單片機at89c51電子時鐘論文.doc

單片機電子時鐘 摘要：單片機 即單片微型計算機。（Single-Chip Microcomputer ）,是 集 CPU ,RAM ,ROM ,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化上和智能產(chǎn)品。時鐘，自從它被發(fā)明的那天起，就成為了人類的好朋友，但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，時鐘的應(yīng)用越來越廣范，人們對時間計量的精度要求也越來越高。怎樣讓時鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友再次煥發(fā)青春呢？這就要求我們不斷設(shè)計出新型的時鐘，來不斷滿足人們的日常生活需要。然而市場上的時鐘便宜的比較笨重，簡單實用的又比較昂貴。那么，有沒有一款既簡單實用價格又便宜的時鐘呢?我們課程設(shè)計小組設(shè)想：可不可以利用單片機功能集成化高，價格又便宜的特點設(shè)計一款結(jié)構(gòu)既簡單，價格又便宜的單片機電子時鐘呢？ 基于這種情況,我們課程設(shè)計小組成員多方查閱資料，反復(fù)論證設(shè)計出了這款既簡單實用，又價格便宜的單片機電子時鐘。關(guān)鍵詞：單片機 時鐘 計時第一章 系統(tǒng)設(shè)計要求1.1 基本功能（1）能夠顯示時分秒（2）能夠調(diào)整時分秒1.2 擴展功能（1）能夠任意設(shè)置定時時間（2）定時時間到鬧鈴能夠報警（3）實現(xiàn)了秒表功能第二章 硬件總體設(shè)計方案本次設(shè)計時鐘電路，使用了AT89C51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C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、顯示屏即可滿足設(shè)計要求。2.1系統(tǒng)功能實現(xiàn)總體設(shè)計思路此設(shè)計原理框圖如圖2-1所示，此電路包括以下四個部分：單片機，鍵盤，鬧鈴電路及顯示電路。鬧鈴電路51單片機獨立鍵盤數(shù)碼管顯示 圖2-1 設(shè)計原理框圖 經(jīng)多方論證硬件我們小組采用AT89C51單片機和7SED八位共陽極數(shù)碼管等來實現(xiàn)單片機電子時鐘的功能。詳細元器件列表如表2.1所示：表2.1 詳細元器件列表AT89c511片7SED八位共陽極數(shù)碼管1片NPN三極管1個104p電容6個30p電容2個10K電阻6個560歐姆電阻8個200歐姆電阻1個100歐姆電阻6個2.2各部分功能實現(xiàn)（1） 單片機發(fā)送的信號通過程序控制最終在數(shù)碼管上顯示出來。（2） 單片機通過輸出各種電脈沖信號來驅(qū)動控制各部分正常工作。（3） 為使時鐘走時與標(biāo)準(zhǔn)時間一致，校時電路是必不可少的，鍵盤用來校正數(shù)碼管上顯示的時間。（4） 單片機通過控制鬧鈴電路來完成 定時鬧鐘的功能。2.3系統(tǒng)工作原理設(shè)計的電路主要由四模塊構(gòu)成：單片機控制電路，顯示電路、鬧鈴電路以及校正電路。詳細電路功能圖如圖2-2： 圖2-2 詳細電路功能圖本設(shè)計采用C語言程序設(shè)計，使單片機控制數(shù)碼管顯示時、分、秒，當(dāng)秒計數(shù)計滿60時就向分進位，分計數(shù)器計滿60后向時計數(shù)器進位，小時計數(shù)器按“23翻0”規(guī)律計數(shù)。時、分、秒的計數(shù)結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示。當(dāng)計時發(fā)生誤差的時候可以用校時電路進行校正。設(shè)計采用的是時、分、秒顯示，單片機對數(shù)據(jù)進行處理同時在數(shù)碼管上顯示。2.4時鐘各功能分析及圖解2.4.1電路各功能圖解分析 （1） 時鐘運行圖仿真開始運行時，或按下key4鍵時，時鐘從12：00：00開始運行，其中key2鍵對分進行調(diào)整，key3對小時進行調(diào)整，key6可以讓時鐘暫停。時鐘運行圖如圖 2-3 所示： 圖2-3 時鐘運行圖（2）秒表計時圖當(dāng)按下key1鍵進入秒表計時狀態(tài)，key6是秒表暫停鍵，可按key4鍵跳出秒表計時狀態(tài)。如圖2-4： 圖2-4 秒表計時圖（3）鬧鈴設(shè)置圖及運行圖當(dāng)按下key5，開始定時，分別按key2調(diào)分，key3調(diào)時設(shè)置鬧鈴時間，然后按下key4鍵恢復(fù)時鐘運行狀態(tài)(圖2-5)當(dāng)鬧鈴設(shè)置時間到時，蜂鳴器將發(fā)出10秒中蜂鳴聲（圖2-6）。 圖2-5 鬧鈴時間設(shè)置圖 圖2-6 鬧鈴運行圖 該數(shù)字鐘是用一片AT89C51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P1.0P1.5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ag端，是控制輸出編碼,P3口接數(shù)碼管的18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)。