基于單片機控制的電子時鐘畢業(yè)設計論文

1、課題名稱：基于單片機的電子鐘的設計專業(yè)名稱： 自動化 單片機技術(shù)課程設計任務書一、設計題目：基于單片機的電子鐘的設計、基于單片機的頻率計的設計二、適用班級：自本04010403三、指導教師：四、任務與要求：1、本課題任務如下：（1）、基于單片機的電子鐘的設計設計一個具有特定功能的電子鐘。該電子鐘上電或按鍵復位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“p.”， 進入時鐘準備狀態(tài)；第一次按電子鐘啟動/調(diào)整鍵，電子鐘從0時0分0秒開始運行，進入時鐘運行狀態(tài)；再次按電子鐘啟動/調(diào)整鍵，則電子鐘進入時鐘調(diào)整狀態(tài)，此時可利用各調(diào)整鍵調(diào)整時間，調(diào)整結(jié)束后可按啟動/調(diào)整鍵再次進入時鐘運行狀態(tài)。（2）、基于單片機的頻率計的設計設

2、計一個能夠測量矩形波信號的頻率、周期、脈寬、占空比的頻率計。該頻率計上電或按鍵復位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“p.”， 進入測量準備狀態(tài)。按頻率測量鍵則測量頻率；按周期測量鍵則測量周期；按脈寬測量鍵則測量脈寬；按占空比測量鍵則測量占空比。2、本課題可選擇設計方案如下：（1）、基于單片機并行口的設計在at89s52的p0口和p2口上外接led數(shù)碼管顯示器，p0口作led數(shù)碼管顯示器的段控口，p2口作led數(shù)碼管顯示器的位控口，p1口外接四個按鍵a、b、c、d。（2）、基于單片機串行口的設計將at89s52的串行口擴展成并行口,外接led數(shù)碼管顯示器；p1口外接四個按鍵a、b、c、d。（3）、基于in

3、tel 8279的設計利用intel 8279芯片為at89s52擴展并行口,通過intel 8279外接led數(shù)碼管顯示器和四個按鍵a、b、c、d構(gòu)成的鍵盤。（4）、基于intel 8155的設計利用intel 8155芯片為at89s52擴展并行口,通過intel 8155外接led數(shù)碼管顯示器和四個按鍵a、b、c、d構(gòu)成的鍵盤。（5）、基于intel 8255的設計利用intel 8255芯片為at89s52擴展并行口,通過intel 8255外接led數(shù)碼管顯示器和四個按鍵a、b、c、d構(gòu)成的鍵盤。3、本課題基本要求如下：（1）、基于單片機的電子鐘的設計led數(shù)碼管顯示器顯示當前時間；

4、四個按鍵的功能：a鍵用于電子鐘啟動/調(diào)整；b鍵用于調(diào)時,范圍0-23,0為24點,每按一次時加1；c鍵用于調(diào)分,范圍0-59,0 為60分,每按一次分加1；d鍵用于調(diào)秒, 范圍0-59，0為60秒,每按一次秒加1；（2）、基于單片機的頻率計的設計led數(shù)碼管顯示器顯示被測信號的頻率、周期、脈寬、占空比；四個按鍵的功能：a鍵用于測量頻率；b鍵用于測量周期；c鍵用于測量脈寬；d鍵用于測量占空比；（3）、以上兩個課題可以任選其一或全選，學生也可以自定課題；（4）、編程語言：匯編或c51；（5）、計算機打印單片機技術(shù)課程設計說明書一份；（6）、設計時間：二周；（7）、實物制作或proteus仿真；（8

5、）、人員分組：一人一組或多人一組（不超4人）。五、單片機技術(shù)課程設計說明書正文主要內(nèi)容參照“單片機技術(shù)課程設計說明書正文主要內(nèi)容”文件。六、單片機技術(shù)課程設計說明書書寫格式 參照“單片機技術(shù)課程設計說明書書寫格式”文件。七、參考資料1、曹巧媛，單片機原理及應用m，北京：電子工業(yè)出版社，1997.7；2、趙秀珍，單永磊，單片微型計算機原理及其應用m，北京：中國水利水電出版社，2001.8；3、張毅剛，修林成，胡振江，mcs-51單片機應用設計m，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1990.8；4、張洪潤，蘭清華，單片機應用技術(shù)教程m，北京：清華大學出版社，1997.11；。5、李華，mcs-51系列

