單片機電子鐘設(shè)計任務(wù)書.

1、一、課程設(shè)計的主要內(nèi)容和要求 1二、實現(xiàn)原理等知識的介紹22.1電子時鐘的設(shè)計2.2單片機識的相關(guān)知識三、系統(tǒng)的總體方案設(shè)計說明；3.1總體設(shè)計方案3.2總設(shè)計原理框圖四、具體實現(xiàn)步驟的設(shè)計說明；五、單片機系統(tǒng)程序的編制；六、測量過程的操作說明，原始測量數(shù)據(jù)的記錄七、結(jié)論及存在問題；八、心得體會總結(jié)；九、參考文獻。一、主要內(nèi)容和要求1主要內(nèi)容：設(shè)計一個數(shù)字式電子鐘，它具有時，分,秒的計時功能，可以通過鍵盤 進行時間設(shè)定，并且將時間顯示在LED數(shù)碼管上。用按鍵設(shè)定時鐘的時、 分、秒, 用掃描方式動態(tài)顯示。時鐘用定時中斷方式工作 ，單片機晶體震蕩器頻 率 11.0592Mhz.?？蛇x做雙機通信實驗

2、,實現(xiàn)子母鐘功能,即由其中一臺做時鐘,另一 臺采集時鐘值并顯示。2對于基本題目要求是用按鍵設(shè)定時鐘的時、 分、秒。要求用4鍵方式，即選擇、力卩、減、確認(rèn)鍵, 選擇鍵用于選擇修改起始時、分、秒值，每按一次,被修改數(shù)碼管順序移動并閃 爍。 用+,-鍵修改數(shù)值，確認(rèn)鍵確定修改結(jié)束。a用掃描方式動態(tài)顯示時、分、秒，第2, 4數(shù)碼管加小數(shù)點，并且要求第4數(shù)碼 管小數(shù)點每秒閃爍一次。b時鐘用定時中斷方式工作。 注意單片機晶體震蕩器頻率是11.0592Mh z.。c可選做雙機通信實驗，實現(xiàn)子母鐘功能，即由其中一臺做時鐘，另一臺采集時鐘 值并顯示。二、實現(xiàn)原理等知識的介紹2.1電子時鐘的相關(guān)知識1電子時鐘簡介

3、電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相 比,它具有走時準(zhǔn)確、 顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。 隨 著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合都用到電子時鐘。2電子時鐘的基本特點現(xiàn)在高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英 鐘、石英表都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便,不需要經(jīng)常調(diào) 試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED數(shù)碼管代替指針 顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示 時間的功能,還可以 進行時和分的校對，片選的靈活性好。3電子時鐘的工作原理該電子時鐘由89

4、C51, MAX232, LED數(shù)碼管等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū) 動電 路,由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六 十分鐘為一小時。用按鍵設(shè)定時鐘的時、分、秒。通過四個按鍵即選擇、加、減、確認(rèn)鍵，選擇鍵用于選擇修改起始時、分值，每按一次，被修改數(shù)碼管順序移動并 閃爍。用+,-鍵修改數(shù)值，確認(rèn)鍵確定后秒位清零，修改結(jié)束。2.2單片機的相關(guān)知識1單片機簡介單片機全稱為單片機微型計算機（Single Chip Microsoftcomputer。從應(yīng)用領(lǐng) 域 來看，單片機主要用來控制，所以又稱為微控制器（Microcontroller Unit或嵌入式控制 器。單片

5、機是將計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機。2單片機的發(fā)展史3 4位單片機1975年，美國德克薩斯儀器公司首次推出 4位單片機TMS-1000;此后，各個計算 機公司競相推出四位單片機。日本松下公司的MN1400系列,美國洛 克威爾公司的PPS/1系列等。四位單片機的主要應(yīng)用領(lǐng)域有:PC機的輸入裝 置，電池充電器，運動 器材，帶液晶顯示的音/視頻產(chǎn)品控制器，一般家用電器的控制4 8位單片機1972年，美國Intel公司首先推出8位微處理器8008并于1976年9月率先推出 MCS-48系列單片機。在這以后，8位單片機紛紛面市。例如，莫斯特克和仙童公司 合作生產(chǎn)的3870系列,摩

