單片機電子時鐘設(shè)計畢業(yè)論文

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1、 單片機電子時鐘設(shè)計畢業(yè)論文 一. 題目：單片機電子時鐘 二. 內(nèi)容： 設(shè)計一個數(shù)字時鐘，顯示范圍為00：00：00~23：59：59。通過幾個開關(guān)進行控制，其中開關(guān)K1用于切換時間設(shè)置（調(diào)節(jié)時鐘）和時鐘運行（正常運行）狀態(tài)；開關(guān)K2用于切換修改時、分、秒數(shù)值；開關(guān)K3用于使相應(yīng)數(shù)值加1調(diào)節(jié)；開關(guān)K4用于減1調(diào)節(jié)；開關(guān)K5用于設(shè)定鬧鐘，鬧鐘同樣可以設(shè)定初值，并且設(shè)定好后到時間通過實驗箱音頻放出一段樂曲作為鬧鈴。 選做增加項目：還可增加秒表功能（精確到0.01s）或年月日設(shè)定功能。 一、設(shè)計要求 1、準(zhǔn)確計時，

2、以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。 2、小時以24小時計時形式，分秒計時為60進位。 3、校正時間功能,即能隨意設(shè)定走時時間。 4、鬧鐘功能，一旦走時到該時間，能以聲或光的形式告警提示。 5、設(shè)計5V直流電源，系統(tǒng)時鐘電路、復(fù)位電路。 二、設(shè)計方案和論證 本次設(shè)計時鐘電路，使用了ATC89C51單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單且省去了很多復(fù)雜的線路，使得電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調(diào)整時鐘的時、分、秒，用一揚聲器來進行定時提醒，同時使用匯編語言程序來控制整個時鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過四個模塊：鍵盤、芯片、揚聲器、LED顯示即可滿足設(shè)計要求。 四． 電路及

3、功能說明： 電路圖如圖所示： 圖A 圖B 圖C 該數(shù)字鐘是用一片AT89C51A單片機通過編程去驅(qū)動8個數(shù)碼管實現(xiàn)的。通過6個開關(guān)控制,從上到下6個開關(guān)KEY1~KEY6的功能分別為：KEY1,切換至秒表；KEY2,調(diào)節(jié)時間,每調(diào)一次時加1；KEY3, 調(diào)節(jié)時間,每調(diào)一次分加

4、1；KEY4,從其它狀態(tài)切換至?xí)r鐘狀態(tài)；KEY5,切換至鬧鐘設(shè)置狀態(tài),也可以對秒表清零；KEY6,秒表暫停.控制鍵分別與P1.0~P1.5口連接．其中： A.通過P2口和P3口去控制數(shù)碼管的顯示如圖所示P2口接數(shù)碼管的a——g端，是控制輸出編碼,P3口接數(shù)碼管的1——8端,是控制動態(tài)掃描輸出． B.從P0.0輸出一個信號使二極管發(fā)光，二極管在設(shè)置的鬧鐘時間到了時候發(fā)光，若有樂曲可以去驅(qū)動揚聲器實現(xiàn)。 （圖A是時鐘運行狀態(tài)，圖B是鬧鐘運行狀態(tài)，圖C是秒表運行狀態(tài)） 功能說明： 1． 各個控制鍵的功能：可對時間進行校準(zhǔn)調(diào)節(jié)（只能加１）；按下設(shè)置鍵數(shù)字時鐘進入鬧鐘設(shè)置狀態(tài)，設(shè)置鬧鐘的時間；

5、時加１、分加１鍵是在校準(zhǔn)時間時或設(shè)置鬧鐘時間對小時數(shù)或分鐘數(shù)調(diào)節(jié)而設(shè)置的；按下秒切換鍵就可以進入秒表模式，同時秒表也開始計時，按下秒表暫停、復(fù)位鍵就暫停、歸零，如果要重新對秒計時則可以按秒表開始、復(fù)位；清零鍵可以對鬧鐘清零。 2． AT89C51單片機，通過編寫程序?qū)?shù)碼顯示進行控制。 3． 八個7段數(shù)碼管顯示時鐘和秒表信號。 三）硬件部分 1、STC89C51單片機介紹 STC89C51單片機是由深圳宏晶公司代理銷售的一款MCU，是由美國設(shè)計生產(chǎn)的一種低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)寫的FlashROM和128bytes的RAM，2個16位定時計數(shù)

