可編程數(shù)字鐘畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書可編程數(shù)字鐘設(shè)計(jì)原理：本次設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘體積小，長度92.5mm，寬45mm，元件高度不到30mm，上面有連接開關(guān)插座、電源連接插座、輸出接口插座。用戶利用它不僅可以當(dāng)做電子鐘來使用，而且可根據(jù)需要巧妙的利用輸出信號(hào)，方便的組合出自動(dòng)響鈴控制器、播送自動(dòng)控制器、智能定時(shí)器等各種每天屢次定時(shí)的時(shí)間程序控制裝置。圖紙要求：電路原理圖A2圖紙。設(shè)計(jì)要求：1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的字?jǐn)?shù)要求在1萬字左右；2、要求有目錄，概述；3、元器件選擇，介紹；4、電源電路，總電路的原理介紹；5、總結(jié) 目 錄 第一章 概述3 1.1 單片機(jī)的開展和未來3 1.2 設(shè)計(jì)的目的與意義3第二章 設(shè)計(jì)思路與框圖4 2.1

2、設(shè)計(jì)思路4 2.2 設(shè)計(jì)框圖4第三章 硬件電路設(shè)計(jì)與器件選擇5 3.1 單片機(jī)的選擇5 3.2 時(shí)鐘與復(fù)位電路設(shè)計(jì)與器件選擇5 3.3 LED顯示電路設(shè)計(jì)與器件選擇6 3.4 按鍵電路設(shè)計(jì)與器件選擇8 3.5 蜂鳴器電路設(shè)計(jì)8 3.6 電子時(shí)鐘電路硬件電路原理圖9第四章 電子時(shí)鐘軟件的設(shè)計(jì)方案10 4.1 模塊化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)10 4.2 設(shè)計(jì)框圖10 4.3 內(nèi)存空間的分配11第五章 電子時(shí)鐘應(yīng)用程序設(shè)計(jì)12 5.1 主程序的設(shè)計(jì)12 5.2 LED動(dòng)態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計(jì)14 5.3 時(shí)鐘計(jì)時(shí)程序的模塊的設(shè)計(jì)16 5.4 鍵盤接收子程序的設(shè)計(jì)17 5.5 參考程序17第六章 電源電路的設(shè)計(jì)2

3、8第七章 功能擴(kuò)展29第八章 元器件介紹31第九章 總結(jié)與致謝31參考文獻(xiàn)33第一章 概述第一節(jié) 單片機(jī)的開展和未來 1單片機(jī)的開展 單片機(jī)的開展可分為三個(gè)階段：第一階段為單片機(jī)的初級(jí)階段，它以INTEL公司的MCS-48系列為代表，采用專門的結(jié)構(gòu)，在片內(nèi)集成了8位CPU、并行I/O口、8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、RAM、ROM等，但無串行口，中斷處理也較簡單。第二階段為單片機(jī)的開展階段，它以INTEL公司的MCS-51系列為代表，在技術(shù)上完善了外部總線，并確立了單片機(jī)的控制功能。 第三階段為單片機(jī)的更新階段。最具有代表性的是INTEL公司的MCS-96系列單片機(jī)，他是16位的CPU，RAM和ROM的容

4、量也進(jìn)一步增大，并且?guī)в懈咚佥斎?輸出部件，多通道A/D轉(zhuǎn)換器，8級(jí)中斷處理能力使之具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)處理功能。 2單片機(jī)的未來 從單片機(jī)開展的趨勢(shì)來說，主要向著大容量高性能、小容量低價(jià)格、外圍電路內(nèi)裝化方向開展。 1大容量高性能 2小容量低價(jià)格3外圍電路內(nèi)裝化 第二節(jié) 設(shè)計(jì)的目的與意義 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的開展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的開展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時(shí)間對(duì)人們來說總是那么珍貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要

5、的時(shí)候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。例如，許多火災(zāi)都是由于人們一時(shí)忘記了關(guān)閉煤氣或是忘記充電時(shí)間。尤其在醫(yī)院，每次護(hù)士都會(huì)給病人作皮試，測(cè)試病人是否對(duì)藥物過敏。注射后，一般等待5分鐘，一旦超時(shí)，所作的皮試試驗(yàn)就會(huì)無效。手表當(dāng)然是一個(gè)好的選擇，但是，隨著接受皮試的人數(shù)增加，到底是哪個(gè)人的皮試到時(shí)間卻難以判斷。所以，要制作一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)。隨時(shí)提醒這些容易忘記時(shí)間的人。 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)播送、定時(shí)啟閉電路、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備，甚至各種定時(shí)電氣的