6、托羅拉公司生產(chǎn)的6801系列等。隨著集成 電路工藝水平 的提高，一些高性能的8位單片機相繼問世。例如，1978年摩托羅拉公司的MC6801 系列及齊洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。這類單片機的 尋址能力達64KB，片內(nèi)ROM容量達4-8KB ,片內(nèi)除帶有并 行10 口外，還有串行10 口，甚至還有AD轉(zhuǎn)化器功能。8位單片機由于功能 強,被廣泛用于自動化裝 置、智能儀器儀表、智能接口、過程控制、通信、家用電器等各個領(lǐng)域。5 16位單片機1983年以后，集成電路的集成度可達幾十萬只管/片，各系列16位單片機紛紛面 市。這一階段的代表產(chǎn)品有1983年Intel公司推出的

7、MCS-96系列,1987年Intel推 出了 80C96美國國家半導(dǎo)體公司推出的 HPC16040, NEC公司推出的783XX系列 等。16位單片機主要用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，便攜式設(shè)備等場合。6 32位單片機隨著高新技術(shù)只智能機器人，光盤驅(qū)動器，激光打印機，圖像與數(shù)據(jù)實時處 理,復(fù) 雜實時控制，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展,20世紀(jì)80年代末推出了 32位單片機, 如Motorlora公司的MC683XX系列，In tel的80960系列，以及近 年來流行的ARM 系列單片機。32位單片機是單片機的發(fā)展趨勢，隨著技術(shù)的發(fā)展及開發(fā)成本和產(chǎn)品 價格的下降，將會與8位單片機并駕齊驅(qū)。7 6

8、4位單片機近年來,64位單片機在引擎控制，智能機器人，磁盤控制,語音圖像通信，算法密集 的實時控制場合已有應(yīng)用,如英國Inmos公司的Transputer T800是高性能的64位單片機。2.2.3單片機的特點1單片機的存儲器ROM和RAM時嚴(yán)格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲器，只存 放程序，固定常數(shù),及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放用 戶數(shù) 據(jù)。2采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制需要，單片機有更強的邏輯控制能力，特別是單片機具有很強的位處理能力3單片機的I/O 口通常時多功能的。由于單片機芯片上引腳數(shù)目有限，為了解決實際引腳數(shù)和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法，引

9、腳處于 何種功 能，可由指令來設(shè)置或由機器狀態(tài)來區(qū)分。4單片機的外部擴展能力很強。在內(nèi)部的各種功能部件不能滿足應(yīng)用的需求時,均可在外部進行擴展，與許多通用的微機接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 帶來了很 大的方便。224數(shù)碼管顯示工作原理LED數(shù)碼管分共陽極與共陰極兩種，其工作特點是，當(dāng)筆段電極接低電平，公共陽 極接高電平時,相應(yīng)筆段可以發(fā)光。共陰極 LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二 極管的陰極（負極短接后作為反映出半導(dǎo)體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵（GaP、砷化傢（GaAs、磷砷化傢（GaAsP、氮化傢（GaN等其中氮化傢可發(fā)藍光。 發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關(guān)，還與所摻雜質(zhì)有關(guān)，因此用同

10、一種管芯材料可以制成 發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼 管。其他顏色LED數(shù)碼管的光譜曲線形狀 與之相似僅入，值不同。LED數(shù)碼管的產(chǎn)品中，以發(fā)紅光、綠光的居多、這兩種顏 色也比較醒目。LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的 PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)導(dǎo)通時,依靠少數(shù)載 流子的注 人及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向?qū)ㄖ?正向電流近 似于零,筆段不發(fā)光。當(dāng)電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升,筆 段發(fā)光。因此，LED數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度L（單位是cd /m2與正 向電流IF有關(guān)，用公式表 示:L=KIF即亮度與正向電流成正比。LED的正向電壓U ,則與正向電流以

11、及管芯材料有 關(guān)。使用LED數(shù)碼管時，工作電流一般選10mA左右 /段，既保證亮度適中，又不會損壞 器件。三、系統(tǒng)的總體方案設(shè)計說明3.1總體設(shè)計方案本次設(shè)計時鐘電路，使用了 ATC89C52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，同時使用匯編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：按鍵、芯片、揚聲器、LED數(shù)碼管即可滿 足設(shè)計要求。3.2總設(shè)計原理框圖如下圖所示：四、具體實現(xiàn)步驟的設(shè)計說明4.1電路設(shè)計原理說明本設(shè)計電路，硬件部分共由五個模塊組成：按鍵模

