基于單片機(jī)的電子鐘課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： 電氣1003班 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、： </p><p>　　2013 年 3 月 7 日</p><p>　評(píng)語(yǔ)：</p><p>　考勤（10）守紀(jì)（10）過程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）答辯（10）總成績(jī)（100）</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)代的電子時(shí)鐘是基于單

3、片機(jī)的一種計(jì)時(shí)工具，采用延時(shí)程序產(chǎn)生一定的時(shí)間中斷，用于一秒的定義，通過計(jì)數(shù)方式進(jìn)行滿六十秒分鐘進(jìn)一，滿六十分小時(shí)進(jìn)一，滿二十四小時(shí)小時(shí)清零。從而達(dá)到計(jì)時(shí)的功能，是人民日常生活不可缺少的工具。數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用LED顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)、分、秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好。在這里我們將已學(xué)過的比較零散的數(shù)字電路的知識(shí)有機(jī)的、系統(tǒng)的聯(lián)系起來

4、用于實(shí)際，來培養(yǎng)我們的綜合分析和設(shè)計(jì)電路，寫程序、調(diào)試電路的能力。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電子時(shí)鐘；鍵盤控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Modern electronic clock is based on a timing tool, using the delay procedu

5、re has a certain time interrupt, is used to define a second, for a full sixty seconds minutes into one by counting mode, full six hours into a full twenty-four hours, clear. In order to achieve the function of timing, is

6、 indispensable in people's daily life tool. Digital electronic clock integrated circuit timing, decoding instead of mechanical transmission, with LED display instead of pointer display and display the time,</p>

7、<p>　　Keywords: single chip microcomputer; electronic clock; the keyboard control</p><p><b>　　引言：</b></p><p>　　通過理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問題，鞏固和運(yùn)用在《單片機(jī)技術(shù)》中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法

8、，提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的電子鐘。該電子鐘上電或按鍵復(fù)位后顯示0時(shí)0分0秒；第一次按電子鐘啟動(dòng)/調(diào)整鍵，電子鐘從0時(shí)0分0秒開始運(yùn)行，進(jìn)入時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)；再次按電子鐘啟動(dòng)/調(diào)整鍵，則電子鐘進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整狀態(tài)，此時(shí)可利用各調(diào)整鍵調(diào)整時(shí)間，調(diào)整結(jié)束后可按啟動(dòng)/調(diào)整鍵再次進(jìn)入時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)。</p><p&

9、gt;<b>　　1 整體設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　1.1 硬件總體設(shè)計(jì)</p><p>　　硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　(1) 功能芯片：本次設(shè)計(jì)采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51芯片，低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K

10、在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。</p><p>　　(2) 電源和復(fù)位模塊：AT89C51需5V電壓，所以可以采用USB接口的5V電源對(duì)其供電，復(fù)位電路采用按鍵脈沖復(fù)位 </p><p>　　(3) 顯示模塊：該模塊由8位8段共陽(yáng)極數(shù)碼管組成。</p><p>　　(4) 鍵盤模塊：鍵盤由4個(gè)獨(dú)立式按鍵組成，P0.0-P0.2鍵分別接在單片機(jī)的P1.0-P1.2口。

11、P0.3為復(fù)位鍵，接RST。</p><p>　　(5) 時(shí)鐘模塊：為了保證同步工作方式的思想，單片機(jī)必須有時(shí)鐘信號(hào)，以使其系統(tǒng)在時(shí)鐘信號(hào)的控制下按時(shí)序協(xié)調(diào)工作。如電路原理圖中的晶振電路。</p><p>　　2 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 </p><p>　　這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用到很多子程序，它們的

12、流程圖如下所示主程序是先開始，啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器啟動(dòng)后在進(jìn)行按鍵檢測(cè)，檢測(cè)完后，就可以顯示時(shí)間</p><p>　　圖2.1 主程序流程圖</p><p>　　按鍵處理是先檢測(cè)秒按鍵是否按下，秒按鍵按下，秒就加1；如果沒有按下，就檢測(cè)分按鍵是否按下，分按鍵按下，分就加1；如果沒有按下，就檢測(cè)時(shí)按鍵是否按下，時(shí)按鍵如果按下，時(shí)就加1；如果沒有按下，就把時(shí)間顯示出來。</p>&

