司推出的

7、MCS-96系列,1987年Intel推 出了 80C96美国国家半导体公司推出的 HPC16040, NEC公司推出的783XX系列 等。16位单片机主要用于工业控制，智能仪器仪表，便携式设备等场合。6 32位单片机随着高新技术只智能机器人，光盘驱动器，激光打印机，图像与数据实时处 理,复 杂实时控制，网络服务器等领域的应用与发展,20世纪80年代末推出了 32位单片机, 如Motorlora公司的MC683XX系列，In tel的80960系列，以及近 年来流行的ARM 系列单片机。32位单片机是单片机的发展趋势，随着技术的发展及开发成本和产品 价格的下降，将会与8位单片机并驾齐驱。7 6

8、4位单片机近年来,64位单片机在引擎控制，智能机器人，磁盘控制,语音图像通信，算法密集 的实时控制场合已有应用,如英国Inmos公司的Transputer T800是高性能的64位单片机。2.2.3单片机的特点1单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。ROM称为程序存储器，只存 放程序，固定常数,及数据表格。RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用 户数 据。2采用面向控制的指令系统。为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力3单片机的I/O 口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引

9、脚处于 何种功 能，可由指令来设置或由机器状态来区分。4单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时,均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计 带来了很 大的方便。224数码管显示工作原理LED数码管分共阳极与共阴极两种，其工作特点是，当笔段电极接低电平，公共阳 极接高电平时,相应笔段可以发光。共阴极 LED数码管则与之相反，它是将发光二 极管的阴极（负极短接后作为反映出半导体材料的特性。常见管芯材料有磷化镓（GaP、砷化傢（GaAs、磷砷化傢（GaAsP、氮化傢（GaN等其中氮化傢可发蓝光。 发光颜色不仅与管芯材料有关，还与所掺杂质有关，因此用同

10、一种管芯材料可以制成 发出红、橙、黄、绿等不同颜色的数码 管。其他颜色LED数码管的光谱曲线形状 与之相似仅入，值不同。LED数码管的产品中，以发红光、绿光的居多、这两种颜 色也比较醒目。LED数码管等效于多只具有发光性能的 PN结。当PN结导通时,依靠少数载 流子的注 人及随后的复合而辐射发光，其伏安特性与普通二极管相似。在正向导通之前,正向电流近 似于零,笔段不发光。当电压超过开启电压时，电流就急剧上升,笔 段发光。因此，LED数码管属于电流控制型器件，其发光亮度L（单位是cd /m2与正 向电流IF有关，用公式表 示:L=KIF即亮度与正向电流成正比。LED的正向电压U ,则与正向电流以

11、及管芯材料有 关。使用LED数码管时，工作电流一般选10mA左右 /段，既保证亮度适中，又不会损坏 器件。三、系统的总体方案设计说明3.1总体设计方案本次设计时钟电路，使用了 ATC89C52单片机芯片控制电路，单片机控制电 路简 单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调 整时钟 的时、分、秒，用一扬声器来进行定时提醒，同时使用汇编程序来控制整个时钟显示, 使得编程变得更容易，这样通过四个模块：按键、芯片、扬声器、LED数码管即可满 足设计要求。3.2总设计原理框图如下图所示：四、具体实现步骤的设计说明4.1电路设计原理说明本设计电路，硬件部分共由五个模块组成：按键模

12、块、复位电路模块、晶振 电路 模块、发声模块、时间显示模块。晶振电路模块负责给单片机提供时钟周期。复位单路模块负责上电后自动复位，或按键后强制复位。上电后，由单片机内部定时器 计时，同时通过动态显示函数自动将时分秒显示到数码管上。与此同时，按键扫描函数，一直扫描按键引脚状态，一旦扫描到按键被按下，即进入相应的功能函数。4.2各部分电路说明1按键模块按键模块如图所示K1在该模块中，采用四个按键作为电子时钟的控制输入，通过按键来实现时钟 的 时间设置功能。电路中将四个按键的一端接公共地 ，而单片机的P2 口默认为 高电 平,一旦按键被按下，则该按键对应的额管脚被拉低，通过软件扫描按键即 可知道用