2.4.2電路功能使用說明（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）；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；時加、分加鍵是在校準(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。第三章軟件總體設(shè)計方案3.1 主程序流程圖：開始定時器及中斷定時器初始化執(zhí)行時鐘秒表鬧鈴設(shè)定程序是否設(shè)定參數(shù)執(zhí)行顯示程序NY軟件程序從開始執(zhí)行，先通過初始化各個寄存器，經(jīng)過掃描按鍵來決定是否設(shè)定參數(shù)來執(zhí)行相應(yīng)功能的程序，進而在數(shù)碼管上顯示。如圖3-1： 圖3-1 主程序流程圖分?jǐn)?shù)值time.minute加1time.second歸零Tcount加1返回主程序?qū)崝?shù)值time1.boun加1time1.mintet歸零Time1.bour23時數(shù)值time1.hour歸零Tount1=100?秒數(shù)值time1.second加1second歸零執(zhí)行鬧鐘程序p0.0=1判斷時間與鬧鐘時間是否一致鬧鐘程序是否行完全Time1.second=60?Time.minute=60?恢復(fù)初值保護3.2 總中斷程序流程 圖3-2 中斷流程圖時間的顯示通過此中斷程序來控制，并且通過與設(shè)定的時間進行比較來判斷是否讓鬧鈴工作。程序中包含時間的設(shè)定，如設(shè)定tcount來使秒等工作，進而來控制分和時。如上圖圖3-2。A. 秒表中斷程序流程 秒表功能通過另一個程序來實現(xiàn)。通過保護主程序的數(shù)據(jù)來進行秒表功能。程序中需要設(shè)置秒表的具體顯示方法。如圖3-3： 恢復(fù)初值保護10ms計數(shù)器加1恢復(fù)初值保護秒計數(shù)器加1，10ms計數(shù)器歸零,即sec+,ms=0Sec60?Ms100?輸出字碼，中斷結(jié)束，返回上級主程序分計數(shù)器加1，秒計數(shù)器歸零，即minit+,sec=0 N Y N Y圖3-3秒表中斷程序流程圖B.按鍵程序流程圖3-4為時鐘和鬧鐘的調(diào)節(jié)，程序中通過掃描來判斷按鍵是否按下進行時間和鬧鐘的調(diào)節(jié)。程序初始化時十位歸零alarms【7】=0分時位歸零alarms4=0分十位歸零輸出時鐘時十位加一輸出鬧鐘時個位加一，延時輸出時鐘十位加一輸出時鐘十個位加一輸出時鐘分個位加一，延時輸出鬧鐘時分位加一輸出鬧鐘時十位加一輸出鬧鐘分個位加一，延時時十位歸零判斷標(biāo)志位是否為零Alarms42Alarms72Alarms【3】0Dat169Dat17Alarms69Dat139Dat142判斷標(biāo)志是否為零判斷時i加鍵是否按下判斷分加鍵是否按下圖3-4按鍵程序流程圖圖3-5為進入中斷和清零圖，程序中通過掃描來判斷按鍵是否按下進行執(zhí)行相應(yīng)的中斷來事實現(xiàn)相應(yīng)的功能。判斷分加鍵tminute是否按下，P1.1=0判斷秒表miaobiao1是否按下按下,P1.0=0，tgsdhPP1.0=0判斷清零鍵miaobiao2是否按下，P1.3=0進入秒表中斷，執(zhí)行秒表中斷程序返回上級主程序清零所有的計數(shù)器，各個顯示的字碼。圖3-5 中斷和清零程序流程圖3.3控制電路的C語言源程序根據(jù)流程圖，經(jīng)過認真分析得出控制電路的源程序如下：26#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define delay_time 3/*宏定義*/uchar k,dat=0,0,0,0,0,0,0,0;uint tcount,t,u;uchar dat1=0,0,0,0,0,0,2,1;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 SEG711=0xC0,/*0*/ 0xF9,/*1*/ 0xA4,/*2*/ 0xB0,/*3*/ 0x99,/*4*/ 0x92,/*5*/ 0x82,/*6*/ 0xF8,/*7*/ 0x80,/*8*/ 0x90,/*9*/ 0xBF,/*-*/ ;/*數(shù)字顯示數(shù)組*/sbit miaobiao1=P10;sbit tminute=P11;sbit thour=P12;sbit miaobiao2=P13;sbit alarm=P14;sbit P0_0=P00;sbit P1_5=P15;sbit P1_6=P16;sbit P1_7=P17;/*端口定義*/uchar ms=0;uchar flag=0;uchar sec=0;uchar minit=0;struct timeuchar second;uchar minute;uchar hour;time1; uchar n,i;void delay(n) while(n-)for(i=120;i0;i-); /*延時子程序*/ void modify(void) EA=0; if(thour=0) if(flag=0) dat16+;delay(280); if(dat169) dat16=0;dat17+;else