單片機C語言課程設計報告書

1、. . . . 交通學院 基于單片機的電子鐘設計 系 部：信息工程系 學生： 朱珂鋒 指導教師：海 專 業(yè)：電子信息工程技術(shù)應用 班 級：電信二班學 號：0243 摘 要51系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。由RAM ,ROM,CPU構(gòu)成，定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。本次設計的數(shù)字電子鐘采用了AT89C51芯片進行，由8位8段數(shù)碼管進行動態(tài)刷新顯示，有四個獨立按鍵。可以進行秒、分、時的調(diào)整，且操作簡單，計時誤差小，顯示亮度高，具有良好的實用價值。這次課程設計通過對它的學習，應用，從而達到學習、設計、開發(fā)軟、硬的能力。應用Proteus軟件實現(xiàn)了單片機電子時鐘系統(tǒng)的設計

2、與仿真。該方法仿真效果真實、準確，節(jié)省了硬件資源。關(guān)鍵詞 數(shù)字電子鐘；單片機；C語言目 錄1 設計課題題目、目的要求與總體方案介紹41.1 設計課題題目41.2 設計課題目的41.3 設計課題要求與工作原理說明42 數(shù)字電子鐘硬件系統(tǒng)的設計52.1 硬件總體設計52.2 數(shù)字電子鐘硬件系統(tǒng)主要模塊功能簡要介紹52.3 數(shù)字電子鐘電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖62.4 數(shù)字電子鐘元器件清單73 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)的設計83.1 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)主要模塊功能簡要介紹83.2 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)程序流程框圖83.3 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)程序清單94 設計結(jié)論、仿真結(jié)果、誤差分析124.1 數(shù)字電

3、子鐘的仿真結(jié)果124.2 數(shù)字電子鐘的誤差分析134.3 設計重點、難點，體會與不足之處13參考文獻14致15附錄161 設計課題題目、目的要求與總體方案介紹1.1 設計課題題目基于單片機的電子鐘設計。1.2 設計課題目的鞏固單片機技術(shù)課程所學的有關(guān)知識。通過硬件設計、軟件設計，使學生掌握用單片機組成應用系統(tǒng)的方法，提高軟件設計能力。掌握單片機的定時/計數(shù)器的編程和使用方法。進一步熟悉單片機功能部件的應用。1.3 設計課題要求與工作原理說明要求自己做出原理圖設計。并且要擴展一片8255芯片作顯示接口，分別輸出段碼和位碼；用P1口中的兩根口線作功能鍵?？衫盟膫€LED分時顯示當前時間和日歷。兩個

4、按鍵的功能：A鍵用于調(diào)時，圍023，0為 24點，每按一次時加1；B鍵用于調(diào)分，圍059，0為60分，每按一次分加1。 單片機程序設計、調(diào)試。本課題采用單片機部定時器，用軟件對其進行秒、分、時的計數(shù)，單片機無法產(chǎn)生1s的定時時間，但是可以用硬件定時和軟件計數(shù)相結(jié)合的方法實現(xiàn)，采用中斷方式，即通過中斷服務程序進行計數(shù)器溢出次數(shù)的累計，把定時器/計數(shù)器設定為62.5ms，計數(shù)溢出16次就可以得到1s，計60次為1分，60分計60次則為1小時，然后通過數(shù)碼管動態(tài)刷新顯示出來，再設四個按鍵進行時間的調(diào)整，一個鍵用作啟動/調(diào)整鍵，其余三個分別用于時、分、秒的調(diào)整。通過理論設計和實物制作解決相應的實際問題

5、，鞏固和運用在單片機C語言應用程序技術(shù)中所學的理論知識和實驗技能，掌握單片機應用系統(tǒng)的一般設計方法，提高設計能力和實踐動手能力，為以后從事電子電路設計、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。2 數(shù)字電子鐘硬件系統(tǒng)的設計2.1 硬件總體設計硬件系統(tǒng)總體設計如圖2.1所示。圖2.1 硬件系統(tǒng)總體設計2.2 數(shù)字電子鐘硬件系統(tǒng)主要模塊功能簡要介紹（1） 功能芯片：本次設計采用AT89C51芯片，低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。價格較低，能滿足本次設計的要求。（2） 電源和復位模塊

6、：AT89C51需5V電壓，所以可以采用USB接口的5V電源對其供電，復位電路可采用上電復位、按鍵電平復位、按鍵脈沖復位3種，本次采用按鍵電平復位。如電路原理圖中的電源和復位模塊。（3） 顯示模塊：該模塊由8位8段共陽極數(shù)碼管組成，由8個PNP型三極管分別驅(qū)動其發(fā)光，從左至右位控分別接于單片機的P2.7-P2.0中上，段控a-dP接于單片機的P0.0-P0.7口上，使用動態(tài)顯示從右向左循環(huán)點亮每一位數(shù)碼管。如電路原理圖中的數(shù)碼管電路。（4） 鍵盤模塊：鍵盤由8個獨立式按鍵組成，S0-S7鍵分別接在單片機的P1.0-P1.7口，并由上拉電阻上拉使其成為電位為高。如電路原理圖中的獨立鍵盤模塊。（5