13、lt;p>　　圖2.2 按鍵處理流程圖</p><p>　　定時(shí)器中斷時(shí)是先檢測(cè)1秒是否到，1秒如果到，秒單元就加1；如果沒到，就檢測(cè)1分鐘是否到，1分鐘如果到，分單元就加1；如果沒到，就檢測(cè)1小時(shí)是否到，1小時(shí)如果到，時(shí)單元就加1，如果沒到，就顯示時(shí)間。</p><p>　　圖2.3 定時(shí)器中斷流程圖</p><p>　　時(shí)間顯示是先秒個(gè)位計(jì)算顯示，然后是秒

14、十位計(jì)算顯示，再是分個(gè)位計(jì)算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示，最后是時(shí)十位顯示。</p><p>　　圖2.4 時(shí)間顯示流程圖</p><p>　　2.2 數(shù)字鐘的原理圖</p><p>　　用PROTUES軟件，根據(jù)要求畫出數(shù)字電子鐘的原理圖如下所示</p><p>　　圖2.5 數(shù)字鐘的原理圖</p><

15、p>　　數(shù)字電子鐘的工作原理 ：數(shù)字電子鐘是一個(gè)將“ 時(shí)”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，另外還有校時(shí)功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由顯示器“時(shí)”，“分”，“秒”和單片機(jī)，還有校時(shí)電路組成。8個(gè)數(shù)碼管的段選接到單片機(jī)的P0口，位選接到單片機(jī)的P2口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的工作原理工作，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒單元”，“秒單元”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60

16、秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分單元”的時(shí)鐘脈沖。“分單元”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)單元”。“時(shí)單元”采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)的累計(jì)。</p><p><b>　　2.3 功能說明</b></p><p>　　1. 開機(jī)時(shí)，顯示00：00：00的時(shí)間開始計(jì)時(shí)。</p

17、><p>　　2. P0.0為功能選擇鍵，第一次按下開始計(jì)時(shí)，第二次按下計(jì)時(shí)停止并開始“分”的調(diào)整，第三次按下開始進(jìn)行“時(shí)”的調(diào)整，按下第四次再次開始計(jì)時(shí)。</p><p>　　P0.1控制“分”的調(diào)整，每按一次加1分。 </p><p>　　P0.2控制“時(shí)”的調(diào)整，每按一次加1個(gè)小時(shí)。</p><p>　　P0.3

18、為復(fù)位鍵，按下后顯示00：00：00的時(shí)間。</p><p><b>　　2.4 設(shè)計(jì)主程序</b></p><p><b>　　程序見附錄1</b></p><p>　　2.5 電子鐘系統(tǒng)PROTUES仿真</p><p>　　用PROTUES軟件，根據(jù)數(shù)字電子鐘的原理圖，畫出仿真圖，得到的圖如下

19、所示。</p><p>　　圖5-1 數(shù)字鐘的PROTES仿真</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　我在這一次數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)過程中，很是受益匪淺。通過對(duì)自己在大學(xué)三年時(shí)間里所學(xué)的知識(shí)的回顧，并充分發(fā)揮對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和對(duì)課程設(shè)計(jì)的思考及書面表達(dá)能力，最終完成了。這為自己今后進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的經(jīng)驗(yàn)。撰寫

20、論文的過程也是專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程，它使我運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析和解決一個(gè)理論問題或?qū)嶋H問題，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了；才能夠?qū)⒄n本知識(shí)與實(shí)踐相整合，理論知識(shí)服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐，以增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力。這個(gè)實(shí)驗(yàn)十分有意義 我獲得很深刻的經(jīng)驗(yàn)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我們知道了理論和實(shí)際的距離，也知道了

21、理論和實(shí)際想結(jié)合的重要性，，也從中得知了很多書本上無法得知的知識(shí)。</p><p>　　我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實(shí)際教學(xué)中的實(shí)際問題為目的，還要以實(shí)踐相結(jié)合，理論問題即實(shí)踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個(gè)專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實(shí)踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實(shí)踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識(shí)的鞏固，又有助于帶動(dòng)實(shí)踐，解決實(shí)際問

22、題，加強(qiáng)我們的動(dòng)手能力和解決問題的能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王思明.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:科學(xué)出版社,2012.:64-103</p><p>　　[2] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)北京:高等教育出版社,1998.07:42-56 </p><p&

23、gt;　　[3] 邱光源.電路(第五版).北京:高等教育出版社,2006.05:75-95 </p><p>　　[4] 李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007.06:26-55 </p><p><b>　　附錄一</b></p><p>　　ORG 00H ；主程序起始地址&

24、lt;/p><p>　　JMP START ；跳至主程序</p><p>　　ORG 00H ；TIMER0中斷起始地址</p><p>　　JMP TIM0 ；跳至TIMER0中斷子程序TIM0 </p><p>　　START: MOV