if(dat171)&(dat163) dat17=0; dat16=0; if(flag=1) alarms6+;delay(300); if(alarms69) alarms6=0;alarms7+; if(alarms72) alarms7=0; dat6=alarms6; dat7=alarms7; if(tminute=0) if(flag=0) dat13+;delay(280); if(dat3=9) dat14+;dat13=0;if(dat145) dat14=0; if(flag=1) alarms3+;delay(300); if(alarms39) alarms4+;alarms3=0; if(alarms45) alarms4=0; dat3=alarms3;dat4=alarms4; if(miaobiao1=0)TR0=0;ET0=0;TR1=1;ET1=1; if(miaobiao2=0) TR0=1;ET0=1;TR1=0;ET1=0; dat20=0; dat21=0; dat23=0; dat24=0; dat26=0; dat27=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; dat0=0; dat1=0;dat2=10; dat3=0;dat4=0;dat5=10;dat6=0;dat7=0; EA=1;/*按鍵掃描*/void init(void)TMOD = 0x11; TH0 = 0xDB;TL0 =0xFF;TH1=0xDB;TL1=0xFF; ET0 = 1; /10msET1=1;/TR1=1; TR0=1; tcount=0;ms=0;sec=0;minit=0;EA = 1;/*初始化*/void test(void)for(k=0;k23) time1.hour=0; dat5=10; dat2=10; dat0=dat10; dat1=dat11; dat3=dat13; dat4=dat14; dat6=dat16; dat7=dat17; flag=0; P0=0x01;if(alarms7=dat17)&(alarms6=dat16)&(alarms4=dat14)&(alarms3=dat13)&(dat11=100) ms=0; sec+; dat23=sec%10; dat24=sec/10; if(sec=60) sec=0; minit+; dat26=minit%10; dat27=minit/10; dat5=10; dat2=10; dat0=dat20; dat1=dat21; dat3=dat23; dat4=dat24; dat6=dat26; dat7=dat27; EA=1; 第四章 課程設(shè)計結(jié)果分析此時鐘設(shè)計是利用protues仿真軟件進行仿真，基本上實現(xiàn)了課程設(shè)計要求實現(xiàn)的功能。硬件部分設(shè)置了的六個按鍵。當(dāng)按鍵一按下時，進入秒表顯示狀態(tài)，秒表開始計時，當(dāng)按鍵六按下時，秒表暫停；當(dāng)按鍵四按下時恢復(fù)到時間顯示功能；當(dāng)按鍵二按下時，進入調(diào)分狀態(tài)，按一次，分加一，60一循環(huán)；按鍵三按下時，進入調(diào)時狀態(tài)，按一次，時加一，60一循環(huán)；按鍵五按下時，進入鬧鈴設(shè)置功能，緊接著按下按鍵二和按鍵三進行時和分的設(shè)置，再按下按鍵4恢復(fù)顯示時間，當(dāng)顯示的時間和定時設(shè)置的時間一致時，蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，蜂鳴時間我們設(shè)置為10秒。另外，鬧鈴電路有音樂鬧鐘的擴展的功能(可以將蜂鳴器換成揚聲器再加一段音樂程序即可實現(xiàn))。調(diào)試階段，出現(xiàn)一些問題。比如，實際小時顯示到29才歸零，分鐘顯示到60才進一經(jīng)過軟件調(diào)試，以上問題均一一排除，結(jié)果達到預(yù)期目標(biāo)。但時間有限，部分?jǐn)U展功能不能及時實現(xiàn)，比如音樂鬧鈴。 第五章 總結(jié) 經(jīng)過一周的單片機課程設(shè)計，我組成員已基本完成課題要求。功能上基本達標(biāo)：時鐘的顯示，秒表顯示，定時功能，調(diào)時功能。時鐘顯示功能，精確度完全可以滿足日常生活顯示時間的需要；秒表功能，可以滿足比賽計時的需要；調(diào)時功能，方便快捷；定時功能準(zhǔn)確可靠，還有擴展成音樂鬧鐘的余地。硬件設(shè)施合乎要求，軟件設(shè)計可以配合硬件實現(xiàn)要求功能。但是由于時間比較短，出現(xiàn)部分不足：使用定時和秒表功能時時間顯示功能停止運行。經(jīng)討論只是軟件部分還不完善。不過，我們相信，如果時間充足，將軟件改進，我們完全可以很好實現(xiàn)所有功能。 另外，在本次設(shè)計的過程中，我們發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前沒有做過這樣的設(shè)計但通過這次設(shè)計我學(xué)會了很多東西，單片機課程設(shè)計重點就在于軟件算法的設(shè)計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我們覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事，比如寫一個程序看其功能很少認為編寫程序簡單，但到編的時候才發(fā)現(xiàn)一些細微的知識或低級錯誤經(jīng)常犯做不到最后常常失敗，所以有些東西只有學(xué)精弄懂并且要細心才行，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很