7、） 時鐘模塊：為了保證同步工作方式的思想，單片機必須有時鐘信號，以使其系統(tǒng)在時鐘信號的控制下按時序協(xié)調(diào)工作。如電路原理圖中的晶振電路。2.3 數(shù)字電子鐘電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖2.31數(shù)字電子鐘電路原理圖2.4 數(shù)字電子鐘元器件清單元器件名稱規(guī)格數(shù)量STC11F02 1DS1302 1晶振12MHz 2數(shù)碼管 874HC5951三極管 90129蜂鳴器1小按鍵4下載口座子十芯118b20溫度傳感器1六腳開關(guān)1USB電源線加接口1電阻 2001電阻4.7K1電阻1K3電阻 47024電解電容220F1瓷片電容33pF2排阻10K2短路帽3杜邦線8p1PCB板子1底座3數(shù)字電子鐘元器件清

8、單3 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)的設計3.1 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)主要模塊功能簡要介紹（1） 主程序：主程序的主要功能是進行定時器/計數(shù)器，顯示緩沖區(qū)的初始化，顯示，以與判斷是否有功能鍵按下，判斷按下的鍵并調(diào)相應的鍵功能程序。（2） 鍵功能程序：鍵功能程序的主要功能是執(zhí)行對應的功能，Menu鍵為啟動/調(diào)整鍵，第一次按下則由待機狀態(tài)進入運行狀態(tài)啟動時鐘，從00-00-00開始顯示，然后按下為奇數(shù)則暫停，進入調(diào)時狀態(tài)，按下Sec鍵則秒加1，按下Min鍵則分加1，按下Hour鍵則時加1；若按下為偶數(shù)則進入時鐘運行狀態(tài)。（3） 中斷服務程序：中斷服務程序的主要功能是進行計時操作，程序開始先判斷計數(shù)溢出是否滿了1

9、6次，若不滿16次則表明沒有達到最小計時單位秒，則中斷返回；若滿16次表明已達到最小計時單位秒，則程序斷續(xù)向下執(zhí)行，進行分和時的計時。（4） 顯示子程序：顯示程序的主要功能是將顯示緩沖區(qū)的段控碼正確的顯示在數(shù)碼管上，采用動態(tài)顯示，從右向左循環(huán)點亮每一位數(shù)碼管。（5） 鍵掃子程序：鍵掃子程序的主要功能是判斷是否有鍵按下，是哪個鍵按下，并將鍵值保存在20H中。3.2 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)程序流程框圖圖3.1 計時1秒子程序流程框圖 圖3.2 顯示子程序流程框圖3.3 數(shù)字電子鐘軟件系統(tǒng)程序清單/#include#include#include #define uchar unsigned char#

10、define uint unsigned intsbit sck=P10; /移位時鐘信號輸入端 sbit rck=P12; /鎖存信號輸入端sbit da=P11; /數(shù)據(jù)信號輸入端uchar code tab=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff;uchar code table=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,0xbf;sbit DS1302_CLK=P35;sbit DS1302_IO=P36;sbit DS1302_RST=P37;sbit s1=P13;sbit

11、s2=P14;sbit s3=P15;uchar second,minute,hour,num;/#/名稱：wr595()向595 發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)/功能：向595 發(fā)送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)（先發(fā)低位）/#void wr595(uchar wrdat)uchar i;sck=rck=0;for(i=8;i0;i-)/循環(huán)八次，寫一個字節(jié)da=wrdat&0x80; /發(fā)送BIT0 位sck=1;_nop_();sck=0;wrdat0;i-) for(j=110;j0;j-);/*void wr5951(uchar wrdat)uchar i;for(i=8;i0;i-)/循環(huán)八次，寫一個字節(jié)lc

12、k1=lck2=0;da=wrdat&0x80; /發(fā)送BIT0 位wrdat0;i-) DS1302_IO=(bit)(byte1&0x01); DS1302_CLK=1; _nop_(); DS1302_CLK=0; byte1=1; uchar readshuju() uchar i,ucdat=0; for(i=8;i0;i-) DS1302_IO=1; ucdat=1; if(DS1302_IO)ucdat|=0x80; DS1302_CLK=1; _nop_(); DS1302_CLK=0; return(ucdat);void write_ds1302(uchar addr,uc

13、har dat) /給DS1302寫指令 DS1302_RST=0; _nop_(); DS1302_CLK=0; _nop_(); DS1302_RST=1; writeshuju(addr); _nop_(); writeshuju(dat); DS1302_CLK=1; _nop_(); DS1302_RST=0;uchar read_ds1302(uchar addr) uchar time; DS1302_RST=0; _nop_(); DS1302_CLK=0; _nop_(); DS1302_RST=1; writeshuju(addr); time=readshuju(); D

