單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--電子時鐘

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文檔簡介

1、　　單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)　　專業(yè)：電氣工程及其自動化　　班級：電氣1001班 　　姓名： 　　學(xué) 號：

2、指導(dǎo)教師： 　　2013 年 3 月 7 日　　摘要　　此設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心控制元件，與數(shù)碼管和蜂鳴器和按鍵結(jié)合，在應(yīng)用C語言來實(shí)現(xiàn)電子時鐘的顯示和調(diào)制功能。本次設(shè)計(jì)運(yùn)用了KEIL和Protues仿真軟件來進(jìn)行調(diào)試，并給出了完整的設(shè)計(jì)

3、電路和KEIL程序代碼，并畫出了編程的邏輯流程圖。通過調(diào)試和運(yùn)行，最終完成了一個完整的電路仿真，其功能是實(shí)現(xiàn)時間和日歷的現(xiàn)實(shí)并且都能進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，同時還能進(jìn)行鬧鈴的設(shè)置并在達(dá)到預(yù)定的時間時鬧鈴。　　一、電子時鐘功能概述　　本次電子時鐘作品分由單片機(jī)部分、數(shù)碼管顯示部分、按鍵部分和蜂鳴器電路相互連接組成。這樣硬件部分就組成了一個電子時鐘的基本完整的電路。

4、電子時鐘的工作過程是：接通電源時時鐘開始工作，時鐘分為三個狀態(tài)：正常計(jì)時、顯示日歷、顯示鬧鈴，分別按下鬧鈴按鍵和日歷按鍵就可以顯示當(dāng)前的日歷和設(shè)置的鬧鈴時間。在這三個狀態(tài)下按下設(shè)置鍵就可以對相應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，同時對應(yīng)的數(shù)碼管位開始閃爍，當(dāng)按下調(diào)時鍵時就可以對相應(yīng)的位進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)再次切換相應(yīng)的功能時數(shù)碼管就停止閃爍，同時設(shè)置完成。當(dāng)時間到達(dá)鬧鈴設(shè)置時間視蜂鳴器就會響起并響一分鐘結(jié)束。<b&

5、gt;　　二、硬件電路和資料　　1、AT89C51單片機(jī)　　本設(shè)計(jì)采用 Atmel公司生產(chǎn)的單片機(jī)AT89C51實(shí)現(xiàn)主要功能, AT89C51 的引腳圖如2-1所示: 　　圖2-1 單片機(jī)的引腳　　各引腳功能情況為:

6、;　　Vcc：供電電壓。 　　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門流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。　　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

7、可接收，輸出4TTL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)部上拉的緣故。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(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。　　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

8、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口功能引腳簡介： 　　P3.0:RXD（串行口輸入） 　　P3.1:TXD（串行口輸出） 　　P3.2:INT0（外部中斷0） <

9、;p>　　P3.3:INT1（外部中斷1） 　　P3.4:T0（定時器0外部脈沖輸入） 　　P3.5:T1（定時器1外部脈沖輸入） 　　P3.6:WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 　　2、LED數(shù)碼管<

10、p>　　為了節(jié)省I/O口的使用，本設(shè)計(jì)采用的是動態(tài)顯示，其工作原理為：采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示的頻率較高時，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象。將所有LED的段選線并聯(lián)在一起，由一個八位I／O口控制，而位選線分別由相應(yīng)的I／O口線控制。其中一個控制段選碼，另一個控制位選。動態(tài)顯示器電路如圖2-2所示。　　圖2-2 八位LED動態(tài)顯示電路<

11、p>　　3、獨(dú)立鍵盤　　利用4個自復(fù)式常開按鈕開關(guān)作為功能鍵，KEY0~KEY3分別為設(shè)置、調(diào)時、鬧鈴、日歷三、硬件電路設(shè)計(jì)圖。　　三、總體電路設(shè)計(jì)　　圖3-1 總體電路圖

12、　　四、程序流程圖　　根據(jù)以上硬件電路和單片機(jī)控制原理，搭建編程思路，程序流程圖如圖4-1所示：　　圖4-1 程序流程圖　　五、仿真及其結(jié)果　　仿真方法是：

13、;　　(1)在Keil C51仿真軟件下創(chuàng)建項(xiàng)目，并把上述源程序添加到項(xiàng)目中，通過編譯產(chǎn)生一個".hex"為后綴的文件，此文件就是用于燒寫到Proteus軟件中AT89C51芯片的文件，參考文獻(xiàn)[2]。 　　(2)把生成的".hex"為后綴的文件添加到Proteus軟件中繪制的AT89C51芯片中作為控制程序。

14、　　(3)在Proteus軟件仿真電路圖中點(diǎn)擊左下角的運(yùn)行按鈕，電子時鐘就會開始計(jì)時，并顯示如圖所示：　　圖5-1 顯示時間　　圖5-2 顯示鬧鈴　　圖5-3 顯示日期</p&