6、單片機實用接口技術(shù)m，北京：北京航空航天大學出版社，1993.8；6、陳景初，單片機應用系統(tǒng)設計與實踐m，北京：北京航空航天大學出版社；7、馬忠梅，單片機的c語言windows環(huán)境編程寶典m, 北京：北京航空航天大學出版社，2003.6； 8、李光飛,單片機c程序設計指導m,北京:北京航空航天大學出版社，2003.01 ；9、李光飛,單片機課程設計實例指導m,北京:北京航空航天大學出版社，2004.9。 電氣自動化教研室 2007年9月10日摘 要時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應用越來越廣。怎樣讓時鐘更好的為

7、人民服務，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設計出新型時鐘。 數(shù)字電子鐘的設計方法有多種，其中，利用單片機實現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，便于電子鐘功能的擴充，即可用該電子鐘發(fā)出各種控制信號，精確度高等特點，同時可以用該電子鐘發(fā)出各種控制信號。本文主要介紹用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法，本設計由單片機at89s52芯片和led數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘。與傳統(tǒng)機械表相比，它具有走時精確,顯示直觀等特點。它的計時周期為24小時，顯滿刻度為“23時59分59秒”，另外具有校時功能等特點。該電子鐘可以做到的功能：上電或按鍵復位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“

8、p.”進入時鐘準備狀態(tài)2.第一次按電子鐘啟動/調(diào)整鍵，電子鐘從0時0分0秒開始運行，進入時鐘運行狀態(tài)。再次按電子鐘啟動/調(diào)整鍵，則電子鐘進入時鐘調(diào)整狀態(tài)，此時可利用各調(diào)整鍵調(diào)整時間，調(diào)整結(jié)束后可按啟動/調(diào)整鍵再次進入時鐘運行狀態(tài)。通過設置的a、b、c、d四個鍵來調(diào)整運行，并且利用了8位led顯示時分秒。此電子鐘嚴格按照要求設計，最終達到預期的效果，能夠正確顯示“p”點以及時分秒的計時，算是一次比較成功的設計了。關(guān)鍵詞：電子鐘，單片機，匯編目 錄第1章 電子鐘功能及總體方案的介紹11.1電子鐘功能介紹11.1.1基本功能要求11.1.2擴展功能要求11.2總體方案介紹21.2.1計時方案21.2

9、.2鍵盤/顯示方案2第2章 電子鐘的工作原理32.1實現(xiàn)時鐘計時的基本方法32.2電子鐘的時間顯示32.3電子鐘的啟、停及時間調(diào)整3第3章 電子鐘原理圖及元件清單43.1電子鐘電路原理圖43.2元件清單4第4章 軟件系統(tǒng)設計54.1電子鐘程序流程框圖54.1.1主程序流程框圖54.1.2鍵掃子程序流程框圖64.1.3中斷服務程序流程框圖74.1.5顯示子程序流程框圖94.1.6加一子程序流程框圖104.2電子鐘總體程序清單11第5章 電子鐘的使用說明及調(diào)試運行195.1使用說明書195.1.1操作說明195.2電子鐘運行結(jié)果195.2.1待機195.2.2啟動195.2.3運行20第6章 誤差

