電子鐘課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的電子鐘設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　單片機(jī)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目 基于單片機(jī)的電子鐘設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2</p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)的目的2</b></p>

2、<p><b>　　2．設(shè)計(jì)的指標(biāo)2</b></p><p><b>　　3．設(shè)計(jì)的要求2</b></p><p>　　二、總體方案設(shè)計(jì)2</p><p><b>　　1．設(shè)計(jì)的思路2</b></p><p>　　2. 電路的結(jié)構(gòu)特征3</p>

3、<p>　　3. 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)3</p><p>　　三、單元電路分析與設(shè)計(jì)4</p><p>　　1. 顯示部分?jǐn)?shù)碼管（LED）4</p><p><b>　　2. 鍵盤部分4</b></p><p>　　四、總原理圖及元器件清單4</p><p><b&g

4、t;　　1. 總程序圖4</b></p><p>　　2. 時(shí)間產(chǎn)生流程圖5</p><p>　　3. 按鍵控制流程圖6</p><p>　　4. 電子鐘軟件系統(tǒng)程序6</p><p>　　5. 元器件清單9</p><p><b>　　五、軟件仿真9</b></p&

5、gt;<p>　　六、結(jié)論與心得10</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p><b>　　1． 設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)帶有年月日、時(shí)分秒及星期顯示的

6、電子鐘。</p><p>　　電子鐘的主要功能是給人們提供時(shí)間和日期信息，無(wú)論其形式如何，從外部都可分為顯示和校準(zhǔn)兩部分。為使電子日歷協(xié)調(diào)工作，整個(gè)系統(tǒng)從功能上可分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘、顯示和鍵盤三個(gè)模塊，分別完成時(shí)間和日期的計(jì)算以及人機(jī)交互的管理等。</p><p><b>　　2． 設(shè)計(jì)的指標(biāo)</b></p><p>　　電子鐘是一套完整的時(shí)間顯示系

7、統(tǒng)，采用單片機(jī)等控制設(shè)計(jì)作為核心控制器，并能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的日期，能夠設(shè)置時(shí)間等操作。</p><p><b>　　3． 設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　本電子鐘能動(dòng)態(tài)顯示年、月、日、星期、小時(shí)、分鐘、秒。</p><p><b>　　二、總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8、功能的要求，初步確定系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)控模塊、及顯示模塊和鍵盤接口模塊共4個(gè)模塊組成。主控芯片使用51系列STC89C52RC單片機(jī)，時(shí)鐘芯片使用美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302。采用DS1302作為計(jì)時(shí)芯片，可以做到計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。更重要的是，DS1302可以在很小電流的后備電源（2.5～5.5V電源，再2.5V時(shí)耗電小于300nA），而且DS1302可以編程選擇多種充電電流來(lái)為后備電源進(jìn)行慢速充

9、電，可以保證后備電源基本不耗電。顯示模塊采用普通的共陽(yáng)極四位一體八段LED數(shù)碼管。</p><p><b>　　1． 設(shè)計(jì)的思路</b></p><p>　　圖1 電子鐘的系統(tǒng)框圖</p><p>　　2． 電路的結(jié)構(gòu)特征</p><p>　　1. DS1302的結(jié)構(gòu)及工作原理

10、 </p><p>　　DS1302 是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充

11、電的能力。</p><p>　　2. 引腳功能及結(jié)構(gòu) 圖2所示出DS1302 的引腳排列,其中Vcc1 為后備電源，VCC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302 由Vcc1 或Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2 大于Vcc1＋0.2V 時(shí)，Vcc2 給DS1302供電。當(dāng)Vcc2 小于Vcc1 時(shí)，DS1302 由Vcc1 供電。X1 和X2 是振蕩源，外接32.768k

12、Hz 晶振。RST 是復(fù)位/片選線，通過把RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST 輸入有兩種功能：首先，RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥2.5V 之前，RST 必須保持低電平。只有在SCLK 為低電平時(shí)，才能將RST 置為高電平。I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。SCLK 始終是輸入端。</p><p>　　圖2 DS1302 引腳圖