25、 SP，#70H ；設(shè)置堆棧在70H </p><p>　　MOV 28H, #00 ；顯示寄存器初值為00</p><p>　　MOV 2AH, #12H ；“時(shí)”寄存器初值為12H</p><p>　　MOV 2BH, #00 ；“分”寄存器初值為00H</p>

26、;<p>　　MOV 2CH, #00 ；“秒”寄存器初值為00H</p><p>　　MOV TMOD,#00000001B ；設(shè)TIMER0為MODE1</p><p>　　MOV TH0,#HIGH (65536-4000) ；計(jì)時(shí)中斷為4000微妙</p><p>　　MOV

27、 TL0,#LOW (65536-4000) </p><p>　　MOV IE, #10000010B ；TIMER0中斷使能</p><p>　　MOV R4, #250 ；中斷250次</p><p>　　SETB TR0 ；啟動(dòng)TIMER0

28、 </p><p>　　LOOP: JB P0.0 ,N2 ；P0.0（秒）按了？不是跳至N2檢查P0.1</p><p>　　CALL DELAY ；消除抖動(dòng)</p><p>　　MOV A, 2CH ；將秒寄存器的值載入A</p><p

29、>　　ADD A, #01 ；A的內(nèi)容加1</p><p>　　DA A ；做十進(jìn)位調(diào)整</p><p>　　MOV 2CH, A ；將A的值存入秒寄存器</p><p>　　CJNE A, #60H, N1 ；是否等于60秒？不是跳

30、轉(zhuǎn)至N1</p><p>　　MOV 2CH,　#00 ；是則清除秒寄存器的值為00 </p><p>　　N1: JNB P0.0, $ ；P0.0(秒）放開了？</p><p>　　CALL DELAY ；消除抖動(dòng) </p

31、><p>　　N2: JB P0.1, N4 ；P0.1（分）按下了嗎？不是則跳至N4檢查P0.2</p><p>　　CALL DELAY ；消除抖動(dòng)</p><p>　　MOV A, 2BH ；將分寄存器的值載入A</p><p>　　ADD A,

32、#01 ；A的內(nèi)容加1</p><p>　　DA A ；做十進(jìn)位調(diào)整</p><p>　　MOV 2BH, A ；將A的值存入分寄存器</p><p>　　CJNE A, #60H, N3 ；是否等于60分？不是則跳至N1<

33、/p><p>　　MOV 2BH, #00 ；是則清楚分寄存器的值為00</p><p>　　N3: JNB P0.1 ,$ ；P0.1(秒）放開了？</p><p>　　CALL DELAY ；消除抖動(dòng)</p><p>　　N4:

34、 JB P0.2 ,LOOP ；P0.2(秒）按下了嗎？不是則跳轉(zhuǎn)LOOP </p><p>　　CALL DELAY ；消除抖動(dòng) </p><p>　　MOV A, 2AH ；將時(shí)寄存器的值載入A</p><p>　　ADD A, #01 ；A

35、的內(nèi)容加1</p><p>　　DA A ；做十進(jìn)位調(diào)整</p><p>　　MOV 2AH , A ；將A的值存入時(shí)寄存器</p><p>　　CJNE A ,#24H, N5 ；是否等于24小時(shí)？不是則跳至N5</p><

36、;p>　　MOV 2AH, #00 ；是則清除時(shí)寄存器的值為00</p><p>　　N5: JNB P0.2 , $ ；P0.2(秒）放開了？ </p><p>　　CALL DELAY ；消除抖動(dòng) </p><p>　　JMP LOOP

37、</p><p>　　TIM0: MOV TH0, #HIGH(65536-4000) ；重設(shè)計(jì)時(shí)4000微妙</p><p>　　MOV TL0, #LOW(65536-4000) </p><p>　　PUSH ACC ；將A的值暫存于堆棧</p>&

38、lt;p>　　PUSH PSW ；將PSW的值暫存于堆棧</p><p>　　DJNZ R4 , X2 ；計(jì)時(shí)1秒</p><p>　　MOV R4 ,#250</p><p>　　CALL CLOCK ；調(diào)用計(jì)時(shí)子程序

39、CLOCK</p><p>　　CALL DISP ；調(diào)用顯示子程序</p><p>　　X2: CALL SCAN ；調(diào)用掃描子程序</p><p>　　POP PSW ；至堆棧取回PSW的值</p><p>

