單片機的電子時鐘設計-畢業(yè)論文

1、蕪湖信息技術職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）學校代碼： 14057 學 號： 20093761 蕪湖信息技術職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）論文題目： 單片機的電子時鐘設計 學科專業(yè)： 電氣自動化 作者姓名： 指導教師： 完成時間： 2012年5月2日 選題背景20世紀后半期電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在科學技術強有力的推動下，現代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，社會生產力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現代電子產品性能進一步提高，產品更新換代的節(jié)奏也變得越來越快。 時間對人們來說總是非常的寶貴，快節(jié)奏的工作和生活很容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情。但是有些事情，一時的忘記可能會釀成大禍。目前，

2、單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。單片機模塊中最常見的是數字鐘，數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。畢業(yè)論文進度安排：12.

3、03.01-12.03.8收集、整理資料12.03.10-12.03.29論文資料和文獻的整合編輯，擬初稿12.03.30-12.05.02初稿完成指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日畢業(yè)論文（設計）寫作提綱一、論文題目單片機的電子時鐘設計二、論題觀點來源：隨著電子技術的飛速發(fā)展，單片機應有越來越廣泛。電子時鐘的精度得到了很大的提高。三、基本觀點：電子技術飛速發(fā)展，電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現代電子產品性能進一步提高，產品更新換代的節(jié)奏也越來越快。單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小

4、體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發(fā)展。四、論文結構： 第一章 緒論 第二章 整體設計方案第三章 數字鐘的硬件設計第四章 數字鐘的軟件設計第五章 系統仿真第六章 調試與功能說明結語畢業(yè)論文（設計）工作中期檢查表系別： 自動化控制系 班級： 電氣自動化2班 學生姓名陳茂學號20093761指導教師 余紅英職稱副教授論文（設計）題目 單片機的電子時鐘設計選題是否有變化否如有，請?zhí)顚懺蚴欠褚蝗艘活} 否是否進行了選題背景、及寫作提綱是是否進行了文獻調研是本論文擬解決的關鍵問題教師填寫部分論文（設計）進度情況： 提前完成 正常進行 延期滯后（請寫出原因）工作態(tài)度情況（學生對畢業(yè)論文

5、（設計）的認真程度、完成指導教師布置任務情況）： 認真 較認真 一般 不認真中期質量評價（學生已完成部分的工作質量情況）： 好 中 差存在的問題與建議： 指導教師（簽名）： 年 月 日系畢業(yè)論文（設計）工作領導小組意見（如被查學生為差的，請系畢業(yè)論文設計領導小組寫出處理意見）： 領導小組組長（簽名）： 年 月 日35目錄 摘要1第一章 緒論.21.1數字電子鐘的背景21.2數字電子鐘的意義21.3數字電子鐘的應用2第二章 整體設計方案32.1 單片機的選擇32.2 單片機的基本結構5第三章 數字鐘的硬件設計103.1 最小系統設計103.2 LED顯示電路13第四章數字鐘的軟件設計154.1

6、系統軟件設計流程圖164.2 數字鐘的原理圖194.3 設計主程序。20第五章 系統仿真285.1 PROTUES軟件介紹28第六章調試與功能說明296.1硬件調試296.2 系統性能測試與功能說明306.3 系統時鐘誤差分析306.4 軟件調試問題及解決307致謝31單片機的電子時鐘設計中文摘要單片機自20世紀70年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關注，應用很廣、發(fā)展很快。單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點，在我國，單片機已廣泛地應用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機電

7、一體化設備等各個方面，而51單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業(yè)設計通過對它的學習、應用，以AT89S51芯片為核心，輔以必要的電路，設計了一個簡易的電子時鐘，它由4.5V直流電源供電，通過數碼管能夠準確顯示時間，調整時間，從而到達學習、設計、開發(fā)軟、硬件的能力。關鍵詞：單片機 AT89S51 電子時鐘 數碼管第一章 緒論1.1數字電子鐘的背景 20世紀末，電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現代電子產品性能進一步提高，產品更新換代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是那么寶貴

8、，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。單片機模塊中最常見的是數字鐘，數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀

9、性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。1.2數字電子鐘的意義數字鐘是采用數字電路實現對.時,分,秒.數字顯示的計時裝置,廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們日常生活中不可少的必需品,由于數字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用, 鐘表的數字化給人們生產生活帶來了極大的方便，。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數字化為基礎的。因此，研究數字鐘及擴大其應用，有著非?，F實的意義。1.3數字電子鐘的應用 數字鐘已成為人們日常生活中：必不可