6、自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為根底的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。隨著電子技術(shù)在不斷進(jìn)步，機(jī)械式時(shí)鐘已經(jīng)被淘汰，取而代之的是具有高度確性和直觀性且無機(jī)械裝置 ，具有更長的使用壽命等優(yōu)點(diǎn)的數(shù)字時(shí)鐘。 數(shù)字時(shí)鐘更具人性化，更能提高人們的生活質(zhì)量，更受人們歡送?；趩纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘精確度較高。因?yàn)樵诔绦虻膱?zhí)行過程中。任何指令都不影響定時(shí)器的正常計(jì)數(shù)。從而，使數(shù)字鐘的精度僅僅取決于單片機(jī)的產(chǎn)生機(jī)器周期電路和定時(shí)間T0硬件電路的精確度；另外程序較為簡潔，具有可靠性和較好的可讀性。如果我們想將它應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制之中，只要對(duì)上述程序和硬件電路稍加修改便可以得到實(shí)時(shí)控制的實(shí)用系

7、統(tǒng) ，從而應(yīng)用到實(shí)際工作與生產(chǎn)中去。第二章 設(shè)計(jì)思路與框圖第一節(jié) 設(shè)計(jì)思路數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方法有多種，例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘，還可以利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電子鐘等等. 這些方法都各有特點(diǎn)，其中，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，對(duì)于電子鐘功能的擴(kuò)充，即可用該電子鐘發(fā)出各種控制信號(hào)，精確度高等特點(diǎn)。1. 計(jì)時(shí)單元由單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器計(jì)數(shù)器1來實(shí)現(xiàn)。2. 時(shí)間顯示采用8段LED數(shù)碼管，動(dòng)態(tài)掃描方式。動(dòng)態(tài)掃描的定時(shí)時(shí)間，由單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器計(jì)數(shù)器0來實(shí)現(xiàn)。 3. LED數(shù)碼管的段碼輸入，由并行端口P1低四位產(chǎn)生。4. L

8、ED數(shù)碼管的位碼輸入，由并并行端口P1高四位產(chǎn)生。5. 時(shí)間調(diào)整預(yù)定是時(shí)間的輸入，通過接入鍵盤電路實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)共設(shè)計(jì)4個(gè)按鍵，分別定義為：SET鍵時(shí)間調(diào)整設(shè)置鍵：其功能是當(dāng)該鍵按下時(shí)，進(jìn)入時(shí)間調(diào)整輸入功能； ALM鍵定時(shí)時(shí)間設(shè)置鍵：其功能是當(dāng)該鍵按下時(shí)，進(jìn)入定時(shí)時(shí)間輸入功能; +1 調(diào)整鍵：其功能是當(dāng)該鍵按下時(shí)，被調(diào)整位加一； RET鍵：其功能是當(dāng)該鍵按下時(shí)，指向下一個(gè)要調(diào)整的位。6. 按鍵的接入方式：SET鍵：通過P3口INT0引腳接入，中斷工作方式；ALM鍵：通過P3口INT1引腳接入，中斷工作方式；+1 調(diào)整鍵：通過P3口P3.0引腳接入，查詢工作方式； RET鍵：通過P3口P3.1引腳接

9、入，查詢工作方式。7. 報(bào)警聲響用蜂鳴器產(chǎn)生，蜂鳴器接入P3口的P3.7引腳。第二節(jié) 設(shè)計(jì)框圖下列圖為設(shè)計(jì)方案的硬件電路框圖。硬件電由8局部組成，即按鍵輸入電路、單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、LED顯示器段碼驅(qū)動(dòng)電路、LED顯示器位碼驅(qū)動(dòng)電路、4位顯示器電路和蜂鳴器電路。電源4個(gè)按鍵輸入電路時(shí)鐘電路單片機(jī)復(fù)位電路蜂鳴器電路LED顯示器段碼驅(qū)動(dòng)電路LED顯示器位碼驅(qū)動(dòng)電路4位LED顯示器電路設(shè)計(jì)框圖第三章 硬件電路設(shè)計(jì)與器件選擇第一節(jié) 單片機(jī)的選擇 設(shè)計(jì)這樣的應(yīng)用系統(tǒng)，可以選擇帶有EPROM 的單片機(jī)，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，電路可以簡化。INTEL公司的8051和875

10、1芯片均可以選用。還有其他廠家生產(chǎn)與MCS-51系列相兼容的芯片，例如ATMEL公司生產(chǎn)的AT89CXX系列單片機(jī)。AT89CXX系列與MCS-51系列單片機(jī)相比有兩大優(yōu)勢(shì)：第一，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器采用閃速存儲(chǔ)器，時(shí)程序的寫入更加方便;第二，提供了更小的芯片AT89C20511051, 使整個(gè)硬件電路的體積更小。他一較小的體積、良好的性能價(jià)格比備受青睞，在家電產(chǎn)品、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、醫(yī)療器械、汽車工業(yè)等應(yīng)用方面成為用戶降低本錢的首選器件。因此，我們可選用AT89C2051單片機(jī)。該芯片的功能與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，并且還具有程序加密等功能，物美價(jià)廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。第二節(jié) 時(shí)鐘與復(fù)位電路設(shè)

