簡易數(shù)字鐘設計

1、信息與電氣工程學院課程設計說明書（2014 /2015 學年第二學期）課程名稱 ： 單片機課程設計 題 目 ： 簡易數(shù)字鐘設計 專業(yè)班級 ： 學生姓名 ： 學 號： 指導教師 ： 設計周數(shù) ： 2周 設計成績 ： 2015年 6 月 25 日1、 課程設計目的（1）綜合利用所學單片機知識完成一個單片機應用系統(tǒng)設計并在實驗室實現(xiàn)，從而加深對單片機軟硬知識的理解，獲得初步的應用經(jīng)驗。（2）學習A T 8 9 C 5 1定時/計數(shù)器的原理及基本應用。（3）掌握多為數(shù)碼管動態(tài)顯示方法。（4）掌握KeiluVision2IDE的使用方法。【包括項目文件的建立，給項目添加程序件，編譯、連接項目，形成目標文

2、件，運行調(diào)試觀察結果，多文件的處理，仿真環(huán)境的設置。】（5）掌握KeilC51的調(diào)試技巧?！景ㄈ绾卧O置和刪除斷點，如何查看和修改寄存器的內(nèi)容，如 何 觀 察 和 修 改 變 量，如 何 觀 察 存 儲 器 區(qū) 域，并 行 口 的 使 用， 定 時 器 /計數(shù)器的使用，串行口的使用，外中斷的使用?！浚?）掌握PROTEUS軟件使用過程。2、 簡易數(shù)字鐘的要求及軟硬件的分析2.1簡易數(shù)字鐘的設計要求 利 用電子電 路 構 成 一個簡 易 數(shù) 字 鐘 ，該 數(shù)字鐘電路主要由C51單片機、4位共陽極數(shù)碼管、時計數(shù)、分計數(shù)器、蜂鳴器、LED燈、NPN型和PNP型三極管、按鍵、若干電阻和導線組成。其中電

3、路系統(tǒng)的分計數(shù)器采用60進制，時計數(shù)器采用24進制，。譯碼器顯示電路將時、分計數(shù)器的輸出狀態(tài)通過三個兩位共陽數(shù)碼管顯示出來。整點報時電路根據(jù)計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產(chǎn)生一個脈沖信號，用蜂鳴器輸出。相 對 機 械 鐘 而 言，數(shù) 字 鐘 能 達 到 準 確 計 時 ，并 顯 示 小 時 、分 鐘，同 時 通 過 不 同 按 鍵 的 不 同 功 能 對 該 數(shù) 字 鐘 進 行 小 時 和 分 鐘 調(diào) 整 ，也 可 通 過 按 鍵 來 接 她 通 蜂 鳴 器 來 發(fā) 出 響 聲 。2.2數(shù)字鐘的軟件分析2.1.1數(shù)字鐘軟件的系統(tǒng)分析 系統(tǒng)的軟件設計也是工具系統(tǒng)功能的設計。單片機軟件的設計主要包括執(zhí)行軟件（

4、完成 各種實質(zhì)性功能）的設計和監(jiān)控軟件的設計。單片機的軟件設計通常要考慮以下幾個方面的 問題：（1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設計出合理的總體 結構，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理；（2）培養(yǎng)良好的編程風格，如考慮結構化程序設計、實行模塊化、子程序化。既便于調(diào) 試、鏈接，又便于移植和修改；（3）建立正確的數(shù)學模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)；（4）繪制程序流程圖；（5）合理分配系統(tǒng)資源；（6）為程序加入注釋，提高可讀性，實施軟件工程；（7)注意軟件的抗干擾設計，提高系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)軟件設計流程圖 這次的數(shù)字電子鐘設計用到很多子程序，它們的流程圖如

5、下所示。 主程序是先開始，然后啟動定時器，定時器啟動后在進行按鍵檢測，檢測完后，就可以顯示時間。按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加 1，如果沒有按下，就檢 測分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加1，如果沒有按下，就檢測時按鍵是否按下，時按鍵如果按下，時就加1，如果沒有按下，就把時間顯示出來。2.2.2 簡易數(shù)字鐘程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit k1 = P35; /按鍵1 sbit k2 = P34; /按鍵2 sbit k3 = P33; /按鍵3 sbit k