10、少的必需品，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數字集成電路技術的發(fā)展和采用了先進的石英技術，使數字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領域。 第二章 整體設計方案2.1 單片機的選擇 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領域，故又稱為微控制器。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構成，內部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當的軟件及外部設備相結合，便可成為一個

11、單片機控制系統。單片機經過1、2、3、3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強I/O功能及較好的結構兼容性方向發(fā)展。21.1其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個方面：（1）多功能 單片機中盡可能地把所需要的存儲器和I/O口都集成在一塊芯片上，使得單片機可以實現更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可編程計數器陣列）、WDT（監(jiān)視定時器-看家狗）、高速I/O口及計數器的捕獲/比較邏輯等。 有的單片機針對某一個應用領域，集成了相關的控制設備，以減少應用系統的芯片數量。例如，有的芯片以51內核為核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者總線控制

12、器等，LED、LCD或VFD顯示驅動器也開始集成在8位單片機中。(2) 高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機開始使用RISC、流水線和DSP的設計技術，使單片機的性能有了明顯的提高，表現為：單片機的時鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機運行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機的尋址能力、片內ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的數量和限制。 由于系統資源和系統復雜程度的增加，開始使用高級語言（如C語言）來開發(fā)單片機的程序。使用高級語言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強軟件的可讀性和可移植性，便于改進和擴充功能。（3）低電壓和低功耗 單片機的嵌入式應用決定了低電

13、壓和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工藝的大量采用，很多單片機可以在更低的電壓下工作（1.2V或0.9V），功耗已經降低到uA級。這些特性使得單片機系統可以在更小電源的支持下工作更長的時間。（4）低價格 單片機應用面廣，使用數量大，帶來的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公司為了提高競爭力，在提高單片機性能的同時，十分注意降低其產品的價格。2.1.2單片機的主要應用領域和特點。（1）家用電器領域 用單片機控制系統取代傳統的模擬和數字控制電路，使家用電器（如洗衣機、空調、冰箱、微波爐、和電視機等）功能更完善，更加智能化和易于使用。（2）辦公自動化領域 單片機作為嵌入式系統廣泛應用于現代辦公

14、設備，如計算機的鍵盤、磁盤驅動、打印機、復印機、電話機和傳真機等。（3）商業(yè)應用領域 商業(yè)應用系統部分與家用和辦公應用系統相似，但更加注重設備的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。商用系統中廣泛使用的電子計量儀器、收款機、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測系統、空氣調節(jié)系統和冷凍保鮮系統等，都采用了單片機構成的專用系統。與通用計算機相比，這些系統由于比較封閉，可以更有效地防止病毒和電磁干擾等，可靠性更高。（4）工業(yè)自動化 在工業(yè)控制和機電一體化控制系統中，除了采用工控計算機外，很多都是以單片機為核心的單片機和多機系統。（5）智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機應用系統來代替?zhèn)鹘y的測量系統

15、，使得測量系統具有存儲、數據處理、查詢及聯網等智能功能。將單片機和傳感器相結合，可以構成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的物理量作進一步的變化和處理，使其成為數字信號，可以遠距離傳輸并與計算機接口。（6）現代交通與航空航天領域 通常應用于電子綜合顯示系統、動力監(jiān)控系統、自動駕駛系統、通信系統以及運行監(jiān)視系統等。這些領域對體積、功耗、穩(wěn)定性和實時性的要求往往比商用系統還要高，因此采用單片機系統更加重要。目前，我國生產很多型號的單片機，在此，我們采用型號為STC89C52的單片機。因為： STC89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的F

16、lash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-52指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內置功能強大的微型計算機的AT89C52提供了高性價比的解決方案。    STC89C52是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，STC89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的F

17、lash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。2.2 單片機的基本結構MCS-52單片機內部結構8052單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數據存儲器(RAM)、定時/計數器、并行接口、串行接口和中斷系統等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線，現在我們分別加以說明：中央處理器：中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數據寬度的處理器，能處理8位二進制數據或代碼，CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統協調的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。數據存儲器(RAM)    8052內部有128個8位用戶數據存儲單元和128個專用寄存器單