13、户所要实现的功能，调用相应的按键子程序来完成该操作。2单片机的复位电路单片机的复位电路，如图所示国按键模块图单片机的复位电路当MCS-5I系列单片机的复位引脚 RST（全称RESET出现2个机器周期以上的 高电平时，单片机就执行复位操作。如果 RST持续为高电平，单片机就处于循环 复 位状态。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或 开关 复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。上电后，保持RST 一段高电 平时间。3单片机的晶振电路单片机的晶振电路，如图所示图单片机的晶振电路石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间，等效为一个并联谐振回路，振荡 频率应该是石英晶体

14、的并联谐振频率。晶体旁边的两个电容接地，实际上就是电容 三点式电路的分压电容，接地点就是分压点。 以接地点即分压点为参考点，振荡引 脚的输入和输出是反相的，但从并联谐振回路即石英晶体两端来看，形成一个正反 馈以保证电路持续振荡。4发声模块图发声指示模块发声模块由蜂鸣器、电源、8550三极管、限流电阻组成。蜂鸣器由 PNP三 极管驱动，当BZ管脚为高时，三极管be级没电压差，三极管截止；反之，三极管导通，有 电流流经蜂鸣器，蜂鸣器发声。5时间显示模块时间显示模块如图所示TWJISM310 a y V210 a y V3_1+VA+VAF e/D+VSM19 h / 7LTS36O7 dpy e+

15、V .AJ r/弋1J*D+LTS3fi0SVJ2I.IS3N'LI S36()图时间显示模块时间显示部分的电路也很简单，由五个一位的共阴8段数码管、五盏发光二极管组成。在显示过程中,单片机将要显示的数字传递给 89C52芯片，同时通过位选选通要显示的数码管。五、单片机系统程序的编制5.1程序设计ORG 0000HLJMP START ;转初始化ORG 000BHLJMP PGT0 ;T0 中断入口ORG 0033HSTART:DIS1 EQU 30HDIS2 EQU 31HDIS3 EQU 32HDIS4 EQU 33HDIS5 EQU 34HDIS6 EQU 35HDISXS EQ

16、U 36HDISFZ EQU 37HDISMZ EQU 38HMS500 EQU 39HK1 BIT P3.2K2 BIT P3.3K3 BIT P3.4K4 BIT P3.5BDP BIT 01Hbd BIT 02HMOV SP,#50H ;初始化程序MOV P0,#0FFHMOV P1,#0FFHMOV P2,#0FFHMOV P3,#0FFHMOV TMOD,#01H ;定时器T0工作于方式1MOV TH0,#4CH ;定时器初值MOV TL0,#05HMOV IE,#82HMOV R3,#10SETB TR0MOV DIS1,#00H ;清显示缓冲区MOV DIS2,#00HMOV D

17、IS3,#00HMOV DIS4,#00HMOV DIS5,#00HMOV DISXS,#12 ;初始化时间为 12:30:00 MOV DISFZ,#30MOV DISMZ,#0MOV MS500,#0MAIN:;主程序jnb k2,d1jnb k3,d2jnb k4,d3jnb k1,d4d1: Ijmp sendd2: ljmp sendd3: ljmp sendd4: j nb k1,qu1qu1:lcall soundajmp god1k1dd: jb k2,k2ddIcall ys10msIwlSlIKIsRfd dlH!&flM： IO|UnLDta. dix±

18、iEH«. K tbjtilHili:FImw 斗 WLttiHT4JvijtCEDVd.AArt 1 i-D< -flMbliz.1m 帥4HHPdlu& irnQJIK I1 J*grr島 KdgA1：Wft*DTTI.HKUBAlWTTtL2ddLjb UbJdiKHra_*liBtllICtfiKaj椁Diduaddh2.«. dEsisFTR Zr ”*. VO讣沖律M IBWd lSRL GtptbF： 1kFijui.LELJWHdbedliJitdr-JPVjjaCn9曲 k-.kfeddKI盟1 啊 IF|ca|wJHmm1T1MLLffil

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