11、計(jì)與器件選擇、 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)工作的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是由時(shí)鐘電路提供的。在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2兩個(gè)引腳間，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路。 、 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)的 RST引腳為主機(jī)提供一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸入端口。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為2個(gè)機(jī)器周期以上。 復(fù)位以后，單片機(jī)內(nèi)各部件恢復(fù)到初始狀態(tài)，單片機(jī)從ROM的0000H開始執(zhí)行程序。 單片機(jī)的復(fù)位方式有上電復(fù)位和手工復(fù)位兩種，本次設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位和手工復(fù)位組合電路，只要VCC上升時(shí)間不超過1ms,它們都能很好的工作。 選用R1=200,R2=1k,C3=22µF.RET按鍵可以選用專門

12、的復(fù)位按鍵，也可以選擇輕觸開關(guān)。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如圖(a)中左圖所示。圖中電容C1和電阻R1對(duì)電源十5V來說構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能到達(dá)上電復(fù)位的操作功能，如圖(a)中右圖所示。 要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路如圖2-14(b)所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開，也能使RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位

13、的操作。根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。圖(a)中：Cl10-30uF，R11k圖(b)中：C21uF，Rllk，R210k第三節(jié) LED顯示電路設(shè)計(jì)與器件選擇 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都要進(jìn)行人-機(jī)對(duì)話。這包括人對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人們顯示運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果等。顯示器、鍵盤電路就是用來完成人-機(jī)對(duì)話活動(dòng)的人-機(jī)通道。LED顯示器的驅(qū)動(dòng)是一個(gè)非常重要的問題，由系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖可知，顯示電路由LED 顯示器、段驅(qū)動(dòng)電路和為驅(qū)動(dòng)電路組成。由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，必須采用專用的驅(qū)動(dòng)電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能夠正常工

14、作時(shí)。如果驅(qū)動(dòng)電路能力差，即負(fù)載能力不夠時(shí)，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動(dòng)電路長期在超負(fù)下運(yùn)行容易損壞，因此，在實(shí)際使用中必須接入 LED 驅(qū)動(dòng)電路。LED 顯示器的顯示控制方式分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種，因此在選擇 LED驅(qū)動(dòng)器時(shí)，一定要先確定顯示方式。假設(shè)選擇靜態(tài)顯示方式，那么LED驅(qū)動(dòng)器的選擇較為簡單，只要驅(qū)動(dòng)器確實(shí)定能力與顯示器電流相匹配即可。而且只需考慮段的驅(qū)動(dòng)，因?yàn)楣碴枠O接+5 V，而共陰極接地，所以位的驅(qū)動(dòng)不需考慮。動(dòng)態(tài)顯示那么不同，由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段選和位選信號(hào)共同配合完成的，因此，要同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，而且段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力。1、LED顯示器的選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)

15、中，設(shè)計(jì)要求不同，使用的 LED顯示器的位數(shù)也不同，因此生產(chǎn)廠家就生產(chǎn)了位數(shù)、尺寸、型號(hào)不同的LED顯示器供選擇。在本設(shè)計(jì)中，選擇4位一體的時(shí)鐘型LED顯示器，簡稱“4-LED。用“：前的2位顯示“小時(shí)的十位和個(gè)位，用“：后的2位顯示“分的十位和個(gè)位。 4-LED顯示器，是一個(gè)共陰極接法的4位時(shí)鐘型LED顯示器。其中a、b、c、d、e、f、g為4位LED各段的公共引出端。D1/D2/D3/D4分別使每一位的共陰極輸出端，dp是小數(shù)點(diǎn)引出端。它是由4個(gè)單獨(dú)的LED和一個(gè)“：LED組成，每個(gè)LED 的段輸出引腳在內(nèi)部并聯(lián)后，引出到器件的外部。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的LED顯示器，它的體積和結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計(jì)要求

16、，由于4位LED陰極的各段已經(jīng)在內(nèi)部接在一起，所以必須使用動(dòng)態(tài)掃描方式。2、LED的段驅(qū)動(dòng)芯片的選擇 LED的段驅(qū)動(dòng)電路有很多種，在本設(shè)計(jì)中選擇BCD-7段鎖存/譯碼驅(qū)動(dòng)器做為段驅(qū)動(dòng)電路。這類芯片的型號(hào)有74LS47、74LS48、74LS27、74LS248等，該類芯片具有鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)的功能。即在輸入端輸入要顯示字型的BCD碼，在輸出端就可以得到具有一定驅(qū)動(dòng)能力的7段顯示字型碼。 3、LED的位驅(qū)動(dòng)芯片的選擇 LED位驅(qū)動(dòng)較常用的芯片有ULN2003A和ULN2803.前者是具有7個(gè)達(dá)林頓電路的集成芯片，后者是具有8個(gè)達(dá)林頓電路的集成芯片。此種芯片集成極可以收集最大達(dá)500mA的電流，耐