10、分析21第7章 設計體會22教學建議23參考資料24附 錄25致 謝26第1章電子鐘功能及總體方案的介紹1.1電子鐘功能介紹1.1.1基本功能要求 可調(diào)整運行的電子鐘具有三種工作狀態(tài)：“p.”狀態(tài)、運行狀態(tài)、調(diào)整狀態(tài)。 （1）、“p.”狀態(tài)，依靠上電或按復位鍵進入，在此狀態(tài)下，按b、c、d鍵均無效，按a鍵有效，進入運行狀態(tài)； （2）、運行狀態(tài)，按奇數(shù)次a鍵進入，在此狀態(tài)下，按b、c、d鍵均無效，只有按a鍵有效，按下a鍵后，退出運行狀態(tài)，進入調(diào)整狀態(tài)； （3）、調(diào)整狀態(tài)，按偶數(shù)次a鍵進入，在此狀態(tài)下，按a、b、c、d鍵均有效。如按下a鍵，則退出調(diào)整狀態(tài)，進入運行狀態(tài)；按下b、c、d鍵，則分別對時

11、、分、秒加1，調(diào)整結(jié)束后必須按a鍵，即可退出調(diào)整狀態(tài)，進入運行狀態(tài)。基本功能要求： “p.”穩(wěn)定地顯示在led顯示器的最左端數(shù)碼管（led5）上，無a鍵按下（在“p.”狀態(tài)下，按下b、c、d鍵無效），則不進入電子鐘的運行狀態(tài)，繼續(xù)顯示“p.”。 按下a 鍵后，電子鐘以起始時間：00時00分00秒開始運行。 再次按下a 鍵后，電子鐘退出運行狀態(tài)，進入調(diào)整狀態(tài)，利用b、c、d鍵把電子鐘的顯示時間修改為當前實時時間，時間修改正確后可再次按下a鍵，電子鐘則退出調(diào)整狀態(tài)，進入運行狀態(tài)。 注意：每次按下b、c、d鍵，只允許加一，不允許連加。1.1.2擴展功能要求 （1）、在調(diào)整狀態(tài)下，按下b、c、d鍵，允

12、許連加，而a鍵無論在何種狀態(tài)下，均不允許連擊； （2）、時、分、秒的間隔符“?！币砸欢l率閃爍； （3）、時間顯示以“滅零”方式進行； （4）、可調(diào)整運行的電子鐘用兩個按鍵（例如：a鍵、b鍵）來控制。1.2總體方案介紹1.2.1計時方案利用at89s52單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能使讀者在定時/計數(shù)器的使用、中斷及程序設計方面得到鍛煉與提高，對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而對學好單片機技術(shù)這門課程起到一定的作用。1.2.2鍵盤/顯示方案at89s52的p0口和p2口外接由六個led數(shù)碼管(led5led0)構(gòu)成的顯示器

13、，用p0口作led的段碼輸出口，p2口作六個led數(shù)碼管的位控輸出線，p1口外接四個按鍵a、b、c、d構(gòu)成鍵盤電路。at89s52 是一種低功耗，高性能的cmos 8位微型計算機。它帶有8k flash 可編程和擦除的只讀存儲器（eprom），該器件采用atmel的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)上標準的80c51和80c52的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi)flash 集成在一個芯片上，可用與解決復雜的問題，且成本較低。簡易電子鐘的功能不復雜，采用其現(xiàn)有的i/o便可完成，所以本書中采用此的設計方案，結(jié)構(gòu)如圖1-1如示。11 at89s52電路顯示方框圖第2章電子鐘的工作原理2.1實現(xiàn)時鐘計時的基

14、本方法利用mcs-51系列單片機的可編程定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)時鐘計數(shù)。(1) 計數(shù)初值計算:把定時器設為工作方式1，定時時間為50ms，則計數(shù)溢出20次即得時鐘計時最小單位秒，而100次計數(shù)可用軟件方法實現(xiàn)。假設使用t/c0，方式1，50ms定時，fosc=12mhz。則初值x滿足（216-x）1/12mhz12s =50000sx=1553600111100101100003cb0h(2) 采用中斷方式進行溢出次數(shù)累計,計滿20次為秒計時（1秒）；(3) 從秒到分和從分到時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)。2.2電子鐘的時間顯示電子鐘的時鐘時間在六位數(shù)碼管上進行顯示，因此，在內(nèi)部ram