6、器[5]。 STC89C51單片機內(nèi)部主要包括累加器ACC(有時也簡稱為A)、程序狀態(tài)字PSW、地址指示器DPTR、只讀存儲器ROM、隨機存取存儲器RAM、寄存器、并行I/O接口P0~P3、定時器/計數(shù)器、串行I/O接口以及定時控制邏輯電路等。這些部件通過內(nèi)部總線聯(lián)接起來，構(gòu)成一個完整的微型計算機。其管腳圖如圖所示。 STC89C51單片機管腳結(jié)構(gòu)圖 VCC：電源。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程 序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH

7、編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作 輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻 拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上

8、拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存 儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RX

9、D（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈

10、沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器 時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部

11、程序存儲器。注意加密方式1時， /EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 2、上電按鈕復(fù)位電路 本設(shè)計采用上電按鈕復(fù)位電路：首先經(jīng)過上電復(fù)位，當(dāng)按下按鍵時，RST直接與VCC相連，為高電平形成復(fù)位，同時電解電容被電路放電；按鍵松開時，VCC對電容充電，充電電流在電阻上，RST依然為高電平，仍然是復(fù)位，充電完成后，電容相當(dāng)于開路，RST為低電平，單片機芯片正常工作。其中電阻R2決定了電容充電的時間，R2越大則充電時間長，復(fù)位信號從VCC回落到0V的時間也長。 3、晶振電路 本設(shè)計晶

12、振電路采用12M的晶振。晶振的作用是給單片機正常工作提供穩(wěn)定的時鐘信號。單片機的晶振并不是只能用12M，只要不超過20M就行，在準(zhǔn)許的范圍內(nèi)，晶振越大，單片機運行越快，還有用12M的就是好算時間，因為一個機器周期為1/12時鐘周期，所以這樣用12M的話，一個時鐘周期為12us，那么定時器計一次數(shù)就是1us了，電容范圍在20-40pF之間，這里連接的是30pF的電容。 機器周期=10*晶振周期=12*系統(tǒng)時鐘周期 4.下載端口 設(shè)計用到的STC89C52單片機芯片的ISP下載線是通過單片機的TXD，RXD引腳把程序燒進去的。管腳TXD和RXD用于異步串行通信。其實STC89C52單片機

13、的ISP下載線就是一個max232芯片連接STC和計算機的串行通信口。計算機把程序從九針串口送到max232芯片，電平轉(zhuǎn)換后送進單片機的串行口，也就是TXD和RXD。然后單片機的串行模塊把數(shù)據(jù)送到程序區(qū)。2. 中斷程序流程圖 1. 秒表中斷程序流程圖： 2. 按鍵程序流程圖： 第一圖為時鐘和鬧鐘的調(diào)節(jié). 第二圖為進入中斷和清零 七． 程序清單： #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned

14、int #define delay_time 3 uchar k,dat[]={0,0,0,0,0,0,0,0}; uint tcount,t,u; uchar dat1[]={0,0,0,0,0,0,0,0}; uchar dat2[]={0,0,0,0,0,0,0,0}; uchar alarms[]={0,0,0,0,0,0,0,0}; uchar dis_bit[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01}; unsigned char code SEG7[11]={0xC0,/*0*/

15、 0xF9,/*1*/ 0xA4,/*2*/ 0xB0,/*3*/ 0x99,/*4*/ 0x92,/*5*/ 0x82,/*6*/ 0xF8,/*7*/

16、 0x80,/*8*/ 0x90,/*9*/ 0xBF,/*-*/ }; sbit miaobiao1=P1^0; sbit tminute=P1^1; sbit thour=P1^2; sbit miaobiao2=P1^3; sbit alarm=P1^4; sbit P0_0=P0^0; sbit P1_5=P1^5; sbit P1_6=P1^6; sbit P1_7=P1^7; uchar ms=0; uch

17、ar flag=0; uchar sec=0; uchar minit=0; struct time{uchar second;uchar minute;uchar hour;}time1; uchar n,i; void delay(n) { while(n--) { for(i=120;i>0;i--); } } void modify(void) { EA=0; if(thour==0) { if(flag==0) { dat1[6]++;d

18、elay(180); if(dat1[6]>9) { dat1[6]=0;dat1[7]++; if(dat1[7]>2) { dat1[7]=0; } } } if(flag==1) { alarms[6]++;delay(200); if(alarms[6]>9) { alarms[6]=0;alarms[7]++; if(alarms[7]>2) { alarms[7]=0; } } dat[