13、</p><p>　　3. 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)</p><p>　　在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0 開始。同樣，在緊跟8 位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK 脈沖的下降沿讀出DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0 位到高位7。</p><p>　　三、單元電路分析與設(shè)計(jì)</p>&l

14、t;p>　　1. 顯示部分?jǐn)?shù)碼管（LED）</p><p>　　七段數(shù)碼管一般由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中由7個(gè)細(xì)長(zhǎng)的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個(gè)圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點(diǎn)。</p><p>　　當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)光?？刂葡鄳?yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡(jiǎn)單，使有也方便。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在

15、一起的稱為共陽(yáng)極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管。</p><p><b>　　2. 鍵盤部分</b></p><p>　　時(shí)鐘的設(shè)置雖包含數(shù)字，但是我們不建議使用數(shù)字鍵盤，應(yīng)為數(shù)字鍵盤將增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度。為使系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)化，鍵盤部分的設(shè)計(jì)在能夠完成系統(tǒng)要求的前提下，越簡(jiǎn)單越好。所以，時(shí)鐘系統(tǒng)的鍵盤可以設(shè)置四個(gè)鍵：功能選擇鍵、加1鍵、減1鍵，鬧鐘鍵。</

16、p><p>　　四、總原理圖及元器件清單</p><p><b>　　1. 總程序圖</b></p><p><b>　　圖3 系統(tǒng)主流程圖</b></p><p>　　圖3為單片機(jī)電子日歷的主流程圖。其具體的工作流程如下：系統(tǒng)通電后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位初始化處理，然后控制主機(jī)AT89C51單片機(jī)從時(shí)鐘芯片

17、DS1302中讀取時(shí)間，存儲(chǔ)到單片機(jī)中，并顯示到LED數(shù)碼管上。顯示的時(shí)間如果與實(shí)際時(shí)間一樣，則結(jié)束，如果不一樣，則進(jìn)行下一步操作。系統(tǒng)一直掃描是否有鍵按下，當(dāng)有按鍵S1按下后，系統(tǒng)進(jìn)入時(shí)間設(shè)定模式，并對(duì)不準(zhǔn)確的時(shí)間進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，直到設(shè)定完成后，則將設(shè)定后的時(shí)間顯示在LED數(shù)碼管上。</p><p>　　2. 時(shí)間產(chǎn)生流程圖</p><p>　　圖4 DS1302操作流程圖</p&

18、gt;<p>　　圖4為電子日歷的時(shí)間產(chǎn)生流程圖，即DS1302操作流程圖。其具體的工作流程為：系統(tǒng)通電后，開始初始化操作，使得DS1302不具備寫保護(hù)的模式，同時(shí)當(dāng)復(fù)位端產(chǎn)生一個(gè)高電平時(shí)，對(duì)DS1302進(jìn)行寫地址，并延遲一段時(shí)間，向該地址寫數(shù)據(jù)，同時(shí)地址增加，如果數(shù)據(jù)寫完沒有寫完，則繼續(xù)對(duì)DS1302進(jìn)行寫地址操作，否則進(jìn)行下一步操作，當(dāng)給復(fù)位端一個(gè)高電平后，對(duì)DS1302寫地址，同時(shí)延遲一段時(shí)間后，將該地址的數(shù)據(jù)讀出來(lái)

19、，同時(shí)地址增加，如果數(shù)據(jù)沒有讀完，則繼續(xù)對(duì)DS1302進(jìn)行寫地址操作，否則即數(shù)據(jù)已經(jīng)讀完，則將讀取出來(lái)的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，并進(jìn)行返回操作。</p><p>　　3. 按鍵控制流程圖</p><p>　　圖5 按鍵控制流程圖</p><p>　　圖5為系統(tǒng)按鍵控制電路流程圖。其具體的工作流程如下：系統(tǒng)一直掃描，當(dāng)按鍵S1按下后，系統(tǒng)進(jìn)入時(shí)間設(shè)定界面，否則系統(tǒng)沒反應(yīng)，即使按