6、4 = P32; /按鍵4 sbit LED = P10; /LED顯示 sbit beep = P36; /蜂鳴器 int m1 = 0, m2 = 0, m3 = 0, m4 = 0; /數(shù)碼管要顯示的數(shù)字 int time_n = 0; /1s時間到標志位 int smg_n = 0; /位選控制哪個數(shù)碼管閃 int xz_flg = 0; /選擇鍵是否被按下 int shi = 0, fen = 0; miao = 0; int zd_flg = 0; /整點標志 char duan=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0

7、xff;/段選編碼09null； /- /本文件函數(shù) void System_Init();/初始化函數(shù) void Smg_Scan(); /數(shù)碼管動態(tài)掃描 void Delay_1ms(uint z); /延時函數(shù) void Blink(uint wei); /數(shù)碼管閃爍函數(shù) void Key_Scan(); /按鍵掃描函數(shù) void Bao_Shi(); /整點報時/*/ void main() System_Init(); while(1) Smg_Scan(); Key_Scan(); Bao_Shi(); /*初始化子函數(shù) void System_Init() /初始化函數(shù) TMOD

8、 = 0X01; /定時器0 工作方式1 TH0 = 0X4C; /定時50000us TL0 = 0X00; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1; /*延時子函數(shù) void Delay_1ms(uint z)/1ms延時函數(shù) uint x,y; for(x = z;x 0;x-) for(y = 110;y 0;y-); /*數(shù)碼管掃描子函數(shù) void Smg_Scan() P2_0= 0; /數(shù)碼管1位選通 P0 = duanm1; /送段選 Delay_1ms(1); /延時1msP2_0=1; /數(shù)碼管1位關斷P2_1=0; /數(shù)碼管2位選通 P0 = (duanm2&

9、0x7f); /送段選 Delay_1ms(1); /延時1msP2_1=1; P2_2=0; /數(shù)碼管3位選通 P0 = duanm3; /送段選 Delay_1ms(1); /延時1msP2_2=1; P2_3= 0; /數(shù)碼管4位選通 P0 = duanm4; /送段選 Delay_1ms(1); /延時1msP2_3=1; /*中斷子函數(shù) void time0() interrupt 1 /yanshi zi chengxu TH0 = 0X4C; /定時50000us TL0 = 0X00; time_n+; if(time_n = 10) /0.5s 到了嗎？ LED = LED;

10、 if(xz_flg = 1) switch(smg_n) /到了0.5s 對應位的數(shù)碼管滅 case 0 : m1 = 10;Delay_1ms(500); break; case 1 : m2 = 10; Delay_1ms(500); break; case 2 : m3 = 10; Delay_1ms(500);break; case 3 : m4 = 10;Delay_1ms(500); break; if(time_n = 20) /1s 到了 time_n = 0; miao+; if(miao = 60) miao = 0; fen+; if(fen =60) zd_flg =

11、 1; /整點標志 shi+; if(shi = 24) shi = 0; m4 = fen % 10; /數(shù)碼管4顯示分鐘的低位 m3 = fen / 10; /數(shù)碼管3顯示分鐘的高位 m2 = shi % 10; /數(shù)碼管2顯示小時的低位 m1 = shi / 10; /數(shù)碼管1顯示小時的高位 /*鍵盤掃描子函數(shù)void Key_Scan() if(k1 = 0) /選擇鍵 Delay_1ms(21); /延時20ms if(k1 = 0) /按鍵1確實被按下 xz_flg = 1; /選擇鍵按下 EA = 0; smg_n+; /改變選擇的數(shù)碼管 if(smg_n = 4) smg_n

12、= 0; while(!k1) /松手檢測 Smg_Scan(); /使按下鍵時所有數(shù)碼管都亮 Delay_1ms(21); while(!k1); if(xz_flg = 1) if(k2 = 0) /加1鍵 Delay_1ms(21); if(k2 = 0)switch(smg_n)case 0 : m1+;if(m1 = 2)m1 = 0;break;case 1 : m2+;if(m2 = 10)m2 = 0;break;case 2 : m3+;if(m3 = 6)m3 = 0;break;case 3 : m4+;if(m4 = 10)m4 = 0;break;while(!k2)