19、6]=alarms[6]; dat[7]=alarms[7]; } } if(tminute==0) { if(flag==0) { dat1[3]++;delay(180); if(dat[3]>=10) { dat1[4]++;dat1[3]=0; if(dat1[4]>5) { dat1[4]=0; } } } if(flag==1) { alarms[3]++; delay(200); if(alarms[3]>

20、9) { alarms[4]++;alarms[3]=0; if(alarms[4]>5) { alarms[4]=0; } } dat[3]=alarms[3]; dat[4]=alarms[4]; } } if(miaobiao1==0) { TR0=0;ET0=0;TR1=1;ET1=1; } if(miaobiao2==0) { TR0=1;ET0=1;TR1=0;ET1=0; dat2[0]=0;

21、 dat2[1]=0; dat2[3]=0; dat2[4]=0; dat2[6]=0; dat2[7]=0; ms=0; sec=0; minit=0; } if(P1_5==0) { TR0=0;ET0=0;TR1=0;ET1=0; } if(alarm==0) { TR0=0;ET0=0;TR1=0;ET1=0;flag=1; dat[0]=0; dat[1]=0; dat[2]=10; dat[3]=0; dat[4

22、]=0; dat[5]=10; dat[6]=0; dat[7]=0; } EA=1; } void init(void) { TMOD = 0x11; TH0 = 0xDB; TL0 =0xFF; TH1=0xDB; TL1=0xFF; ET0 = 1; //10ms ET1=1; // TR1=1; TR0=1; tcount=0; ms=0; sec=0; minit=0; EA = 1; } void test(void)

23、 { for(k=0;k<8;k++) { P3=dis_bit[k];P2=SEG7[dat[k]]; delay(1);P3=0X00; } } void main() { init(); delay(10); while(1) { modify(); test(); } } void diplay() interrupt 1 { ET0=0; TR0=0; TH

24、0 = 0xDB; TL0 = 0xff; TR0=1; tcount++; if(tcount==100) { time1.second++; tcount=0; dat1[0]=(time1.second)%10; dat1[1]=(time1.second)/10; } if(time1.second==60) { time1.second=0; time1.minute++; dat1[3]=(time1.minute)%10; dat1[4]=(time

25、1.minute)/10; } if(time1.minute==60) { time1.minute=0; time1.hour++; dat1[6]=time1.hour%10; dat1[7]=time1.hour/10; } if(time1.hour>23) { time1.hour=0; } dat[5]=10; dat[2]=10; dat[0]=dat1[0]; dat[1]=dat1[1]; dat[3]=dat1[3];

26、 dat[4]=dat1[4]; dat[6]=dat1[6]; dat[7]=dat1[7]; flag=0; P0=0x00; if((alarms[7]==dat1[7])&&(alarms[6]==dat1[6])&&(alarms[4]==dat1[4])&&(alarms[3]==dat1[3])) { P0=0x01; } ET0=1; } void time_2(void)interrupt 3 { EA=0; TR0=0; TH1=0xDB; TL

27、1=0xFF; TR1=1; ms++; dat2[0]=ms%10; dat2[1]=ms/10; if(ms>=100) { ms=0; sec++; dat2[3]=sec%10; dat2[4]=sec/10; if(sec>=60) { sec=0; minit++; dat2[6]=minit%10; dat2[7]=minit/10; } } dat[5

28、]=10; dat[2]=10; dat[0]=dat2[0]; dat[1]=dat2[1]; dat[3]=dat2[3]; dat[4]=dat2[4]; dat[6]=dat2[6]; dat[7]=dat2[7]; EA=1; 八，設(shè)計總結(jié) 做了兩周的課程設(shè)計，有很多的心得體會，有關(guān)于單片機的，也有關(guān)于模電數(shù)電等基礎(chǔ)科目的。 單片機理論的學(xué)習(xí)是為課程的設(shè)計作準(zhǔn)備的，但有時學(xué)習(xí)的理論也解決不了實踐中的問題。實踐中獲得的知識能讓我對單片機的知識有更好的認識和理解。雖然這次的課程設(shè)計我參考了一些文獻資料，沒有做到創(chuàng)新，但在對程序的讀寫過程中我明白了許多。這次課程設(shè)計的最大收獲是只有把理論用到實踐中我們才能真正掌握好所學(xué)知識。 九、參考文獻 [1] 謝自美．電子線路設(shè)計實驗測試[M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1992. [2] 何立民．單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993. [3] 樓然笛．單片機開發(fā)[M]．北京：人民郵電出版社，1994. [4] 付家才．單片機控制工程實踐技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2004.3. [5] 李光才．單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2004.