17、壓為30V，能驅(qū)動(dòng)常規(guī)的LED顯示器。2803芯片的電路原理和2003完全相同，只是在結(jié)構(gòu)上2803比2003多一路驅(qū)動(dòng)器。 IN0-IN1引腳是輸入端，OUT0-OUT7引腳是輸出端 。第9腳接有續(xù)流二極管。輸出與9腳配合，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載。在本設(shè)計(jì)中，選用ULN2003作為位驅(qū)動(dòng)電路，將該芯片的輸入的引腳IN0、IN1、IN2、IN3與單片機(jī)的P1口或者P3口連接，該芯片的輸出端引腳OUT0、OUT1、OUT2、OUT3與LED顯示器的4個(gè)位碼引腳D1-D4相連接.ULN2003的作用是接收來自單片機(jī)的位碼輸入信號(hào)，經(jīng)過反向放大后輸出，送到LED顯示器的位碼引腳，完成對(duì)位碼信號(hào)的反向和驅(qū)動(dòng)

18、功能。4、LED驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)的連接可以采用單片機(jī)的P1口作為與LED的輸出接口，即P1口的低四位作為LED的段碼輸出信號(hào)，P1口的高四位作為LED位碼的輸出控制信號(hào)。第四節(jié) 按鍵電路設(shè)計(jì)與器件選擇電子時(shí)鐘應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)具備兩項(xiàng)根本功能，一是隨時(shí)輸入定時(shí)鬧鐘時(shí)間，二是隨時(shí)對(duì)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。要實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)功能，接入鍵盤輸入電路。1、鍵盤結(jié)構(gòu)的選擇在單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)及智能化儀器中，用得最多的時(shí)非編碼鍵盤。鍵盤結(jié)構(gòu)可以分為獨(dú)立式鍵盤和行列式鍵盤兩類。在本設(shè)計(jì)中，只需要4個(gè)按鍵，因此選擇獨(dú)立式鍵盤。電路由按鍵和4個(gè)電阻組成，按鍵分別命名為SET、ALM、+1和RET鍵，按鍵可以采用輕觸開關(guān)，電

19、阻可以采用5腳排電阻4X1k2、鍵盤與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)將鍵盤直接與單片機(jī)的P3口連接，用P3.2、P3.3引腳通過兩個(gè)按鍵SET、ALM接入兩個(gè)外部中斷的請(qǐng)求信號(hào)INT0、INT1;P3.0、P3.1 引腳作為I/O口使用，通過兩個(gè)按鍵+1、RET接入兩個(gè)輸入信號(hào)。4個(gè)按鍵功能設(shè)計(jì)如下：【SET】鍵功能：設(shè)置當(dāng)前時(shí)間，即當(dāng)電子時(shí)鐘的時(shí)間有誤差時(shí)，需要隨時(shí)對(duì)它進(jìn)行調(diào)整，使用SET鍵與+1鍵、RET鍵配合來完成這一功能。1） 當(dāng)SET鍵被按下時(shí)，在單片機(jī)的INT0引腳產(chǎn)生一個(gè)低電平觸發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求時(shí)，就轉(zhuǎn)移到INT0中斷效勞程序的人口地址，執(zhí)行INT0的中斷效勞程序。2）

20、設(shè)計(jì)INT0的中斷效勞程序的功能是調(diào)整當(dāng)前時(shí)間，程序的標(biāo)號(hào)地址為INTA?！続LM】鍵的功能：設(shè)置時(shí)鐘時(shí)間，即當(dāng)需要電子時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)鬧鐘效勞時(shí)，可以通過該鍵的功能來輸入定時(shí)鬧鐘時(shí)間，使用ALM鍵與+1鍵、RET鍵配合來完成這一功能。1） 當(dāng)ALM鍵被按下時(shí)，在單片機(jī)的INT1引腳產(chǎn)生一個(gè)低電平中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求時(shí)，就轉(zhuǎn)移到INT1中斷效勞程序人口地址，執(zhí)行INT1的中斷效勞程序。2） INT1的中斷效勞程序的功能是輸入定時(shí)鬧鐘時(shí)間，程序的標(biāo)號(hào)地址為INTB?！?1】調(diào)整鍵的功能：分別對(duì)時(shí)間值的小時(shí)十位、小時(shí)個(gè)位、分的十位、分的個(gè)位進(jìn)行+1調(diào)整，即該鍵每按下一次，對(duì)應(yīng)的時(shí)間調(diào)整位+

21、1. 該引腳與P3.0引腳連接，工作在I/O接口方式，為了保證P3.0工作在輸入方式，在初始化程序中對(duì)它進(jìn)行編程： 鍵盤的硬件電路設(shè)計(jì)只能保證4個(gè)按鍵信號(hào)的可靠進(jìn)入，要想完成鍵盤的輸入功能還要靠軟件編程來具體實(shí)現(xiàn)。 中斷效勞程序見參考程序。第五節(jié) 蜂鳴器電路設(shè)計(jì) 定時(shí)時(shí)間到時(shí)有聲音提醒信號(hào)產(chǎn)生，可選擇一只蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)這一功能。壓電式蜂鳴器工作時(shí)約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，并設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)及控制電路。電路設(shè)計(jì)，蜂鳴器作為三極管VT1的集電極負(fù)載，當(dāng)VYI導(dǎo)通時(shí)蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲音，VT1截止時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。R4作為限流電阻。 蜂鳴器電路與單片機(jī)的接口：VT1的基極接到單片機(jī)P3口的P3.7引腳，