15、gt;　　六、總結(jié)　　本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，運(yùn)用Proteus仿真軟件來實(shí)現(xiàn)整個設(shè)計(jì)流程，借助其功能強(qiáng)大的仿真系統(tǒng)對設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時仿真，以檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性與合理性，并可以根據(jù)仿真電路圖制作硬件電路，這種設(shè)計(jì)具有傳統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)方法所無法比擬的優(yōu)越性。設(shè)計(jì)整體性好、人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字顯示控制的智能化。<

16、/p>　　七、參考文獻(xiàn)：　　[1] 周潤景．基于 Proteus的電路與單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.　　[2] 金炯泰，金奎煥．如何使用KEIL8051C編譯器[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.<p&g

17、t;　　[3] 程相波，衛(wèi)安軍．基于MCS-51單片機(jī)的八路搶答器設(shè)計(jì)方法研究文獻(xiàn)名[J]．北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007（2）．　　[4] 張齊．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)———基于 C 語言編程[M] .北京: 電子工業(yè)出版社,2004. 　　[5] 潘永雄．新編單片機(jī)與應(yīng)用[M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社,2003.

18、　　八、附錄：　　完整C語言代碼如下：　　#include <reg52.h>　　#define uint unsigned int　　#define uchar unsigned char</p&

19、gt;　　uint numwe,tt,t,numdu,set,aclock,rili;　　unsigned long int time,time1=0;　　unsigned long int second,minute,hour,year=2012,month=12,day=31;　　uch

20、ar code du[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,　　0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};　　uchar code we[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

21、　　uchar Mth[13]={0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};//每月對應(yīng)的天數(shù)　　uchar YMth[13]={0,2,9,2,1,2,1,2,2,1,2,1,2};　　sbit dula=P2^0;　　sbit wela=P2^1;

22、　　sbit KEY0=P3^2;//選位　　sbit KEY1=P3^1;//加一　　sbit KEY2=P3^0;//設(shè)鬧鈴　　sbit KEY3=P3^3;　　sbit beep=P2^2;//響鈴　　v

23、oid Delay(uint del);//延時程序　　void Display(uint sd,uint mm,uint hy);//顯示程序　　void add();//加一　　void alarmclock();//鬧鐘　　void init();//初始化<

24、/p>　　int clock();//計(jì)算時間　　void Calender();//計(jì)算日期　　void main()　　{　　P2=0xff;

25、　　init();　　while(1){　　add();　　if(rili==1)//分日歷和時間顯示　　Display(day,mon

26、th,year);　　else　　Display(second,minute,hour);　　alarmclock();　　}　　}&l

27、t;/b>　　void Display(uint sd,uint mm,uint hy)　　{int y0,y1,y2;　　if(rili==1)　　{　　y0=hy/1000,y1=

28、hy%1000;y2=hy%100;　　}　　for(numwe=0;numwe<8;numwe++)　　{　　P0=0xff;

29、　　wela=1;　　P0=we[numwe];　　wela=0;　　P0=0xff;　　dula=1;

30、;　　switch(numwe)　　{　　case 0:　　P0=(tt==1&set==1)?0x00:(rili==1)?du[y0]:du[hy/10];break;</p&g

31、t;　　case 1:　　P0=(tt==1&set==2)?0x00:(rili==1)?du[y1/100]:du[hy%10];break;　　case 2:　　P0=(rili!=1)?0x40:(t

32、t==1&set==3)?0x00:du[y2/10];break;　　case 3:　　P0=(tt==1&set==4)?0x00:(rili==1)?du[hy%10]+0x80:du[mm/10];break;　　case 4:<

33、;/b>　　P0=(tt==1&set==5)?0x00:(rili==1)?du[mm/10]:du[mm%10];break;　　case 5:　　P0=(rili!=1)?0x40:(tt==1&set==6)?0x00:du[mm%10]+0x8

34、0;break;　　case 6:　　P0=(tt==1&set==7)?0x00:du[sd/10];break;　　case 7:　　P0=(tt==1&set==8)?0x0

35、0:du[sd%10];break;　　}　　dula=0;　　Delay(5);　　}&

36、lt;p>　　}　　void init()//初始化　　{　　wela=0;　　dula=0;

37、　　TMOD=0x01;//設(shè)置定時器0為工作方式1　　TH0=(65536-50000)/256;//定時器高八位//定時5ms　　TL0=(65536-50000)%256;//定時器低八位　　IE=0x8f;//開啟中斷　　TCON=0x15;

38、//啟動定時器及工作方式　　}　　int clock()//計(jì)算時間　　{　　if(t==10|t==20) tt=!tt;//閃爍標(biāo)志位

39、;　　if(t==20)　　{　　t=0;　　if(!(set!=0&aclock==0))　　time++;