15、中設置顯示緩沖區(qū)共8個單元。 led8led7led6led5led4led3led2led137h36h35h34h33h32h31h30h時十位時個位分隔分十位分個位分隔秒十位秒個位2.3電子鐘的啟、停及時間調(diào)整電子鐘設置4個按鍵通過程序控制來完成電子鐘的啟、停及時間調(diào)整。a鍵控制電子鐘的啟、停；b鍵調(diào)整時；c鍵調(diào)整分；d鍵調(diào)整秒。第3章 電子鐘原理圖及元件清單3.1電子鐘電路原理圖電子鐘原理圖 (見附錄1)3.2元件清單電子鐘元件清單如表1所示：表1電子鐘元器件清單元件名稱規(guī)格型號數(shù)量（個）單片機at89s521顯示驅(qū)動芯片74ls24528位一體的共陽led顯示器7seg-mpx8-c

16、a-blue1晶振12mhz1電容33pf2電容22f1按鍵button5電阻0.2k1電阻1k1上拉電阻10k4限流電阻0.1k8排阻respack-8/10k1第4章軟件系統(tǒng)設計4.1電子鐘程序流程框圖4.1.1主程序流程框圖圖4-1主程序流程框圖 見圖4-1所示 4.1.2鍵掃子程序流程框圖 見圖4-2所示 圖 4-2 鍵掃子程序流程框圖程框圖4.1.3中斷服務程序流程框圖 見圖4-3所示 4-3中斷服務程序流程框圖4.1.4“p.”點顯示子程序流程框圖見圖4-4所示圖4-4 “p.”點顯示子程序流程框圖4.1.5顯示子程序流程框圖 見圖4-5所示4.1.6加一子程序流程框圖 見圖4-6

17、所示圖 4-6 加一子程序4.2電子鐘總體程序清單org 0000hajmp mainorg 000bhljmp intt0org 0030hmain: mov sp, #60h;確立堆棧區(qū) mov psw, #00h ; mov r0, #20h ;ram區(qū)首地址 mov r7, #5fh ;ram區(qū)單元個數(shù)ql: mov r0, #00h ;ram清零 inc r0 djnz r7, ql mov ip, #02h ;ip初始化，優(yōu)先定時器0 mov ie, #82h ;ie初始化， mov tmod, #01h ;定時器0方式1工作lcall pp;調(diào)p.子程序next: lcall k

18、ey ;按鍵檢測子程序 jbacc.0, runf ;a鍵按下運行 lcall disp ;調(diào)用顯示子程序 sjmp nextrunf: lcall outt;調(diào)傳送子程序 lcall time;開電子鐘jk: lcall disp;調(diào)用顯示子程序 lcall key ;按鍵檢測子程序 jz jk lcall ankey lcall disp ;調(diào)用顯示子程序 sjmp jk; p點顯示 ;pp: mov 37h, #12;p點編碼送寄存器 mov r0, #30h;p點編碼送寄存器 mov r7, #07hppp: mov r0, #10 inc r0 djnz r7, ppp ret; 鍵

19、掃子程序 ;key: lcall keys ;調(diào)鍵值處理子程序jz exit ;沒有鍵按下轉(zhuǎn)到返回 lcall disp lcall disp ;調(diào)顯示去抖動lcall keys jz exitmov b, 20h ;保存鍵值keysf: lcall keys ;調(diào)鍵值處理子程序jz keyy ;鍵釋放，轉(zhuǎn)到恢復鍵值lcall disp ;調(diào)顯示子程序延時ajmp keysf ;等到鍵釋放keyy: mov a, b ;鍵值送20h單元保存exit: ret ;返回keys:mov p1, #0ffh ;先向p1口寫1mov a, p1 ;p1口值送累加器acpl a ;a值取反anl a,