22、P3.7引腳作為輸出口使用。當(dāng)P3.7=0時(shí)，VT1導(dǎo)通，使蜂鳴器的兩個(gè)引腳間獲得5V的直流電壓，蜂鳴器中有電流通過，而產(chǎn)生蜂鳴音。當(dāng)P3.7=1時(shí)，VT1截止，蜂鳴器的兩個(gè)引腳間的直流電壓接近于0V,蜂鳴器不發(fā)聲。 蜂鳴器有長聲和短聲兩種，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。本設(shè)計(jì)選擇短聲蜂鳴器，蜂鳴器報(bào)警時(shí)間的長短，通過軟件編程控制。 由于74LS48是BCD碼7段譯碼器，對(duì)小聲點(diǎn)位沒有驅(qū)動(dòng)作用，因此，必須給4-LED顯示器中的“：符號(hào)設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。 dp“：的驅(qū)動(dòng)電路由VT2、R4、R5器件組成，R4、R5分別為發(fā)射集、基集的限流電阻。VT2的基極于LED的D2引腳連接，dp段發(fā)光二極管是VT2的

23、集電極負(fù)載。 該電路的工作原理是：當(dāng)VT2的基極為低電平是，VT2導(dǎo)通，dp段被點(diǎn)亮。即“：段與LED數(shù)碼管的第二位一起被點(diǎn)亮；當(dāng)VT2的基極位高電平是VT2截止，dp的、段熄滅。 器件選擇：R4=100,R5=20,VT2選擇PNP型三極管9012.第六節(jié) 電子時(shí)鐘電路硬件電路原理圖第四章 電子時(shí)鐘軟件的設(shè)計(jì)方案第一節(jié) 模塊化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) 模塊化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：(一) 每個(gè)模塊的程序結(jié)構(gòu)簡單，任務(wù)明確，易于編寫、調(diào)試和修改。(二) 程序可讀性好，對(duì)程序的修改可局部進(jìn)行，其他局部可以保持不變，便于功能擴(kuò)充。(三) 對(duì)于使用頻繁的子程序可以建立子程序庫，便于多個(gè)模塊調(diào)用。(四) 便于分工合作，

24、多個(gè)程序員同時(shí)進(jìn)行程序的編寫和調(diào)試工作，加快軟件研制進(jìn)度。第二節(jié) 設(shè)計(jì)框圖 主程序數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描模塊當(dāng)前時(shí)間計(jì)時(shí)模塊數(shù)制轉(zhuǎn)換模塊輸入鬧鐘時(shí)間模塊當(dāng)前時(shí)間調(diào)整模塊蜂鳴器報(bào)警模塊 設(shè)計(jì)框圖第三節(jié) 內(nèi)存空間的分配地址分配作用60H7FH堆棧區(qū)40H43HLED段碼顯示緩沖區(qū)，存儲(chǔ)顯示字符的BCD碼，低四位有效44H47HLED位碼顯示緩沖區(qū)，存儲(chǔ)LED的位碼信號(hào)，高四位有效32H33H當(dāng)前時(shí)間的二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)單元，32 H 單元存儲(chǔ)小時(shí)，33 H 存儲(chǔ)分34H35H鬧鐘時(shí)間的二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)單元，34 H 單元存儲(chǔ)小時(shí)，35H 存儲(chǔ)分29H輸入鍵值存儲(chǔ)單元30H當(dāng)前調(diào)整位標(biāo)志，30 H=131H LED

25、顯示器位數(shù)存儲(chǔ)單元02H05H計(jì)時(shí)用工作存放器0區(qū) R2R518H1AH 動(dòng)態(tài)掃描用工作存放器3區(qū) R0R2第五章 電子時(shí)鐘應(yīng)用程序設(shè)計(jì)第一節(jié) 主程序的設(shè)計(jì)主程序的內(nèi)容一般包括：主程序的起始地址、中斷效勞程序的起始地址、有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化和子程序調(diào)用等。1、程序的起始地址 MCS-51系列單片機(jī)復(fù)位后， PC=0000 H,而0003H002BH分別位各中斷源的入口地址。所以， 編程時(shí)應(yīng)在0000H處寫一跳轉(zhuǎn)指令。 當(dāng) CPU 接收到中斷請(qǐng)求信號(hào)并予以響應(yīng)后，CPU把當(dāng)前的PC 內(nèi)容壓入棧中進(jìn)行保護(hù)，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷效勞程序人口處執(zhí)行。一般應(yīng)在相應(yīng)的中斷效勞程序人口處寫一條跳轉(zhuǎn)指