40、　　if(time>=time1&time<time1+60)　　beep=0;　　else　　beep=1;　　C

41、alender();　　if(aclock==0)　　{　　second=time%60;　　minute=(time%3600)/60;　　hour=time/3600;

42、　　if(hour==24)　　{　　time=0;　　hour=0;　　}

43、　　}　　else　　{　　second=time1%60;　　minute=(time1%3600)/60;&

44、lt;p>　　hour=time1/3600;　　if(hour==24)　　{　　time=0;　　hour=0;<p

45、>　　}　　}　　}　　}　　void Delay(uint del)&

46、lt;b>　　{　　uint i,j;　　for(i=0; i<del; i++)　　for(j=0; j<100; j++);　　}

47、　　void timer0() interrupt 1//定時器0中斷　　{　　TH0=(65536-50000)/256;//定時器高八位//定時5ms　　TL0=(65536-50000)%256;//定時器低八位

48、;　　t++;　　clock();　　}　　void settime() interrupt 0//it0　　{<

49、;/p>　　if(KEY0==0)　　{　　Delay(2);　　if(KEY0==0)　　{if(rili!=1)　　{i

50、f(set==2|set==5) set=set+2; else set++;}　　else　　set++;　　if(set==9)　　{set=0;t=0;}<

51、;p>　　//while(!KEY0);　　}　　}　　}　　void calendar() interrupt 2//日歷&l

52、t;p>　　{　　if(KEY3==0)　　{ 　　Delay(2);　　if(KEY3==0)　　ril

53、i=!rili;　　set=0;aclock=0;　　}　　}　　void Calender()//計(jì)算日歷　　{&

54、lt;/p>　　if(time==86400)　　{　　day++;　　if((year%4==0&year%100!=0)|(year%400==0))

55、Mth[2]=29;　　else　　Mth[2]=28;　　if(day>Mth[month])　　{　　day=1;</b

56、>　　month++;　　if(month>12)　　{month=1;　　year++;}<b&

57、gt;　　}　　}　　}　　void add()//自加一　　{　　int ge,ge1,ge2

58、,shi,shi1,shi2,bai2,qian2;　　if(rili==1)　　{　　ge=day%10;ge1=month%10;ge2=year%10;　　shi=day/10;shi1=month/10;shi2=year%1

59、00/10;　　bai2=year%1000/100;qian2=year/1000;　　}else　　{　　ge=second%10;ge1=minute%10;ge2=hour%10;<

60、/p>　　shi=second/10;shi1=minute/10;shi2=hour/10;　　}　　if(KEY1==0)　　{　　Delay(2

61、);　　if(KEY1==0)　　{　　if(rili==1)　　{　　if((year%4==0&year%100!=0)|

62、(year%400==0)) 　　YMth[2]=10;　　else　　YMth[2]=9;　　switch(set)　　{<

63、;p>　　case 1:qian2=(qian2+1)%10;break;　　case 2:bai2=(bai2+1)%10;break;　　case 3:shi2=(shi2+1)%10;break;　　case 4:ge2=(ge2+1)%10;break;

64、case 5:shi1=(shi1+1)%2;break;　　case 6:ge1=(shi1==1)?(ge1+1)%3:(ge1+1)%10;break;　　case 7:shi=(month==2)?(shi+1)%3:(shi+1)%4;break;　　case 8:ge=(shi==3)?(ge+1)%

65、YMth[month]:(month==2)?(ge+1)%YMth[2]:(ge+1)%10;break;　　}　　year=qian2*1000+bai2*100+shi2*10+ge2;　　month=shi1*10+ge1;

66、　day=shi*10+ge;　　}else　　{　　switch(set)　　{　　case 1: shi2=(s

67、hi2+1)%3;break;　　case 2: ge2=(ge2+1)%4;break;　　case 4: shi1=(shi1+1)%6;break;　　case 5: ge1=(ge1+1)%10;break;　　case 7: shi=(shi+1)%6;bre

68、ak;　　case 8: ge=(ge+1)%10;break;　　}　　second=shi*10+ge; minute=shi1*10+ge1;hour=shi2*10+ge2;　　if(aclock==0)

69、　　time=hour*3600+minute*60+second;　　else　　time1=hour*3600+minute*60+second;　　}　　while(!K

70、EY1);　　}　　}　　}　　void alarmclock()//設(shè)置鬧鈴　　{</b&

71、gt;　　if(KEY2==0)　　{　　Delay(2);　　if(KEY2==0)　　{

72、　　while(!KEY2);　　aclock=1;　　rili=0;　　set=0;　　while(1)</b&g

73、t;　　{　　if(rili==1)　　Display(day,month,year);　　else　　Display(second,minute,hou

74、r);　　add();　　if(KEY2==0)　　{　　while(!KEY2);　　aclock=0;</

75、p>　　set=0;　　break;　　}　　}　　}

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