13、 /松手檢測Smg_Scan(); Delay_1ms(21); while(!k2); if(k3 = 0) /減1鍵 Delay_1ms(21); if(k3 = 0) switch(smg_n) case 0 : m1-; if(m1 = -1) m1 = 2; break; case 1 : m2-; if(m2 = -1) m2 = 9; break; case 2 : m3-; if(m3 = -1) m3 = 5; break; case 3 : m4-; if(m4 = -1) m4 = 9; break; while(!k3) Smg_Scan(); Delay_1ms(21

14、); while(!k3); if(k4 = 0) /確定鍵 Delay_1ms(21); if(k4 = 0) xz_flg = 0; EA = 1; while(!k4) Smg_Scan(); Delay_1ms(21); while(!k4); /*/void Bao_Shi() uint i,j; /定義循環(huán)變量 if(zd_flg = 1) for(j=0;j3;j+) for(i=0;im1;i+) beep=!beep; /蜂鳴器開關 Delay_1ms(80); /延時80ms Delay_1ms(1000); zd_flg = 0; 2.3 簡易數(shù)字鐘硬件分析2.3.1 數(shù)

15、字鐘的總電路圖2.3.2數(shù)字鐘的硬件單元電路分析（1）最小系統(tǒng)設計圖1 單片機最小系統(tǒng)的結構圖（2）晶體 （3）常用的復位電路如下圖所示： 圖3 常用復位電路圖（4）最常用的顯示器數(shù)碼管，如下圖所示。圖4 顯示器的符號圖（5）顯示電路顯示模塊需要實時顯示當前的時間,即時、分，因此需要 4個數(shù)碼管。采用動態(tài)顯示方式顯示時間，硬件連接如下圖所示，時的十位和個位 分別顯示在第一個和第二個數(shù)碼管，分的十位和個位分別顯示在第四個和第五個數(shù)碼管，顯示器的顯示 控制方式按驅(qū)動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。對于多位顯示器，通常 都是采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，其硬件連接方式如下圖所示。圖5 數(shù)碼管

16、的硬件連接示意圖（6） 鍵盤控制電路該設計需要校對時間，所以用三個按鍵來實現(xiàn)。按 k1 來調(diào)節(jié)小時的時間，按k2來調(diào)節(jié)分針的時間。下圖是按鍵硬件連接圖。圖6 按鍵控制電路的硬件連接圖2.2.3 系統(tǒng)調(diào)試各功能模塊均調(diào)整通過后，進行整機調(diào)試，其過程如下：將調(diào)好的各功能模塊連接在一起，用函數(shù)信號發(fā)生器模擬交流電壓信號，先用仿真機代AT89C2051 單片機進行模擬調(diào)試，對每一芯片的片選、啟動進行檢測，并對數(shù)據(jù)線和地址線也進行檢測。調(diào)試成功后再將程序?qū)懙絾纹瑱C中進行調(diào)試。3 、課程設計總結 設計之初沒有一點信心，感覺設計復雜沒有一絲頭緒，但是后來結合所學的數(shù)字電子技術知識，并且與同學進行交流開始逐步

17、構想、設計、運行檢測。現(xiàn)將心得體會總結如下：（1）開始設計之前必須有一個整體的構想，考慮周到，由于接線較多一旦出現(xiàn)錯誤較難發(fā)現(xiàn)和改正，這樣可以避免后期調(diào)試時出現(xiàn)較少的問題。（2）列出幾個方案進行比較選出最簡單易行的方案，并進行理論上的排檢（3）在設計某些模塊的時候無法把握住整體，這時可以先進行小部分功能的實現(xiàn)，在此基礎上進行改進，雖然可能會多花一些時間，但這比空想要有效的多。（4）電路連接盡量整潔有序，使各項功能的連接一目了然，方便查看及排查故障（5）很多難點的突破都來自于與同學的交流，交流使自己獲得更多信息，開拓了思路，因此要重視與別人的交流。（6）應該有較好的理論基礎，整個實驗都是在理論的指導下完成了，設計過程中使用了許多理論課上學的內(nèi)容，如真值表、卡諾圖等。本次設計把理論應用到了實踐中，同時通過設計，也加深了自己對理論知識的理解和掌握。總體來說，本 設 計 要 求 有 耐 心 和 細 心，有 效 合 了 理 論 與 實 踐，將 我 們 所 學