26、令，并以跳轉(zhuǎn)指令的目標(biāo)地址作為中斷效勞程序的起始地址進(jìn)行編程。2、主程序的初始化內(nèi)容 所謂初始化，是對(duì)將要用到的MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)設(shè)定。MCS-51系列單片機(jī)復(fù)位后，特殊功能存放器IE, IP的內(nèi)容均為00H，所以應(yīng)對(duì)IE, IP進(jìn)行初始化編程，以開放CPU中斷，允許某些中斷源中斷和設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)等。在本設(shè)計(jì)中，使用了四個(gè)中斷，即T0、T1、/INT0、/INT1。其中：1T0中斷：采用T0定時(shí)中斷工作方式，完成LED動(dòng)態(tài)掃描。2T1中斷：采用T1定時(shí)中斷工作方式，產(chǎn)生100ms的單位時(shí)間。3/INT0中斷：采用外部中斷工作方式，完成時(shí)間調(diào)整功能。4/IN

27、T1中斷：采用外部中斷工作方式，完成鬧鐘時(shí)間輸入功能。3、代碼轉(zhuǎn)換程序 人們?nèi)粘Ａ?xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)，而計(jì)算機(jī)的鍵盤、輸出以及顯示常采用二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)即BCD碼或ASCII碼。因此，在程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換。各種代碼之間的轉(zhuǎn)換十分有用，除了硬件邏輯轉(zhuǎn)換之外，程序設(shè)計(jì)中常采用算法處理和查表方式。參看LOP標(biāo)號(hào)地址到AA標(biāo)號(hào)地址之間的內(nèi)容。這段程序的功能時(shí)完成將當(dāng)前時(shí)間的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成BCD碼，并送到顯示緩沖區(qū)。4主程序設(shè)計(jì)框圖主程序設(shè)計(jì)框圖 第二節(jié) LED動(dòng)態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計(jì) 在采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式時(shí)，要使得LED顯示的比擬均勻，又有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率。當(dāng)掃描頻率在70 H

28、Z 左右時(shí)，能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。一般可以采用間隔10ms對(duì)LED進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描一次，每一位LED的顯示時(shí)間為1ms。在單片機(jī)中，定時(shí)功能既可以由硬件定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件定時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)。軟件延時(shí)程序占用CPU的時(shí)間，因此，它降低了CPU的利用率；硬件定時(shí)時(shí)利用單片機(jī)內(nèi)定時(shí)器定時(shí)，啟動(dòng)以后定時(shí)器可與CPU并行工作，不占用CPU的時(shí)間，使CPU有較高的工作效率。本設(shè)計(jì)中，采用硬件定時(shí)和軟件定時(shí)并用的方式，即用定時(shí)器0溢出中斷功能實(shí)現(xiàn)10ms定時(shí)，通過軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)1ms 的定時(shí)。1T0定時(shí)器中斷效勞程序的功能1從顯示緩沖區(qū)分別取出4位LED顯示器顯示數(shù)據(jù)的位碼和段碼，送到P

29、1口，依次顯示每一位，每一位的顯示時(shí)間為1ms，顯示4位需要4ms 的時(shí)間。2在設(shè)置當(dāng)前時(shí)間或輸入鬧鐘時(shí)間時(shí)，當(dāng)前調(diào)整位應(yīng)具有閃爍功能，用來提示當(dāng)前調(diào)整位時(shí)哪一位。因此，在每一位顯示之前都要進(jìn)行判斷，該位是否閃爍，然后決定進(jìn)行正常顯示還是閃爍顯。3LED顯示器每一位的顯示時(shí)間時(shí)1ms, 延時(shí)1ms子程序是典型的軟件定時(shí)程序。2. 定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)初值設(shè)置時(shí)鐘頻率為6MHZ,1個(gè)機(jī)器周期為2s。T0定時(shí)器產(chǎn)生10ms的定時(shí)，可以計(jì)算出計(jì)數(shù)值和計(jì)數(shù)初值： 計(jì)數(shù)值=定時(shí)時(shí)間/機(jī)器周期時(shí)間=10ms/2s=5000計(jì)數(shù)初值=655375000=15536-EC78H初值存放器的初值為：TH0=0ECH

