電子時鐘課程設(shè)計--proteus環(huán)境下的電子時鐘設(shè)計

1、<p><b>　　單片機課程設(shè)計</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目： proteus環(huán)境下的電子時鐘設(shè)計 </p><p>　　系 別： 電控系　　 </p><p>　　專業(yè)班級： 　　 </p>

2、<p>　　學(xué)生姓名： 　　 </p><p>　　學(xué) 號： 　</p><p>　　指導(dǎo)老師： 　　 </p><p>　　日 期： 　　 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.設(shè)計要求…………………………

3、……………………………..3</p><p>　　1.1實驗?zāi)康?.......................................3</p><p>　　1.2系統(tǒng)功能……………………………………………………3</p><p>　　1.2.1基本功能………………………………………………3</p><p>　　1.2.2擴展功能…

4、……………………………………………3</p><p>　　2.系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………………3</p><p>　　2.1實驗原理……………………………………………………3</p><p>　　2.2實驗分析……………………………………………………4</p><p>　　2.2.1電路的總體設(shè)計…………………………………

5、……4</p><p>　　2.2.2程序的總體設(shè)計………………………………………4</p><p>　　3.單元電路設(shè)計……………………………………………………6</p><p>　　3.1輸入部分……………………………………………………6</p><p>　　3.2輸出部分……………………………………………………7</p>

6、<p>　　3.3晶振與復(fù)位電路……………………………………………7</p><p>　　4程序設(shè)計…………………………………………………………8</p><p>　　4.1延時模塊……………………………………………………8</p><p>　　4.2中斷服務(wù)程序………………………………………………9</p><p>　　4.3主程

7、序………………………………………………………11</p><p>　　5.系統(tǒng)仿真…………………………………………………………14</p><p>　　6.參考文獻(xiàn)…………………………………………………………16</p><p><b>　　1.設(shè)計要求</b></p><p><b>　　1.1實驗?zāi)康?lt

8、;/b></p><p>　　1. 學(xué)習(xí)8051定時器時間計時處理、按鍵掃描及LED數(shù)碼管顯示的設(shè)計方法。</p><p>　　2. 設(shè)計任務(wù)及要求 利用實驗平臺上4個LED數(shù)碼管， 設(shè)計帶有鬧鈴功能的數(shù)字時鐘</p><p><b>　　1.2系統(tǒng)功能</b></p><p><b>　　1.2.1基本

9、功能</b></p><p>　　1. 在4位數(shù)碼管上顯示當(dāng)前時間。顯示格式“時時分分” </p><p>　　2. 由LED閃動做秒顯示。</p><p>　　3. 利用按鍵可對時間及鬧玲進(jìn)行設(shè)置，并可顯示鬧玲時間。當(dāng)鬧玲時間到蜂鳴器發(fā)出聲響，按停止鍵使可使鬧玲聲停止。</p><p>　　4.實現(xiàn)秒表功能（百分之一秒顯示）&l

10、t;/p><p><b>　　1.2.2擴展功能</b></p><p>　　1.日歷功能（能對年，月，日，星期進(jìn)行顯示，分辨平年，閏年以及各月天數(shù)，并調(diào)整）</p><p>　　2.音樂鬧鈴（鈴音可選擇，鬧鈴被停止后，閃爍顯示當(dāng)前時刻8秒后，或按鍵跳入正常時間顯示狀態(tài)）</p><p>　　3.定時功能（設(shè)定一段時間長度，

11、定時到后，閃爍提示）</p><p>　　4.倒計時功能（設(shè)定一段時間長度，能實現(xiàn)倒計時顯示，時間長減到0時，閃爍提示）</p><p>　　5.鬧鈴重響功能（鬧鈴被停止后，以停止時刻開始，一段時間后鬧鈴重響，且重響時間的間隔可調(diào)）</p><p><b>　　2.系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　　

12、2.1實驗基本原理</b></p><p>　　利用單片機定時器完成計時功能，定時器0計時中斷程序每隔0.01s中斷一次并當(dāng)作一個計數(shù)，設(shè)定定時1秒的中斷計數(shù)初值為100，每中斷一次中斷計數(shù)初值減1，當(dāng)減到0時，則表示1s到了，秒變量加1，同理再判斷是否1min鐘到了，再判斷是否1h到了。</p><p>　　為了將時間在LED數(shù)碼管上顯示，可采用靜態(tài)顯示法和動態(tài)顯示法，由于靜