20、#0fh ;保存p1口的低4位mov 20h, a ;a值送20h保存ret; 鍵功能子程序 ;ankey: clr ea;關(guān)中斷check: jb tr0, yxz;判斷是否運行k0: cjne a, #01h, k1 ajmp run ;轉(zhuǎn)運行k1: cjne a, #02h, k2 ajmp key1 ;轉(zhuǎn)時調(diào)整k2: cjne a, #04h, k3 ajmp key2 ;轉(zhuǎn)分調(diào)整k3: cjne a, #08h, out ajmp key3 ;轉(zhuǎn)秒調(diào)整yxz: jb acc.0, stop ajmp outkey1: mov r0, #45h;時調(diào)整 lcall add1 clr c

21、 cjne a, #24h, outt acall clr0 ajmp outtkey2: mov r0, #43h;分調(diào)整 lcall add1 clr c cjne a, #60h, outt acall clr0 ajmp outtkey3: mov r0,#41h ;秒調(diào)整 acall add1 clr c cjne a,#60h,outt acall clr0; 傳送顯示數(shù)據(jù) ;outt: mov 30h,40h;秒顯示單元41h-42h mov 31h,41h mov 32h,#11 ; - mov 33h,42h ;分顯示單元43h-44h mov 34h,43h mov 35h

22、,#11 ; - mov 36h, 44h ;時顯示單元44-45h mov 37h, 45h retstop: clrtr0 ;關(guān)電子鐘并跳出 retrun: lcall time;運行電子鐘out: setb ea ;無鍵按下或完成功能跳出 ret; 運行電子鐘 ;time: setb ea mov tl0, #0b0h mov th0, #3ch ;3cb0h mov r4, #20 ;50ms，20次循環(huán) setb tr0 ;啟動定時器0 ret; 定時中斷 ;intt0: push accpush pswclret0clr tr0 mov tl0, #0b0h ;重新設定定時初值 m

23、ov th0, #3chsetb tr0 ;啟動定時器0djnz r4, outt0 ;1秒到addss:mov r4,#14h ;20次計數(shù) mov r0,#41h;秒十位 acall add1 ;加1程序 clr c cjne a,#60h,addmm ;1分到addmm: jc outt0 acall clr0 mov r0,#43h acall add1 ;加1程序 clr c cjne a,#60h,addhh ;1小時到addhh: jc outt0 acall clr0 mov r0,#45h acall add1 ;加1程序 clr c cjne a,#24h,hour ;1天

24、到hour: jcoutt0 acall clr0outt0:mov 30h,40h;秒顯示單元41h-42h mov 31h,41h mov 32h,#11 ; - mov 33h,42h ;分顯示單元43h-44h mov 34h,43h mov 35h,#11 ; - mov 36h, 44h ;時顯示單元44-45h mov 37h, 45h pop psw pop acc setb et0 reti; 時間清零子程序 ;clr0: clr a mov r0,a dec r0 mov r0,a ret; 加一子程序 ;add1: mov a,r0 ;取十位 dec r0 swap a

25、orl a,r0 ;組合十位與個位 add a,#01h ;加1 daa ;十進制調(diào)整 mov r3,a ;暫存 anl a,#0fh ;屏蔽十位 mov r0,a ;放入個位單元 mov a,r3 ;取值 inc r0 swap a anl a,#0fh ;屏蔽個位 mov r0,a ;放入十位單元mov a, r3;數(shù)值放入a中等待判斷 ret;顯示子程序 30h ;disp:mov r1, #30h ;顯示緩沖存儲單元首地址 mov r2, #80h ;從右至左顯示disp1:movp2, r2 ;送位控 mova, r1 movdptr, #tab movca, a+dptr movp

26、0, a;送段控 acalldl ;延時 mova, r2 jbacc.0, disp2 rra incr1 movr2, a ajmpdisp1disp2: rettab: db 0c0h, 0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,0ffh,0bfh,0ch dl:mov r6,#14h;顯示延時子程序dl1: mov r7,#19h ;dl2: djnz r7,dl2 djnz r6,dl1 retend第5章 電子鐘的使用說明及調(diào)試運行5.1使用說明書5.1.1操作說明(1) 時間顯示：電子鐘上電后,8個數(shù)碼管顯示初始狀態(tài)即最左邊的一個數(shù)碼管顯示p