18、元，它們是統一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數據，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數據，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數據，運算的中間結果或用戶定義的字型表。圖2-1 單片機8052的內部結構程序存儲器(ROM)：8052共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數據或表格。定時/計數器(ROM)：8052有兩個16位的可編程定時/計數器，以實現定時或計數產生中斷用于控制程序轉向。并行輸入輸出(I/O)口：8052共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數據的傳輸。全雙工串行口：8052內置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數

19、據傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。中斷系統：8052具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：8052內置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產生整個單片機運行的脈沖時序，但8052單片機需外置振蕩電容。單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數據存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數據存儲器合二為一的結構，即普林斯頓(Princeton)結構。INTEL的MCS-52系列單片機采用的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產品16位

20、的MCS-96系列單片機則采用普林斯頓結構。下圖是MCS-52系列單片機的內部結構示意圖。圖2-2 MCS-52系列單片機的內部結構MCS-52的引腳說明：MCS-52系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結構，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用。現在我們對這些引腳的功能加以說明：MCS-51的引腳說明：MCS-52系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結構，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英

21、振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用?，F在我們對這些引腳的功能加以說明： 圖2-3 單片機的引腳圖Pin9:RESET/Vpd復位信號復用腳，當8052通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現24個時鐘周期以上的高電平，系統即初始復位。初始化后，程序計數器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8052的初始態(tài)。圖2-4 上電自動和手動復位電路圖圖2-5 內部和外部時鐘方

22、式圖8051的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，見下圖4。此外，RESET/Vpd還是一復用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內部RAM的數據不丟失。 Pin30:ALE/當訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。 如果單片機是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。Pin29:當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數據將出現

23、在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數據放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內外部選通線，8051和8751單片機，內置有4kB的程序存儲器，當EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內部程序存儲器指令數據，而超過4kB地址則讀取外部指令數據。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。第三章 數字鐘的硬件設計3.1 最小系統設計圖3-1 單片機最小系統的結構圖 單片機的最小系統是由電源、復位、晶振、/EA=1組成，下面介紹一下每一個組成部分。（1）電源引腳 Vcc40電源端GND20接

24、地端工作電壓為5V，另有AT89LV51工作電壓則是2.7-6V, 引腳功能一樣。 （2）外接晶體引腳圖3-2 晶振連接的內部、外部方式圖XTAL119XTAL218 XTAL1是片內振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內選擇。電容取30PF左右。系統的時鐘電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。AT89單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是

25、此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構成并聯諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。（3）復位RST9在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現在此引腿時，將使單片機復位，只要

26、這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復位。復位后P0P3口均置1引腳表現為高電平，程序計數器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序。復位是由外部的復位電路來實現的。片內復位電路是復位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復位電路采樣一次。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式，此電路系統采用的是上電與按鈕復位電路。當時鐘頻率選用6MHz時，C取22F，Rs約為200，Rk約為1K。復位操作不會對內部RAM有所影響。常用的復位電路如下圖所示：圖3-3 常用復位電路圖

27、（4）.輸入輸出引腳P0端口P0.0-P0.7 P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口，端口置1（對端口寫1）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅動8個TTL。對內部Flash程序存儲器編程時，接收指令字節(jié);校驗程序時輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。在訪問外部程序和外部數據存儲器時，P0口是分時轉換的地址(低8位)/數據總線，訪問期間內部的上拉電阻起作用。 P1端口P1.0P1.7 P1是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅動4個TTL。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內部Flash程序存儲器編程時，接收低8位地址信息。 P2端口P2.0P2.7 P2是一個

28、帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅動4個TTL。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內部Flash程序存儲器編程時，接收高8位地址和控制信息。在訪問外部程序和16位外部數據存儲器時，P2口送出高8位地址。而在訪問8位地址的外部數據存儲器時其引腳上的內容在此期間不會改變。P3端口P3.0P3.7 P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅動4個TTL。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內部Flash程序存儲器編程時，接控制信息。除此之外P3端口還用于一些專門功能，具體請看下表。表3-1P3端口引腳兼用功能表P3引腳兼用功能P3.