30、;TL0=78H 3. T0定時(shí)器中斷效勞程序流程T0中斷效勞程序保護(hù)現(xiàn)場關(guān)T0中斷、開其它中斷設(shè)置段碼緩沖區(qū)指針設(shè)置位碼緩沖區(qū)指針設(shè)置顯示位數(shù)是閃爍位否將位碼和段碼值送P1端口顯示某位，延時(shí)1ms修改顯示緩沖區(qū)指針顯示位數(shù)減1顯示完否T0計(jì)數(shù)器置初值恢復(fù)現(xiàn)場，開中斷中斷返回顯示位數(shù)減1T0定時(shí)器中斷效勞程序流程第三節(jié) 時(shí)鐘計(jì)時(shí)程序的模塊的設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘系統(tǒng)主要的任務(wù)是：采用單片機(jī)為核心器件產(chǎn)生24h時(shí)間，并用LED顯示器將它顯示出來。我們要設(shè)計(jì)定時(shí)程序，通過定時(shí)程序產(chǎn)生24h時(shí)間。當(dāng)時(shí)鐘頻率為6MHZ時(shí)，定時(shí)器最長的定時(shí)時(shí)間是131.72ms，以此要產(chǎn)生24h的時(shí)間值，必須采用硬件定時(shí)和軟件編

31、程相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)。1、24h時(shí)間的產(chǎn)生選擇定時(shí)器T1,工作方式1，定時(shí)100ms,T1定時(shí)100ms中斷一次，利用R2存放器加1，R2存放器的值等于10時(shí)，時(shí)間正好是1s;再利用R3存放器計(jì)數(shù)60s,依次類推，累計(jì)24h的時(shí)間值，并需要設(shè)置以下幾個(gè)存放器： R2: 累計(jì)1s時(shí)間存放器。T1每中斷一次R2=R2+1,計(jì)數(shù)十次向R3進(jìn)位，并將R2清零。R3: 累計(jì)60 s時(shí)間存放器，當(dāng)R3=60s,向R4進(jìn)位，然后將R3清零。R4 :累計(jì)60min 時(shí)間存放器。當(dāng)R4=24h,正好是1h的時(shí)間，向R5進(jìn)位，然后R4=0.R5：累計(jì)24h時(shí)間存放器。當(dāng)R5=24h,正好是晝夜交替的時(shí)間，并使R5

32、=0. R2R5按二進(jìn)制計(jì)數(shù)。2、計(jì)算定時(shí)器T1的計(jì)數(shù)初值當(dāng)時(shí)鐘頻率=6MHZ時(shí)計(jì)數(shù)值=定時(shí)時(shí)間/機(jī)器周期時(shí)間=100ms/2µs=5000計(jì)數(shù)初值=6553750000=3CB0H初值存放器的初值為：TH1=3CH; TL1=B0H工作方式計(jì)數(shù)器TMOD=00011011B第四節(jié) 鍵盤接收子程序的設(shè)計(jì)1、程序設(shè)計(jì)思路 鍵盤接收子程序是由INTA和INTB兩個(gè)子程序組成，兩個(gè)子程序的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前時(shí)間的調(diào)整和輸入定時(shí)時(shí)間。1INTA子程序的功能是對(duì)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)按鍵電路設(shè)計(jì)可知，當(dāng)【SET】鍵按下時(shí)，產(chǎn)生INT0中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求時(shí)，便進(jìn)入該中斷效勞程序。2在程序

33、中，將時(shí)鐘的小時(shí)十位、小時(shí)個(gè)位、分十位、分個(gè)位分別進(jìn)行調(diào)整。采用24小時(shí)時(shí)間表示，因此4位時(shí)間值要分別加以限制。即小時(shí)十位，數(shù)的允許范圍：02；小時(shí)個(gè)位，數(shù)的范圍有兩種可能：當(dāng)小時(shí)的十位為0、1時(shí)，小時(shí)的個(gè)位數(shù)的允許范圍時(shí)09，當(dāng)小時(shí)的十位為2時(shí)，小時(shí)的個(gè)位數(shù)的允許范圍時(shí)03；分的十位，數(shù)的允許范圍是05；分的個(gè)位，數(shù)的允許范圍時(shí)09.3利用【+1】鍵和【RET】鍵配合使用，每次對(duì)【+1】鍵的按下次數(shù)進(jìn)行累加，當(dāng)【RET】鍵按下時(shí)，調(diào)整值被確認(rèn)，轉(zhuǎn)去處理下一位。4每次進(jìn)入該程序后，對(duì)4位時(shí)間值調(diào)整一次，從左到右排列順序?yàn)?4，不循環(huán)。5鍵盤接收的時(shí)間值位BCD碼方式，將它們轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)后，存

34、儲(chǔ)在32H、33H單元。同時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)單元進(jìn)行修改，使當(dāng)前時(shí)間得到調(diào)整。6INTB子程序是定時(shí)時(shí)間設(shè)置程序，設(shè)計(jì)思路與當(dāng)前時(shí)間調(diào)整程序根本相同。不同的是【ALM】鍵與P3.3引腳連接，當(dāng)【ALM】按下時(shí)，產(chǎn)生INT1中斷并進(jìn)入INTB中斷效勞程序。輸入的定時(shí)時(shí)間存儲(chǔ)在34H、35H單元。7按鍵去抖動(dòng)的處理 由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在閉合及斷開的瞬間均伴有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為510ms。而按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長短那么是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀屢次，為了確保CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理，鍵抖動(dòng)可用硬件或軟件兩種方

