单片机课程设计-4位LED数字时钟的设计

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、摘要 1\o"CurrentDocument"二、设计任务 11、题目：4位LED数字时钟的设计 12、技术指标及设计要求 13、给定条件及器件 1\o"CurrentDocument"三、设计方案与实现 2-61、硬件设计 2（1）相关器件介绍 2（2）数码管介绍 2（3）数码管的驱动方式 3（4）单片机（AT89S52）介绍 4-5（5）电路设计 62、软件设计 6-7（1）软件设计基本思想 6（2）程序流程图 7\o"CurrentDocument"四、调试 7\o"CurrentDocument"五、总结 7-8六、附录 8-131、元件清单 8132、程序清单 9-1313七、参考文献一、摘要电子钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所。本系统采用本系统MT89S52为主控芯片，实现电子时钟的设计，并考虑节约系统的硬件，能用软件实现的功能尽量都用软件实现。而且达到时钟功能为24小时的计时方式，显示时、分；具有快速校准时、分的功能；根据键盘输入调用相应键处理子程序，实现时间的调整；然后输出到4位的1£口显示器显示出来。二、设计任务1、题目：4位LED数字时钟的设计2、技术指标及设计要求（1）显示小时、分钟时间（2）实现秒的量化显示（3）具有调整时间功能（4）开机复位显示及手动复位显示功能3、给定条件及器件（1）单片机及相关外围器件（2）直流稳压电源5V（3）万用电路板（4）4联共阳数码管

三、设计方案及实现1、硬件设计(1)相关器件介绍(a)(b)LED数码显示器(c)共阳极结构EBC +图29012和LED引线排图1一位LED数码显示J」(a)(b)LED数码显示器(c)共阳极结构EBC +图29012和LED引线排图1一位LED数码显示J」4,可口9口be)®(9」5_必U@hdhdhdh4联LED数码显示器b|COfaCOMCOMCOgchde4联LED数码显示器图4按键引线排列图3四位LED数码显(2)数码管介绍数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示)；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。本设计采用共4联共阳数码管。(3)数码管的驱动方式数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。①静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5X8=40根I/O端口来驱动，要知道一个89552单片机可用的I/O端口才32个呢：)，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。②动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过

分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1〜2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O端口，而且功耗更低。本设计采用动态扫描的方式进行显示。(4)单片机(AT89S52)介绍P1.0匚P1.1匚P1.2匚P1.0匚P1.1匚P1.2匚P1.3匚P1.4匚P1.5匚P1.6匚P1.7匚RST匚RXD/P3.0匚TXD/P3.1匚INT0/P3.2匚INT1/P3.3匚T0/P3.4匚T1/P3.5匚WR/P3.6匚RD/P3.7匚XTAL2匚XTAL1匚VSS2348031578051898751101189C5140393837363534333231302928272625""2221nVCC二IP0.0二।P0.1二।P0.2二।P0.3二|P0.4二।P0.5二|P0.6二।P0.7口EAnALE二IPSEN二।P2.7二।P2.6二|P2.5口P2.4二|P2.3二।P2.2二|P2.1P2.0主要性能：与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程、Flash存储器、1000次擦写周期全静态操作：0Hz〜33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。功能特性描述：At89s52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用人士巾61公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下

一个中断或硬件复位为止。(5)电路设计电路原理图如下所示，单片机采用内部有8kb的flashROM与80C51完全兼容的AT89S52单片机，扩展4位共阳极LED数码显示器，采用动态显示方式，显示段码由P0□提供，位码由P2.4〜2.7提供，扩展2个独立式按键用于时间的设定及调整。EAvccP2.7RSTP2.6P2.5R2〜R5 6.8kX4R2R3VSSP2.4R4-CZP-

R5R6卜COM4COM3COM2C4+10u;9012电源插座COM1<.+5VC230PEAvccP2.7RSTP2.6P2.5R2〜R5 6.8kX4R2R3VSSP2.4R4-CZP-