29、0串行通訊輸入（RXD）P3.1串行通訊輸出（TXD）P3.2外部中斷0（ INT0）P3.3外部中斷1（INT1）P3.4定時器0輸入(T0)P3.5定時器1輸入(T1)P3.6外部數據存儲器寫選通WRP3.7外部數據存儲器寫選通RD3.2 LED顯示電路顯示器普遍地用于直觀地顯示數字系統的運行狀態(tài)和工作數據，按照材料及產品工藝，單片機應用系統中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。LED顯示器是現在最常用的顯示器之一，如下圖所示。圖3-4 LED顯示器的符號圖發(fā)光二極管（LED）由特殊的半導體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式

30、或點陣式LED顯示器件（半導體顯示器）。分段式顯示器（LED數碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管導通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。LED數碼管有共陽、共陰之分。圖是共陽式、共陰式LED數碼管的原理圖和符號.圖3-5 共陽式、共陰式LED數碼管的原理圖和數碼管的符號圖顯示電路顯示模塊需要實時顯示當前的時間,即時、分、秒，因此需要6個數碼管，另需兩個數碼管來顯示橫。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碼管，分的十位和個位分別顯示在第四個和第五個數碼管，秒的十位和個位分

31、別顯示在第七個和第八個數碼管，其余數碼管顯示橫線。LED顯示器的顯示控制方式按驅動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。對于多位LED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3-6 數碼管的硬件連接示意圖數碼管使用條件：a、段及小數點上加限流電阻 b、使用電壓：段：根據發(fā)光顏色決定； 小數點：根據發(fā)光顏色決定c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動態(tài)：平均電流 4-5mA 峰值電流 100mA數碼管使用注意事項說明：（）數碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角；（）焊接溫度：度；焊接時間：（）表面有保護膜的產品,可以在使用前撕下來。第四章

32、數字鐘的軟件設計系統的軟件設計也是工具系統功能的設計。單片機軟件的設計主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實質性功能）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）根據軟件功能要求，將系統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。既便于調試、鏈接，又便于移植和修改；（3）建立正確的數學模型，通過仿真提高系統的性能，并選取合適的參數；（4）繪制程序流程圖；（5）合理分配系統資源；（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，提高系統的

33、可靠性。4.1 系統軟件設計流程圖 這次的數字電子鐘設計用到很多子程序，它們的流程圖如下所示。開始啟動定時器按鍵檢測時間顯示 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。圖4-1 主程序流程圖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。 NYNYNY時加1顯示時間結束開始秒按鍵按下？秒加1分按鍵按下？分加1時按鍵按下？ 圖4-2 按鍵處理流程圖定時器中斷時是先檢測1秒是否到，1秒如果到

34、，秒單元就加1；如果沒到，就檢測1分鐘是否到，1分鐘如果到，分單元就加1；如果沒到，就檢測1小時是否到，1小時如果到，時單元就加1，如果沒到，就顯示時間。N24小時到？分單元清零，時單元加1NNNYY時單元清零時間顯示中斷返回開始一秒時間到？60秒時間到？60分鐘到？秒單元加1秒單元清零，分單元加1YY圖4-3 定時器中斷流程圖時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。 時十位計算顯示結束開始秒個位計算顯示秒十位計算顯示分個位計算顯示分十位計算顯示時個位計算顯示圖4-4 時間顯示流程圖4.2 數字鐘的原理圖

35、用PROTUES軟件，根據要求畫出數字電子鐘的原理圖如下所示。在此有必要介紹一下數字電子鐘的工作原理。圖4-5 數字鐘的原理圖 工作原理 ： 數字電子鐘是一個將“ 時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外還有校時功能。因此，一個基本的數字鐘電路主要由顯示器“時”，“分”，“秒”和單片機，還有校時電路組成。8個數碼管的段選接到單片機的P0口，位選接到單片機的P2口。數碼管按照數碼管動態(tài)顯示的工作原理工作，將標準秒信號送入“秒單元”，“秒單元”采用60進制計數器，每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分單元”的時鐘脈

36、沖?！胺謫卧币膊捎?0進制計數器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時單元”?！皶r單元”采用24進制計時器，可實現對一天24小時的累計。顯示電路將“時”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出來。4.3 設計主程序。（本次設計我們采用匯編語言編寫程序簡單明了）; P0.0-7口 為數碼管段選，采用共陽顯示管。; P2.1-6為數碼管位選。; 7071H 秒計時和顯示單元 ; 7273H 分顯示單元 注意：72H放個位數 73H放十位數; 7475H 小時顯示單元; 7677H 分計時單元; 7879H 小時計時單元; 中斷入口程序 ; ORG 0000H ;程序執(zhí)行開始地址