20、下其他的按鍵也沒有反應(yīng)。按下S1后，開始進(jìn)行時(shí)間設(shè)置，當(dāng)顯示的時(shí)間比實(shí)際的時(shí)間小時(shí)，按下按鍵S3，進(jìn)行時(shí)間的加操作，當(dāng)顯示時(shí)間比實(shí)際時(shí)間大時(shí)，則按下按鍵S4，進(jìn)行時(shí)間的減操作，如果顯示的時(shí)間與實(shí)際的一樣，則按下按鍵S2進(jìn)行移位，對(duì)下一個(gè)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，如果與實(shí)際時(shí)間不相同，則重復(fù)操作按鍵S3、S4，對(duì)時(shí)間進(jìn)行加減操作，直到設(shè)定的時(shí)間也實(shí)際時(shí)間相同為止，如果完成了設(shè)定，則通過按鍵S1的操作對(duì)修改和設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行保存，最后退出時(shí)間設(shè)定。<

21、;/p><p><b>　　偽指令定義。</b></p><p>　　4. 電子鐘軟件系統(tǒng)程序 </p><p>　　SEC EQU 30H</p><p>　　MINEQU 31H</p><p>　　HOUREQU 32H</p><

22、;p>　　SECGEEQU 7FH</p><p>　　SECSHIEQU 7EH</p><p>　　MINGEEQU 7CH</p><p>　　MINSHIEQU 7BH</p><p>　　HOURGE EQU 79H</p><p>

23、;　　HOURSHIEQU 78H</p><p>　　;系統(tǒng)起始程序區(qū) </p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　START: LJMP MAIN</p><p>　　ORG 000BH</p><p><b>　　LJMP TC0&

24、lt;/b></p><p><b>　　;顯示子程序</b></p><p>　　;入口:77H,78H,79H,7AH,7BH,7CH,7DH,7EH,7FH,</p><p>　　DISP: PUSHDPH</p><p><b>　　PUSHDPL</b></p>

25、<p><b>　　PUSHACC</b></p><p><b>　　PUSHPSW</b></p><p>　　CLR RS1 ;改變當(dāng)前寄存器組為組1</p><p>　　SETB RS0</p><p>　　MOV R

26、1, #78H ;顯示緩沖存儲(chǔ)單元首地址</p><p>　　MOV R2, #0FEH ;從右至左顯示，共陽(yáng)極</p><p>　　DISP1:MOVA, @R1</p><p>　　MOVDPTR, #TAB</p><p>　　MOVC A,

27、 @A+DPTR</p><p>　　MOV P0, A ;送段控</p><p>　　MOV P2, R2 ;送位控</p><p>　　LCALL DL ;延時(shí)2毫秒 為什么這里要延時(shí)</p><p>　　MOV A, R2&l

28、t;/p><p>　　JNB ACC.7, DISP2 ;為0轉(zhuǎn)移;</p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　INC R1</b></p><p>　　MOV R2, A</p><p>　　LJMP DISP1

29、</p><p>　　DISP2:POP PSW ;恢復(fù)當(dāng)前寄存器組的組號(hào)</p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　POP DPL</b></p><p><b>　　POP DPH</b&

30、gt;</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　加1子程序</b></p><p>　　SEC_:INCSEC</p><p>　　MOV A,SEC</p><p>　　MOV B,#10</p>&l

31、t;p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV SECSHI,A</p><p>　　MOV SECGE,B</p><p>　　MOV A, SEC</p><p>　　CJNE A, #60,EXI</p><p>

32、　　MOV SEC, #0</p><p>　　MOV SECGE,#0</p><p>　　MOV SECSHI,#0</p><p>　　LJMP EXI</p><p>　　MIN_:INC MIN</p><p>　　MOV A,MIN</p>&

33、lt;p>　　MOV B,#10</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV MINSHI,A</p><p>　　MOV MINGE,B</p><p>　　MOV A,MIN</p><p>　　CJNE A