12、塊、復(fù)位電路模塊、晶振 電路 模塊、發(fā)聲模塊、時間顯示模塊。晶振電路模塊負責(zé)給單片機提供時鐘周期。復(fù)位單路模塊負責(zé)上電后自動復(fù)位，或按鍵后強制復(fù)位。上電后，由單片機內(nèi)部定時器 計時，同時通過動態(tài)顯示函數(shù)自動將時分秒顯示到數(shù)碼管上。與此同時，按鍵掃描函數(shù)，一直掃描按鍵引腳狀態(tài)，一旦掃描到按鍵被按下，即進入相應(yīng)的功能函數(shù)。4.2各部分電路說明1按鍵模塊按鍵模塊如圖所示K1在該模塊中，采用四個按鍵作為電子時鐘的控制輸入，通過按鍵來實現(xiàn)時鐘 的 時間設(shè)置功能。電路中將四個按鍵的一端接公共地 ，而單片機的P2 口默認(rèn)為 高電 平,一旦按鍵被按下，則該按鍵對應(yīng)的額管腳被拉低，通過軟件掃描按鍵即 可知道用

13、戶所要實現(xiàn)的功能，調(diào)用相應(yīng)的按鍵子程序來完成該操作。2單片機的復(fù)位電路單片機的復(fù)位電路，如圖所示國按鍵模塊圖單片機的復(fù)位電路當(dāng)MCS-5I系列單片機的復(fù)位引腳 RST（全稱RESET出現(xiàn)2個機器周期以上的 高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán) 復(fù) 位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或 開關(guān) 復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電后，保持RST 一段高電 平時間。3單片機的晶振電路單片機的晶振電路，如圖所示圖單片機的晶振電路石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間，等效為一個并聯(lián)諧振回路，振蕩 頻率應(yīng)該是石英晶體

14、的并聯(lián)諧振頻率。晶體旁邊的兩個電容接地，實際上就是電容 三點式電路的分壓電容，接地點就是分壓點。 以接地點即分壓點為參考點，振蕩引 腳的輸入和輸出是反相的，但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來看，形成一個正反 饋以保證電路持續(xù)振蕩。4發(fā)聲模塊圖發(fā)聲指示模塊發(fā)聲模塊由蜂鳴器、電源、8550三極管、限流電阻組成。蜂鳴器由 PNP三 極管驅(qū)動，當(dāng)BZ管腳為高時，三極管be級沒電壓差，三極管截止；反之，三極管導(dǎo)通，有 電流流經(jīng)蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)聲。5時間顯示模塊時間顯示模塊如圖所示TWJISM310 a y V210 a y V3_1+VA+VAF e/D+VSM19 h / 7LTS36O7 dpy e+

15、V .AJ r/弋1J*D+LTS3fi0SVJ2I.IS3N'LI S36()圖時間顯示模塊時間顯示部分的電路也很簡單，由五個一位的共陰8段數(shù)碼管、五盞發(fā)光二極管組成。在顯示過程中,單片機將要顯示的數(shù)字傳遞給 89C52芯片，同時通過位選選通要顯示的數(shù)碼管。五、單片機系統(tǒng)程序的編制5.1程序設(shè)計ORG 0000HLJMP START ;轉(zhuǎn)初始化ORG 000BHLJMP PGT0 ;T0 中斷入口ORG 0033HSTART:DIS1 EQU 30HDIS2 EQU 31HDIS3 EQU 32HDIS4 EQU 33HDIS5 EQU 34HDIS6 EQU 35HDISXS EQ

16、U 36HDISFZ EQU 37HDISMZ EQU 38HMS500 EQU 39HK1 BIT P3.2K2 BIT P3.3K3 BIT P3.4K4 BIT P3.5BDP BIT 01Hbd BIT 02HMOV SP,#50H ;初始化程序MOV P0,#0FFHMOV P1,#0FFHMOV P2,#0FFHMOV P3,#0FFHMOV TMOD,#01H ;定時器T0工作于方式1MOV TH0,#4CH ;定時器初值MOV TL0,#05HMOV IE,#82HMOV R3,#10SETB TR0MOV DIS1,#00H ;清顯示緩沖區(qū)MOV DIS2,#00HMOV D