13、態(tài)顯示法需要譯碼器，數(shù)據(jù)鎖存器等較多硬件，可采用動態(tài)顯示法實現(xiàn)LED顯示，通過對每位數(shù)碼管的依次掃描，使對應(yīng)數(shù)碼管亮，同時向該數(shù)碼管送對應(yīng)的字碼，使其顯示數(shù)字。由于數(shù)碼管掃描周期很短，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，使數(shù)碼管看起來總是亮的，從而實現(xiàn)了各種顯示。</p><p><b>　　2.2實驗設(shè)計分析</b></p><p>　　針對要實現(xiàn)的功能，采用AT89S51單片

14、機進(jìn)行設(shè)計，這樣，既能做到經(jīng)濟(jì)合理又能實現(xiàn)預(yù)期的功能。</p><p>　　在程序方面，采用分塊設(shè)計的方法，這樣既減小了編程難度、使程序易于理解，又能便于添加各項功能。</p><p>　　2.2.1 電路的總體設(shè)計</p><p>　　此次設(shè)計主要是應(yīng)用單片機來設(shè)計電子時鐘，硬件部分主要分以下電路模塊：顯示電路用8個共陰數(shù)碼管分別顯示，星期（年份），小時、分鐘（月

15、份）和秒（日），通過動態(tài)掃描進(jìn)行顯示，從而避免了譯碼器的使用，同時節(jié)約了I/0端口，使電路更加簡單。單片機采用AT89S51系列，這種單片機應(yīng)用簡單，適合電子鐘設(shè)計。</p><p><b>　　框架如下：</b></p><p>　　2.2.2程序的總體設(shè)計</p><p>　　程序設(shè)計的整體思路為：</p><p>

16、　　接通電源，數(shù)碼管顯示星期數(shù)，時，分，秒。并且走時顯示LED燈每隔1秒改變一次明暗，此為正常工作模式。以下為在該工作方式下模式選擇的按鍵方式：</p><p><b>　　框圖如下：</b></p><p><b>　　3.單元電路設(shè)計</b></p><p>　　模塊電路主要分為：輸入部分、輸出部分、復(fù)位和晶振電路。&

17、lt;/p><p><b>　　3.1 輸入部分</b></p><p>　　輸入信號主要是各種模式選擇和調(diào)整信號，由按鍵開關(guān)提供。</p><p>　　以下為輸入部分樣例：</p><p>　　在本實驗中主要用用P3口輸入按鍵信號，還用到了特殊的P0口。對于P0口，由于其存在高阻狀態(tài)，為了實現(xiàn)開關(guān)功能，給其添加上拉電阻，具

18、體如下圖所示：</p><p><b>　　3.2 輸出部分</b></p><p>　　本電路的輸出信號為7段數(shù)碼管的位選和段選信號，鬧鈴脈沖信號，提示燈信號。</p><p>　　本實驗的數(shù)碼管是共陰的，為了防止段選信號不能驅(qū)動數(shù)碼管，故在P1口連接上拉電阻后，再送段選信號，以提高驅(qū)動，位選信號直接從P2口接入，如下圖：</p>

19、<p>　　鬧鈴由P2.6端輸出，模塊如下：</p><p>　　3.3 晶振與復(fù)位電路</p><p>　　本實驗單片機時鐘用內(nèi)部時鐘，模塊如下：</p><p>　　復(fù)位電路為手動復(fù)位構(gòu)成，模塊如下：</p><p>　　各模塊拼接組合，電路總體設(shè)計圖如下：</p><p><b>　　4.

20、程序設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1延時模塊</b></p><p>　　數(shù)碼管顯示動態(tài)掃描時，用到延時程序，這里使用延遲1ms的程序，此程序需要反復(fù)調(diào)用程序如下：</p><p><b>　　D_1MS:</b></p><p><b>　　MOV R7,#2

21、</b></p><p><b>　　D_5:</b></p><p>　　MOV R2,#250</p><p><b>　　DJNZ R2,$</b></p><p>　　DJNZ R7,D_5</p><p><b>　　RET</b>

22、</p><p>　　除數(shù)碼管動態(tài)掃描外，數(shù)碼管的閃爍提示，以及音樂模塊也用到了延時，只是延時的長短不同罷了，在此不再贅述。</p><p><b>　　4.2中斷服務(wù)程序</b></p><p>　　本實驗中，計數(shù)器T0,T1中斷都有運用，其中T0中斷為時鐘定時所用，T1中斷用于音樂播放。</p><p><b&