14、S1302_CLK=1; _nop_(); DS1302_RST=0; return(time);void chushi_ds1302() write_ds1302(0x84,0x12); /時 write_ds1302(0x82,0x00); /分 write_ds1302(0x80,0x00); /秒 write_ds1302(0x8e,0x80); / wp為1關(guān)閉寫操作保存寫的數(shù)據(jù) void read_time() /讀時間 second=read_ds1302(0x81); second=(second/16)*10+second%16); minute=read_ds1302(0x

15、83); minute=(minute/16)*10+minute%16); hour=read_ds1302(0x85); hour=(hour/16)*10+hour%16);void display() /時間顯示 uchar hour0,hour1,minute0,minute1,second0,second1; hour0=hour/10; hour1=hour%10; minute0=minute/10; minute1=minute%10; second0=second/10; second1=second%10; wr595(table0); wr595(tabhour0);

16、rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table1); wr595(tabhour1); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute0); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr595(tabminute1); rck=1; delayms(1); rck=0; P0=0; wr595(table5); wr595(table8); rck=

17、1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond0); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tabsecond1); rck=1; delayms(1); rck=0;void jiajia() /加加鍵if(s2=0)delayms(5);if(s2=0) while(s2=0) display(); if(num=1) hour+; if(hour=24) hour=0; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)時 write_ds1302(0x84,(hour/

18、10)4|hour%10); write_ds1302(0x8e,0x80); if(num=2) minute+; if(minute=60) minute=0; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)分 write_ds1302(0x82,(minute/10)4|minute%10); write_ds1302(0x8e,0x80); if(num=3) second+; if(second=60) second=0; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)秒 write_ds1302(0x80,second); write_ds1302(0x8e,0x8

19、0); void jianjian()if(s3=0) delayms(5);if(s3=0) while(!s3)display();if(num=1) hour-; if(hour=-1) hour=23; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)時 write_ds1302(0x84,(hour/10)4|hour%10); write_ds1302(0x8e,0x80);if(num=2) minute-; if(minute=-1) minute=59; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)分 write_ds1302(0x82,(minute/10)

20、4|minute%10); write_ds1302(0x8e,0x80);if(num=3) second-; if(second=-1) second=59; write_ds1302(0x8e,0x00); /調(diào)秒 write_ds1302(0x80,(second/10)4|second%10); write_ds1302(0x8e,0x80); void sheding()/設定鍵 if(s1=0) delayms(5); if(s1=0) while(!s1) display(); num+; if(num=4) num=0; /*void key() uchar i; if(s1

21、=0) delayms(5); if(s1=0) while(!s1)display(); num+; while(num=1) for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute/1

22、0); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table4); wr595(tabminute%10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); wr595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); rck=0; for(i=

23、0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table1); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr595(tabminute%10); rck=1; delayms(

24、1); rck=0; wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); /* while(num=2) for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rc

25、k=0; wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr595(tabminute%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table5); wr595(table8); rck=

26、1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; shedin

27、g(); wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table4); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; w

28、r595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); /* while(num=3) for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(ta

29、ble3); wr595(tabminute/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr595(tabminute%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tabsecond/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tabsecond%10); rck=1; delayms(1); r

30、ck=0; jianjian(); for(i=0;i30;i+) wr595(table0); wr595(tabhour/10); rck=1; delayms(1); rck=0; sheding(); wr595(table1); wr595(tabhour%10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table2); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table3); wr595(tabminute/10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table4); wr

31、595(tabminute%10); rck=1; delayms(1); rck=0; jiajia(); wr595(table5); wr595(table8); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table6); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; wr595(table7); wr595(tab10); rck=1; delayms(1); rck=0; jianjian(); write_ds1302(0x8e,0x00); write_ds1302(0x80,(second/10)4|second%10);

32、 write_ds1302(0x8e,0x80); /#/主函數(shù)/#void main(void) chushi_ds1302(); while(1) read_time(); display(); key();4 設計結(jié)論、仿真結(jié)果、誤差分析4.1 數(shù)字電子鐘的仿真結(jié)果本次設計的數(shù)字電子鐘有三種狀態(tài)：開始狀態(tài)，時鐘運行狀態(tài)，時鐘調(diào)整狀態(tài)。它們分別如圖4.1、圖4.2、圖4.3所示。圖4.1 開始狀態(tài)仿真結(jié)果圖4.2時鐘運行狀態(tài)仿真結(jié)果圖4.3 時鐘調(diào)整狀態(tài)仿真結(jié)果4.2 數(shù)字電子鐘的誤差分析雖說采用軟件方式來產(chǎn)生1s的基本時間，然而定時器/計數(shù)器本身不能產(chǎn)生標準的1s定時，產(chǎn)生一個標準時間之后進行循環(huán)計數(shù)得到1s，但CPU執(zhí)行代碼需要1-2s的時間，因此產(chǎn)生的1s，1分，1小時，都會略大于標準的時間。此外，單片機也易受外界環(huán)境的影響，比如溫度、濕度等干擾。故應該讓單片機工作在適宜的環(huán)境下，同時采用實時時