40、;　　POP ACC ；至堆棧取回ACC的值</p><p>　　RETI</p><p>　　SCAN: MOV R0 ,#28H ；（28H)為掃描指針</p><p>　　INC @R0 ；掃描指針加1

41、</p><p>　　CJNE @R0 ,#06 ,X3 ；掃描完6個(gè)顯示器？不是跳至X3 </p><p>　　MOV @R0 ,#0 ；是則掃描指針為0</p><p>　　X3: MOV A , @R0 ；掃描指針載入A</p><

42、;p>　　ADD A , #20H ；A加常數(shù)20H（顯示寄存器地址）=各時(shí)間 </p><p>　　MOV R1 , A ；掃描指針存入A</p><p>　　MOV A ,@R0 ；將A高低4位交換（P1高4位為掃描值，</p><p>　　SWAP A ；低4位為顯示

43、數(shù)據(jù)值）</p><p>　　ORL A , @R1 ；掃描值+顯示值</p><p>　　MOV P1 , A ；輸出至P1</p><p>　　RET</p><p>　　CLOCK: MOV A ,2CH

44、 ；(2CH)為秒寄存器</p><p>　　ADD A , #1 ；加1秒</p><p>　　DA A ；做十進(jìn)制調(diào)整</p><p>　　MOV 2CH ,A ；存入秒寄存器</p><p>　　CJN

45、E A , #60H ,X4 ；是否超過60秒？不是則跳轉(zhuǎn)X4</p><p>　　MOV 2CH ,#00 ；是則清除為00</p><p>　　MOV A ,2BH ；（2BH)為分寄存器</p><p>　　ADD A ,#1 ；加1分

46、</p><p>　　DA A ；做十進(jìn)制調(diào)整</p><p>　　MOV 2BH , A ；存入分寄存器 </p><p>　　CJNE A, #60H, X4 ；是否超過60分？不是則跳至X4</p><p&g

47、t;　　MOV 2BH , #00 ；是則清除為00</p><p>　　MOV A , 2AH ；(2AH)為時(shí)寄存器</p><p>　　ADD A ,#1 ；加1時(shí)</p><p>　　DA A ；做十進(jìn)制調(diào)整

48、</p><p>　　MOV 2AH , A ；存入時(shí)寄存器</p><p>　　CJNE A ,#24H ,X4 ；是否超過24時(shí)？不是則跳至X4</p><p>　　MOV 2AH ,#00 ； 是則清除為00</p><p>　　X4

49、: RET</p><p>　　DISP: </p><p>　　MOV R1 ,#20H ；（20H)為顯示寄存器，R1=20H</p><p>　　MOV A , 2CH ；將秒寄存器的內(nèi)容存入A</p><

50、;p>　　MOV B , #10H ；設(shè)B累加器的值為10H</p><p>　　DIV AB ；A ÷B ,商（十位數(shù)）存入A, 余數(shù)（個(gè)位數(shù)） ；存入B </p><p>　　MOV @R1 , B ；將B的內(nèi)容存入（20H)</p&

51、gt;<p>　　INC R1 ；R1=21H</p><p>　　MOV @R1 , A ；將A 的內(nèi)容存入（21H)</p><p>　　INC R1 ；R1=22H</p><p>　　MOV A ,2BH

52、 ；將分寄存器的內(nèi)容存入A</p><p>　　MOV B ,#10H ；將B累加器的值為10</p><p>　　DIV AB ；A ÷B ,商（十位數(shù)）存入A, 余數(shù)（個(gè)位數(shù)） ；存入B </p><p>　　MOV @

53、R1 , B ；將B的內(nèi)容存入（22H)</p><p>　　INC R1 ；R1=23H</p><p>　　MOV @R1 , A ；將A 的內(nèi)容存入（23H)</p><p>　　INC R1 ；R1=24H

54、</p><p>　　MOV A ,2AH ；將時(shí)寄存器的內(nèi)容存入A</p><p>　　MOV B ,#10H ；將B累加器的值為10H</p><p>　　DIV AB ；A ÷B ,商（十位數(shù)）存入A, 余數(shù)（個(gè)位數(shù)） ；存

55、入B </p><p>　　MOV @R1 , A ；將B的內(nèi)容存入（24H)</p><p>　　INC R1 ；R1=25H</p><p>　　MOV @R1 ，A ；將A的內(nèi)容存入(25H)</p><p

56、>　　RET</p><p>　　DELAY: MOV R6 , #60 ；5毫秒</p><p>　　D1: MOV R7 , #248 </p><p>　　DJNZ R7 , $</p><p>