23、gt;　　NO</b></p><p><b>　　YES</b></p><p><b>　　YES</b></p><p><b>　　NO</b></p><p>　　計數(shù)器T1工作于方式1， 當(dāng)調(diào)用響鈴程序時，其計數(shù)功能開啟，為音樂音調(diào)不同頻率的方波的形成，

24、提供延時。其中斷服務(wù)程序就是根據(jù)音調(diào)改變音樂方波輸出口電平的高低，用語句 CPL實現(xiàn)。</p><p>　　中斷服務(wù)程序中日歷的實現(xiàn)較為復(fù)雜，要考慮平年，閏年，特殊的2月，每月的天數(shù)的不盡相同。具體的邏輯判斷方法為：首先，要考慮年份是不是閏年，閏年的判斷方法是：將年份除以100，若能整除，則將年份除以400，若還能整除，則為閏年，若不能，則為平年；若不能被100整除，則判斷是否能被4整除，若能，則為閏年，若不能則

25、為平年。只有2月與平、閏年相關(guān)，因此在閏年和平年的子程序中，要判斷是不是2月，若是則在相應(yīng)的年中進(jìn)行日期的增加，若不是則轉(zhuǎn)入平時的月份。其中1、3、5、7、8、10、12月是每月31天，4、6、9、11月為每月30天。</p><p>　　日歷進(jìn)位判斷流程圖如下：</p><p>　　本實驗用8個數(shù)碼管，剛好能顯示年，月，日，掃描顯示與時間的掃描顯示類似。年比較特殊，由兩個寄存器存儲，個位

26、，十位為0時，表明年數(shù)能被100整除，若此時千位，百位</p><p>　　組成兩位數(shù)能被4整除，則年數(shù)被400整除，為閏年。若十位，個位組成兩位數(shù)能被4整除，則年數(shù)能被4整除，為閏年。</p><p><b>　　4.3主程序</b></p><p>　　主程序主要對按鍵進(jìn)行掃描，以及判斷定時和鬧鈴時間是否已到，若到則調(diào)用相關(guān)程序，該段程序如

27、下：</p><p><b>　　MAIN:</b></p><p>　　JNB P3.0,DATETZ ;按下0鍵，顯示日期并可對日期進(jìn)行調(diào)整</p><p>　　JNB P3.1,ZSTZ1 ;按下1鍵，顯示時間，并可調(diào)時</p><p&g

28、t;　　JNB P3.2,NLTZZ ;按下2鍵，進(jìn)行鬧鈴設(shè)置</p><p>　　JNB P3.3,DSTZ ;按下3鍵，進(jìn)行定時設(shè)置</p><p>　　JNB P3.4,CESHI ;鬧鈴測試</p><p>　　JNB P3.6,

29、STOPWATCHTZ ;按下6鍵，進(jìn)入秒表方式</p><p>　　ACALL DISP ;調(diào)用時鐘顯示子程序</p><p>　　JNB P0.6,RERING ;判斷是否開啟鬧鈴重響功能</p><p>　　RE: JNB P2.7,DSPD

30、KQ ;判斷是否開啟鬧鈴功能，沒開則去判斷定時</p><p>　　FMQPD: ;判斷定時值R4,R3是否到零、鬧鈴時刻是否已到</p><p>　　MOV A,HOUR;</p><p>　　SUBB A,38H;</p><p>　　JZ FEN

31、 ;判斷小時數(shù)是否到鬧鈴所定時間，若到，則對分進(jìn)行判斷；若不到，則對定時進(jìn)行判斷</p><p>　　AJMP DSPDKQ</p><p><b>　　FEN:</b></p><p>　　MOV A,MINUTE;</p><p>　　SUBB A,37H;</

32、p><p>　　JZ MIAO ;判斷分是否到鬧鈴所定時間，若到，則對秒進(jìn)行判斷；若不到，則對定時進(jìn)行判斷</p><p>　　AJMP DSPDKQ</p><p><b>　　MIAO:</b></p><p>　　MOV A,SECOND</p>&

33、lt;p><b>　　SUBB A,#0</b></p><p>　　JZ SHENGYIN1 ;判斷秒是否到鬧鈴所定時間，若到，則時，分，秒都到達(dá)鬧鈴時刻，進(jìn)入響鈴子程序；若不到則判斷定時</p><p>　　AJMP DSPDKQ</p><p>　　RERING:

34、 ;鬧鈴重響判斷程序</p><p>　　JNB F0, RE ;標(biāo)志位F0為0，不進(jìn)行鬧鈴重響設(shè)定</p><p><b>　　CPL F0</b></p><p>　　MOV 3CH,#1

35、 ;定時判斷標(biāo)志位賦1， 定時判斷功能開啟</p><p>　　JNB P0.7,M1 ;鬧鈴重響間隔時間選取</p><p>　　MOV R4,#0 ;鬧鈴重響間隔30秒</p><p>　　MOV R3,#30</p><p&

36、gt;<b>　　AJMP MAIN</b></p><p>　　M1: ;鬧鈴重響間隔60秒</p><p><b>　　MOV R4,#1</b></p><p><b>　　MOV R3,#0</b></p>

37、<p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p>　　DSPDKQ: ;判斷是否應(yīng)該進(jìn)行定時判斷</p><p>　　MOV A,3CH ;3CH是引入的判斷因子，當(dāng)其為0時，不對定時時間是否到0進(jìn)行判斷</p><

38、;p>　　JNZ DSPD2 ;當(dāng)3CH不是0時，跳轉(zhuǎn)到定時判斷程序</p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p><b>　　DSPD2:</b></p><p><b>　　MOV A,R4;</b></p&

39、gt;<p>　　JZ S_PD ;R4所存定時分?jǐn)?shù)為0,則轉(zhuǎn)而判斷R3所存定時秒數(shù)</p><p>　　AJMP MAIN;</p><p><b>　　S_PD:</b></p><p><b>　　MOV A,R3;</b></p>

40、<p>　　JNZ MAIN ;R4,R3所存參數(shù)減為0， 定時長度已到</p><p>　　JNB P0.6,SHENGYIN2 ;鬧鈴重響功能開啟時，跳入響鈴程序</p><p>　　AJMP TISHI ;不是鬧鈴重響定時，則定時時間到時，跳入提示

41、程序</p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p><b>　　CESHI:</b></p><p>　　ACALL RING</p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p>　　SHENGYIN1:

42、 ;調(diào)用響鈴子程序 </p><p>　　LCALL RING</p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p>　　SHENGYIN2:</p><p>　　SETB F0 ;鬧鈴重響標(biāo)志位設(shè)定&l

43、t;/p><p>　　LCALL RING ;響鈴</p><p>　　CLR F0 ;標(biāo)志位復(fù)位</p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p><b>　　NLTZZ: </b>

44、;</p><p>　　AJMP NLTZ1 ;跳入鬧鈴調(diào)整程序</p><p><b>　　DSTZ:</b></p><p>　　AJMP DSTZ1 ;跳入定時調(diào)整程序</p><p><b>　　DAT

45、ETZ:</b></p><p>　　AJMP DATETZ1 ;跳入日期調(diào)整程序</p><p>　　STOPWATCHTZ: </p><p>　　AJMP STOPWATCHTZ1 ;跳入秒表程序</p><p><b>　　5.系統(tǒng)仿

46、真</b></p><p>　　通過硬件仿真平臺Proteus，可以將設(shè)計效果仿真出來，根據(jù)效果，有目的的改變設(shè)計，優(yōu)化程序。</p><p>　　1.普通時間顯示模式仿真圖，表示：星期一 9點10分38秒</p><p>　　2.日期調(diào)節(jié)，顯示模式仿真圖，表示：2010年7月10日</p><p>　　3.鬧鈴調(diào)節(jié)顯示仿真圖，表

47、示鬧鈴時刻為8點整</p><p>　　4.定時，倒計時顯示仿真圖，表示此時定時初值已經(jīng)減到54秒，及還有54秒定時到。定時最大值為59分59秒。</p><p>　　5.秒表顯示仿真圖，表示秒表已經(jīng)從0記到8.28秒。秒表可計時到小時，其中小時位數(shù)字可到99，即最大計時為100小時 </p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)</b><

48、;/p><p>　　［1］王港元 編 《電工電子實踐指導(dǎo)》 2006年2月 江西科學(xué)技術(shù)出版社</p><p>　?。?］華成英 童詩白 編 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 2006年5月 高等教育出版社</p><p>　?。?］王永洪 編 《線性集成運算放大器及其應(yīng)用》 1989年2月 機械工業(yè)出版社</p><p>　?。?］張郁弘 莊燦濤