35、法消除。本設(shè)計(jì)采用軟件方法，程序設(shè)計(jì)參考INTA或INTB中斷效勞程序。第五節(jié) 參考程序一、主程序清單 ORG 0000H LJMP MAIN ； 轉(zhuǎn)主程序 ORG 0003H ；外部中斷0中斷效勞程序人口地址 LJMP INTA ；轉(zhuǎn)外部中斷中斷效勞程序ORG 000BH ；T0定時(shí)中斷效勞程序人口地址 LJMP T0_SEV ; 轉(zhuǎn)T0定時(shí)中斷效勞程序 ORG 0013H ; 外部中斷1中斷效勞程序人口地址 LJMP INTB ;轉(zhuǎn)外部中斷1中斷效勞程序 ORG 001BH ; T1定時(shí)中斷效勞程序人口地址 LJMP T1_SEV ;轉(zhuǎn)TI定時(shí)中斷效勞程序 MOV 31H , A MOV

36、32H , A ORG 0030H ; 設(shè)置主程序起始地址=0030HMAIN: MOV SP, #60H ;設(shè)置堆棧指針 MOV A, #00H MOV 30H , A MOV 33H , #0CH MOV 34H , A MOV 35H , A MOV 44H , #80H MOV 45H , #40H MOV 46H , #20H MOV 47H , #10H CLR RS0 CLR RS1 MOV R2, #0 MOV R3, #0 MOV R4, #0 MOV R5, #12 MOV TMOD, #11H MOV TH1, #3CH MOV TL1, #0B0H MOV TH0, #

37、0ECH MOV TL0, #78H MOV IP , #08H MOV TCON , #50H MOV IE , #8FHLOP: MOV B , #10 MOV A , 33H DIV AB MOV 40H, A MOV 41H, B MOV B, #10 MOV A, 32H DIV AB MOV 42H, AAA: MOV 43H, B SETB RS1 CLR RS0A1: MOV R2, 35H CJNE R2, #0, NT MOV R2, 34H CJNE R2, #0, NT SJMP BBNT: MOV A, 35H CJNE A, 33H, BB MOV A, 34H C

38、JNE A, 32H, BB SJMP LOP SJMP LOP 二、T0定時(shí)器中斷效勞程序T0_SEV: PUSH A PUSH PSW SETB RS1 SETB RS0 CLR TR0 MOV R2, #04H MOV R0, #40H MOV R1, #44HGO_ON: MOV A, R2 CJNE A, 31H, NO_FLASH DJNZ 30H, FLASHNO_FLASH: MOV A, R1 ADD A, R0 MOV P1, A LCALL DELAY1 FLASH: INC R0 INC R1 DJNZ R2, GO_ON MOV TH0, #0ECH MOV TH0,

39、 #78H POP A SETB ET0 SETB TR0 SETB EA RETIDELAY1: MOV R3, #02HAGAIN: MOV R4, #0F8HDELAY: DJNZ R4, DELAY DJNZ R3, AGAIN RET 三、計(jì)時(shí)程序清單T1_SEV: MOV TH1, #3CH ;重置T1計(jì)數(shù)初值 MOV TL1, #0B0H CLR EA ;關(guān)中斷 PUSH A ;保護(hù)現(xiàn)場 PUSH B PUSH PSW CLR RS1 CLR RS0 ;選擇0區(qū)工作存放器 INC R2 CJNE R2, #0AH, EN ;判斷中斷10次否，否，轉(zhuǎn)EA標(biāo)號(hào)地址 MOV R2, #

40、0 ;T1中斷10次的累計(jì)時(shí)間為1s，計(jì)數(shù)存放器R2清零 INC R3 ;秒計(jì)數(shù)單元R3+1 CJNE R3, #3CH, EN ;判R3=60s？否，轉(zhuǎn)EN標(biāo)號(hào)地址 MOV R3, #0 ;60s時(shí)間到，R3=0 INC R4 ;分計(jì)時(shí)單元R4+1 MOV 32H , R4 ;分值送32H單元 CJNE R4, #3CH, EN ;判R4=60min?否，轉(zhuǎn)EN標(biāo)號(hào)地址 MOV R4, #0 ;60min時(shí)間到，R4=0 MOV 32H , R4 ; 分值送32H單元 INC R5 ;小時(shí)單元R5+1 MOV 33H, R5 ;小時(shí)值送33H單元 CJNE R5, #18H, EN ;判R5=24H?否，轉(zhuǎn)EN標(biāo)號(hào)地址 MOV R5 #0 ;24h時(shí)間到。R5=0 MOV 33H, R5 ;小時(shí)值送33H單元EN : POP PSW ;恢復(fù)現(xiàn)場 POP B SETB EA ;開中斷 RETI ;中斷返回 四、設(shè)置當(dāng)前時(shí)間程序清單 CLR TR1 ；TI停止定時(shí) CLR ET1 ；T1禁止中斷 CLR EX0 ；/IN