34、,#60,EXI</p><p>　　MOV MIN, #0</p><p>　　MOV MINGE,#0</p><p>　　MOV MINSHI,#0</p><p>　　LJMP EXI</p><p>　　HOUR_:INC HOUR</p><

35、;p>　　MOV A,HOUR</p><p>　　MOV B,#10</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV HOURSHI, A</p><p>　　MOV HOURGE, B</p><p>　　MOV

36、 A,HOUR</p><p>　　CJNE A,#24,EXI</p><p>　　MOV HOUR, #0</p><p>　　MOV HOURGE, #0</p><p>　　MOV HOURSHI, #0</p><p><b>　　EXI:RET</b&

37、gt;</p><p><b>　　5. 元器件清單</b></p><p><b>　　表1 元器件清單</b></p><p><b>　　五、軟件仿真</b></p><p>　　基本顯示原理：時(shí)鐘開始顯示為0時(shí)0分0秒，也就是數(shù)碼管顯示000000，然后每秒秒位加1 ，

38、到9后，10秒位加1，秒位回0。10秒位到5后，即59秒 ，分鐘加1，10秒位回0。依次類推，時(shí)鐘最大的顯示值為23小時(shí)59分59秒。這里只要確定了1秒的定時(shí)時(shí)間， 其他位均以此為基準(zhǔn)往上累加。 同時(shí)時(shí)鐘達(dá)到最大值的時(shí)候天數(shù)也增加一位，知道顯示了7后再變?yōu)?，同時(shí)陰歷和陽(yáng)歷的天數(shù)也加1，根據(jù)不同的月份顯示的天數(shù)陽(yáng)歷有28，29，30，31天，陰歷就要經(jīng)過計(jì)算得到，到了12個(gè)月后，年數(shù)自動(dòng)增加1，以此類推，顯示萬(wàn)年歷的現(xiàn)實(shí)。</p&

39、gt;<p><b>　　圖6 仿真圖</b></p><p><b>　　六、結(jié)論與心得</b></p><p>　　在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，分工合作，自主學(xué)習(xí)，通過對(duì)以前知識(shí)的補(bǔ)充和學(xué)習(xí)。較好的完成了作品，完成了本次課程設(shè)計(jì)的要求。在最初的設(shè)計(jì)中，，對(duì)于52單片機(jī)進(jìn)行了充分的了解，并與51相比較，了解了兩種單片機(jī)的不同，

40、并相互學(xué)習(xí)、相互討論、最終決定使用89C52單片機(jī)制作。電路的布局在軟件中進(jìn)行了期間排布，使得期間在板子上盡可能合理分配。程序編寫中，由于思路不清晰，開始時(shí)遇到了很多的問題，通過和同組員的討論，以及對(duì)大量書籍資料和論壇中成功的品進(jìn)行借鑒，明白了編程中的主要算法和實(shí)現(xiàn)，從而解決的大部分問題在本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中對(duì)于單片機(jī)功能及應(yīng)用有了充分了認(rèn)識(shí)。充分了解了單片機(jī)的應(yīng)用。并對(duì)只是進(jìn)行了補(bǔ)充學(xué)習(xí)在大量閱讀文獻(xiàn)資料后，感覺對(duì)單片機(jī)的了解還很少。

41、以后將及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版2006.02</p><p>　　2.張俊謨.單片機(jī)中級(jí)教程.北京航空航天大學(xué)出版2006.03</p><p>　　3.余發(fā)山.單片機(jī)原理及及應(yīng)用技術(shù)

42、.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社2003.12</p><p>　　4.楊凌霄.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社2004.08</p><p>　　5.何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京航空航天大學(xué)出版社2000.08</p><p>　　6.萬(wàn)光毅.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程.北京航空航天大學(xué)出版社2005.01</p><p>　　7.周航慈.單片機(jī)