37、 LJMP START ;跳到標號START執(zhí)行 ORG 0003H ;外中斷0中斷程序入口 RETI ;外中斷0中斷返回 ORG 000BH ;定時器T0中斷程序入口 LJMP INTT0 ;跳至INTTO執(zhí)行 ORG 0013H ;外中斷1中斷程序入口 RETI ;外中斷1中斷返回 ORG 001BH ;定時器T1中斷程序入口 LJMP INTT1 ;跳至INTT1執(zhí)行 ORG 0023H ;串行中斷程序入口地址 RETI ;串行中斷程序返回; ; ; 主 程 序 ; ; START: MOV R0,#70H ;清70H-7AH共11個內存單元 MOV R7,#0BH ; CLEARDIS

38、P: MOV R0,#00H ; INC R0 ; DJNZ R7,CLEARDISP ; MOV 20H,#00H ;清20H（標志用） MOV 7AH,#0AH ;放入"熄滅符"數據 MOV TMOD,#11H ;設T0、T1為16位定時器;用11.0592M初值是4C00H；用12M初值是3CB0H MOV TL0,#00H ;50MS定時初值（T0計時用） MOV TH0,#4cH ;50MS定時初值 MOV TL1,#00H ;50MS定時初值（T1閃爍定時用） MOV TH1,#4cH ;50MS定時初值 SETB EA ;總中斷開放 SETB ET0 ;允許T

39、0中斷 SETB TR0 ;開啟T0定時器 MOV R4,#14H ;1秒定時用初值（50MS×20） START1: LCALL DISPLAY ;調用顯示子程序 jnb P1.1,set_h ;此按鍵是小時加1 jnb P1.2,set_M ;此按鍵是分鐘加1 SJMP START1 ;P1.0口為1時跳回START1 set_h: ljmp set_hh set_m: ljmp set_mm; 1秒計時程序 ;T0中斷服務程序 INTT0: PUSH ACC ;累加器入棧保護 PUSH PSW ;狀態(tài)字入棧保護 CLR ET0 ;關T0中斷允許 CLR TR0 ;關閉定時器T0

40、;用11.0592M初值是4C00H；用12M初值是3CB0H MOV A,#00H ;中斷響應時間同步修正,要精確調整在這里！ ADD A,TL0 ;低8位初值修正 MOV TL0,A ;重裝初值（低8位修正值） MOV A,#4CH ;高8位初值修正 ADDC A,TH0 ; MOV TH0,A ;重裝初值（高8位修正值） SETB TR0 ;開啟定時器T0 DJNZ R4, OUTT0 ;20次中斷未到中斷退出 ADDSS: MOV R4,#014H ;20次中斷到（1秒）重賦初值 14h MOV R0,#71H ;指向秒計時單元（70H-71H） ACALL ADD1 ;調用加1程序（

41、加1秒操作） MOV A,R3 ;秒數據放入A（R3為2位十進制數組合） CLR C ;清進位標志 CJNE A,#60H,ADDMM ; ADDMM: JC OUTT0 ;小于60秒時中斷退出 ACALL CLR0 ;大于或等于60秒時對秒計時單元清0 MOV R0,#77H ;指向分計時單元（76H-77H） ACALL ADD1 ;分計時單元加1分鐘 MOV A,R3 ;分數據放入A CLR C ;清進位標志 CJNE A,#60H,ADDHH ; ADDHH: JC OUTT0 ;小于60分時中斷退出 ACALL CLR0 ;大于或等于60分時分計時單元清0 MOV R0,#79H ;

42、指向小時計時單元（78H-79H） ACALL ADD1 ;小時計時單元加1小時 MOV A,R3 ;時數據放入A CLR C ;清進位標志 CJNE A,#24H,HOUR ; HOUR: JC OUTT0 ;小于24小時中斷退出 ACALL CLR0 ;大于或等于24小時小時計時單元清0 OUTT0: MOV 72H,76H ;中斷退出時將分、時計時單元數據移 MOV 73H,77H ;入對應顯示單元 MOV 74H,78H ; MOV 75H,79H ; POP PSW ;恢復狀態(tài)字（出棧） POP ACC ;恢復累加器 SETB ET0 ;開放T0中斷 RETI ;中斷返回; 加1子 程 序 ; ADD1: MOV A,R0 ;取當前計時單元數據到A