27、.。如果未顯示p.，只需按一下復位鍵即可使其顯示出p.。按下a鍵后電子鐘進入自動計時狀態(tài)，電子鐘顯示00時00分00秒并開始運行。(2) 時間調(diào)整：若要進行時間調(diào)整，則需再次按下a鍵，進入時間調(diào)整狀態(tài)，然后分別按下b鍵調(diào)時，按下c鍵調(diào)分，按下d鍵調(diào)秒，按下b、c、d鍵并松開可使電子鐘的時，分，秒分別加一。調(diào)整好時間后，按下a鍵就可以回到調(diào)整好的時間為基礎的自動計時狀態(tài)。無論是在自動計時，還是在調(diào)整校正時，都可按下復位鍵使系統(tǒng)回到顯示p.的初始狀態(tài)。其中b鍵顯示范圍為0-23,0為24點；c，d鍵顯示范圍為0-59,0 為60分。5.2電子鐘運行結(jié)果5.2.1待機（如圖5-1所示）圖5-1 p.

28、顯示5.2.2啟動（如圖5-2所示） 圖5-2 啟動5.2.3運行（如圖5-3所示）圖5-3 運行第6章 誤差分析在調(diào)試運行過程中，在所有參數(shù)正確的情況下，我的結(jié)果仍出現(xiàn)運行緩慢情況。產(chǎn)生誤差的主要原因是我們用軟件計時，計時1秒是采用定時器的中斷服務程序。當電子鐘運行1秒，執(zhí)行中斷程序需要一定時間，這個時間就是所產(chǎn)生的誤差，這個誤差是不可避免的。同時,單片機工作也會受到環(huán)境的影響，比如溫度、濕度，以及其它電子設備的干擾。因此，應該讓電子鐘工作在適度溫度、干燥和電子干擾較少的環(huán)境下，還有一種方法就是采用實時時鐘芯片，這樣可以使誤差降低到最少。第7章 設計體會這次課程設計持續(xù)了幾周時間，開始一直就

29、想著等別人做出來再去請教別人，沒想到，自己做出來的人并不多，也沒有誰能夠幫我的，于是就和吳娟去圖書館借書自己琢磨。借了胡輝主編的單片機應用系統(tǒng)設計與訓練，細細閱讀了里面關(guān)于電子鐘設計的介紹，學到了蠻多知識的。后來在二班汪宇那里又弄來了王老師關(guān)于電子鐘設計的的課件包，借鑒了相當一部分內(nèi)容，不管怎么樣我也終于是自己搞定了。但是自己還是去認真再次學習了匯編語言的，還有熟練了proteus和keil軟件的運用，還用了蠻久沒用的protel99 se畫了電路原理圖，還更好的鍛煉了用visio畫流程圖。雖然大部分都是借鑒的，只是照著描描但自己還是用心去弄懂了。有時間還是會更多鍛煉的。感覺這些軟件都越來越順

30、手了。挺開心。發(fā)現(xiàn)自己真是不逼就不學的人啦。教學建議所謂的教學建議是第一次寫，也不知道應該寫些什么。只知道自己沒學好，也似乎不愛學這方面的東西。王老師您是個好老師，雖然我感覺您上學期的教學比這學期的吸引人，當然這其中的大部分的原因也都是因為這學期時間太松，加上我們這些大四學生太放任自流了的原因吧。如果要我提出建議，我想，以下這些不成熟也沒條理性可言的語句就算是我的所謂“建議”吧。教學，教與學，本來就時老師與學生的互動。老師教得再好，學生沒去認真有什么用處？所以我覺得一個好老師可能應該更多的去帶動學生去學，勾起學生學習的興趣。雖然王老師您在這方面已經(jīng)下了很多功夫，但似乎成效并不大，適得其反，一部分根本不想學的人反而還覺得您逼迫得太緊了，對您意見頗多。形成了這樣的局面，我想也不時您所希望見到的，所以為什么您