R5R6卜COM4COM3COM2C4+10u;9012电源插座COM1<.+5VC230PX1X2P3.0P3.1P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0R13时十位AT89S52R6〜R13 470X8El.时个位n□QD.分十位分个位图6时钟电路2、软件设计(1)软件设计基本思想：由单片机的定时器T0产生0.05s的时间基准，通过计数得到时钟的秒、分、时信号，由显示子程序送数码管显示器显示，键盘工作在扫描方式，当有键按下时，通过键处理程序完成时间的调整。(2)程序流程图如下:四、调试通过烧录器将软件烧录到单片机后数码管显示不正常，经检查是硬件电路的复位按键接错，导致系统总是复位无法正常工作，经修改后显示正常。五、总结经过两个星期的学习和工作，我终于完成了单片机时钟课程设计。从开始接到论文要求到时钟的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。当看着自己的程序，自己成天相伴的系统能够健康的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。这次论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。通过本次毕业设计，我在苏老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，单片机领域这对我今后进一步学习计算机方面的知识有极大的帮助。六、附录1、元器件清单4番中规格或型号炉单片机AT89S51或ATS9S521片240脚口2片"晶振审12MHZ1只三极管49012P4支」电解电春^10UF/10V了2支口塞片电容V30PF^2支」电阻（小）小1喈W、470Q^S支二电阻（小）Pl/8Wxfi.SKO^5支平万髭实超版卡903E^1片炉6Xtiimn33只"电源插座?4*1.1iulup1只小细身黑门数据桀40线XL5cui口1段4焊镭/中O.Simn口SODjiom口LED数码管口4联共阳红0.5时口1只中-8-2、程序清单;;预定义部分产=========================================BUFEQU6EHSBFEQU6FHMBFEQU70HHBFEQU71HFGWEQU76HFSWEQU77HSGWEQU78HSSWEQU79HB05BIT00H ;0.5s标志SS2BITP3.1SS1BITP3.0;===========================================;初始化及主程序;===========================================ORG 0000HLJMPMAINORG 000BHLJMPTOCLOCK ;0.05s中断服务程序ORG0100HMAIN:MOVIE,#00HMOVSP,#30H;堆栈指针MOV20H,#00H;清标志CLRA;A=00HMOVBUF,A;BUF清0MOVSBF,A;SBF清0MOVMBF,A;MBF清0MOVHBF,#0CH;初始时钟显示12:00MOVTMOD,#01H;定时器T0工作在方式1MOVTH0,#3CH;T0用于时钟定时，0.05s定时初值MOVTL0,#0B0HSETBPT0;T0高级优先ACALLPUTD_PRG;调用向显示缓冲区放数子程序ACALLDISP_PRG;调用显示子程序LCALLYS20MSSETBEA;开中断SETBET0SETBTR0;启动定时NOP-9-

NOP；调用向显示缓冲区放数子程序；调用向显示缓冲区放数子程序；调用显示子程序;调用键盘扫描处理子程序ACALLDISPPRGACALLJPCL_PRGSJMPLOO1；；T0中断服务程序; TOCLOCK:MOVTH0,#3CH—MOVTL0,#0B7HPUSHPSWPUSHACCINCBUF;BUF+1MOVA,BUFCJNEA,#10,CLOCK_1SETBB05;置位0.5s标志CLOCK_1:CJNEA,#20,DK13;累计20次为1sCLRB05;清除0.5s标志MOVBUF,#00HMOVA,SBF;修改秒计数单元INCAMOVSBF,ACJNEA,#60,DK13;不到60，返回MOVSBF,#00H;等于60，计数单元清0MOVA,MBF;修改分计数单元INCAMOVMBF,ACJNEA,#60,DK13MOVMBF,#00HMOVA,HBF;修改时计数单元INCAMOVHBF,ACJNEA,#24,DK13MOVHBF,#00HSJMPDK13DK13: POPACCPOPPSWRETI; —;向显示缓冲区放数子程序;—PUTD_PRG:PUSHPSW;保护现场,(RS1,RS0)PUSHBPUSHACC-10-

PUTD2:MOVA,MBF;MBF中内容送入AACALLCHU10;调用除10程序MOVFGW,B;分个位送显缓76HMOVFSW,A;分十位送显缓77HPUTD5:MOVA,HBF;HBF中内容送入AACALLCHU10;调用除10程序MOVSSW,A;时十位送显缓79HPUTD10:MOVSGW,B;时个位送显缓78HPUTD9:POPACCPOPB;恢复现场POPPSW;恢复(RS1,RS0)RET;子程序返回； —滁10子程序;CHU10:MOVB,#0AHDIVABRET; ;显示子程序（须将显缓中十进制数转换成七段码，再送数码显示器）;—DISP_PRG:PUSHPSWSETBRS0;转工作寄存器组1CLRRS1PUSHACC;保护现场MOVA,P2ORLA,#0F0H;高4位置1MOVP2,A;关闭显示MOVR0,#FGWMOVDPTR,#TABDMOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOVP0,ACLRP2.4;点亮1位LCALLYS20MSINCR0MOVDPTR,#TABDMOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOVP0,ASETBP2.4CLRP2.5;点亮2位LCALLYS20MS-11

INCR0MOVDPTR,#TABDMOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRJNBB05,DISP_1ANLA,#7FH;点亮小数点DISP_1:MOVP0,ASETBP2.5CLRP2.6;点亮3位LCALLYS20MSINCR0MOVDPTR,#TABDMOVA,@R0CJNEA,#00H,DISP_2MOVA,#0AH;最高位为0,显示灭DISP_2:MOVCA,@A+DPTRMOVP0,