17、IS3,#00HMOV DIS4,#00HMOV DIS5,#00HMOV DISXS,#12 ;初始化時間為 12:30:00 MOV DISFZ,#30MOV DISMZ,#0MOV MS500,#0MAIN:;主程序jnb k2,d1jnb k3,d2jnb k4,d3jnb k1,d4d1: Ijmp sendd2: ljmp sendd3: ljmp sendd4: j nb k1,qu1qu1:lcall soundajmp god1k1dd: jb k2,k2ddIcall ys10msIwlSlIKIsRfd dlH!&flM： IO|UnLDta. dix±

18、iEH«. K tbjtilHili:FImw 斗 WLttiHT4JvijtCEDVd.AArt 1 i-D< -flMbliz.1m 帥4HHPdlu& irnQJIK I1 J*grr島 KdgA1：Wft*DTTI.HKUBAlWTTtL2ddLjb UbJdiKHra_*liBtllICtfiKaj槨Diduaddh2.«. dEsisFTR Zr ”*. VO訃沖律M IBWd lSRL GtptbF： 1kFijui.LELJWHdbedliJitdr-JPVjjaCn9曲 k-.kfeddKI盟1 啊 IF|ca|wJHmm1T1MLLffil

19、UUlIBIHMrrl. di： afflt, H£b|l呎：KITN.AlcaHLn!：RthK2_0dl tf 3. hMilUR 1 JVll-gK工bfl;IQFL *B#4lWI> Aiflittl.llF；-t1 W1ULLifle-1 wjjsiS虬寧心卅k2 -J*lI tjhLrr：caJIBBtb6IttllMTXltelb虻3PKX泄e-tort-a. HCCh tiH片tar*ilui&檔a*i itlJ-iwntH】應(yīng)Ite|dC二dlEti動：Kirtb DE. IUQtJ liKsvi jl1 WJj»Cill:J w3lI.3糧

20、d： iibiiaJ Mt1J44Wit、Ed槪TV prveitKiaj* 第曲砧W耐1鈿闿»K4rtBW福邙亀醇堂JirHI% A.IM il R*m輯rtii帝存蠡車g盅；n性盯科FtLA祜H *IOFLvOffETV跡対皿 lYUEajtHTCLRnt梵碎©卄恥twrEa »Z'. mj-H 1' H* «r|PtriiTd召Nti豐皆悼卅時哥也怕髦it宿抽rpTS.aWPLtlEllJMMHCm助MATin：血住K13vnin tnHhT*i陀1ftt4 UKllim：A ! ESU72 Fs.liuaiCGnibn 1Tfil

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25、嘩朮水眾水*事DJNZR6, D9SOUND: MOVR人#228DJNZR5, D8SDL1： CPLF3.7RETMOVR6, #OFFHENDSDLO: DJNZ R6, SDLODJNZ R7fSDL1RET木*：）£木木*:k農(nóng)水堆 0* 5s 延j二FT I ：木牡帶水牴乖水木業(yè)屮水OLlt HWH6. KOFFHDELAYOSs：W_0:DJIL眥-OLDJtrVE5, #2t>JNg R7,XIPS： wvR6.H10皿；邸ft二 tt248DJN：RTk 1f： 麴*：拿WDJiZ畑岡SOCIHD; WVRr K2iDJI 二R5.USSDL：: CPLP3. _RETnv16. «0miEXD%L0: DJKRE, SK.0wrR：»smRET*«444*4* Q_5s丹序THO. TLO X 札吩ISEX5.2程序流程圖f料庠1社軒中SENOI SEND15六、測量過程的操作說明，原始測量數(shù)據(jù)的記錄。6.1操作說明操作功能說明功能說明表 按鍵K1 K2 K3 K4發(fā)光二極管 功能當(dāng)按一下K1，進入調(diào)整小時狀 態(tài)，再按一下，進入到調(diào)整分 鐘狀態(tài)，如此循環(huán) 用來對小時