單片機電子時鐘設(shè)計

1、武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院 武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院2008 級 畢 業(yè) 設(shè) 計課題名稱 單片機電子時鐘設(shè)計 學(xué)生姓名 奚貴兵 學(xué) 號 1297808050187 班 級 通 信 0801 班 指導(dǎo)老師 祝 勛 光電子與通信工程系完成時間： 2011年4月11日目 錄摘 要 3一、前言 3二、電子時鐘設(shè)計思路 42.1設(shè)計的實施方案 4 2.2設(shè)計步驟論述 4三、電路設(shè)計 5 3.1 電子時鐘電路圖 53.2模塊設(shè)計 6 3.2.1電源部分 6 3.2.2復(fù)位部分 6 3.2.3控制部分 7 3.2.4集成數(shù)碼管 7四、元器件的選取與檢測9 4.1元器件清單9 4.2元器件的檢測9 4.2.1二極管 9

2、4.2.2三極管 9五、程序設(shè)計10 5.1程序10單片機電子時鐘設(shè)計摘 要單片機又稱單片微控制器，它自20世紀(jì)70年代問世以來，就以其極高的性能價格比，倍受人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用廣泛、發(fā)展迅速。因為單片機具有體積小、重量輕、功耗低、控制功能強、抗干擾能力強、擴展靈活、價格低廉、可靠性高、使用方便等優(yōu)點，所以得到了廣泛的應(yīng)用，在我國，最早使用單片機是在1982年，如今單片機已被應(yīng)用于家用電器、辦公自動化、航空航天、智能儀表、工業(yè)測控、電子產(chǎn)品、機電一體化、醫(yī)用設(shè)備、專用設(shè)備的智能化管理以及過程控制等幾乎各個領(lǐng)域，電子時鐘就是其典型的代表。通過這次簡易的電子時鐘設(shè)計，進一步掌握了如何利用接口電路

3、進行硬件系統(tǒng)的設(shè)計，如何進行軟件的設(shè)計，同時增強了學(xué)習(xí)興趣及動手能力。在報告中，詳細(xì)地記述了整個設(shè)計過程的各個環(huán)節(jié)，其中的不足歡迎老師指出或給予更好的建議關(guān)鍵詞：單片機 電子時鐘 控制一、前 言時間與我們每一個人都有非常密切的關(guān)系，每個人都受到時間的影響。為了更好的利用我們自己的時間，我們必須對時間有一個度量，因此產(chǎn)生了鐘表。鐘表的發(fā)展是非常迅速的，從剛開始的機械式鐘表到現(xiàn)在普遍用到的數(shù)字式鐘表. 即使現(xiàn)在鐘表千奇百怪，但是它們都只是完成一種功能計時功能，只是工作原理不同而易。在當(dāng)代繁忙的工作與生活中，時間與我們每個人息息相關(guān).在一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，時鐘有兩個方面的含義：一是指為保

4、障系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時時鐘，即定時時間，它通常有兩中實現(xiàn)方法：一是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法；二是用軟件實現(xiàn)，即用單片機內(nèi)部的可編程定時計數(shù)器來實現(xiàn)的，對時間精度要求不高。本文主要介紹用單片機內(nèi)部的定時計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘顯示的方法，設(shè)計由單片機AT89C52芯片和四位一體數(shù)碼管（LED）為核心，加上必要的電路，構(gòu)成一個簡易的電子時鐘。二、電子時鐘設(shè)計思路2.1設(shè)計的實施方案單片機中最重要的是四個P口，即P0、P1、P2、P3，我們可以根據(jù)電路所要實現(xiàn)的

5、功能，在硬件設(shè)計部分來選擇P口的鏈接方式；軟件部分就需要用到單片機編程，也就是我們熟知的匯編語言，利用Medwin等軟件編寫電路所要實現(xiàn)的功能及狀態(tài)。在本次電子時鐘設(shè)計中，用到的是AT89C52單片機，用其來控制四個集成的數(shù)碼管，使數(shù)碼管顯示日、月、時、分，并且可以通過控制鍵來進行時間和日期的調(diào)整。先是硬件部分，利用Protel軟件畫出硬件圖，在PCB電路板上連接好各器件，檢查并確定電路是否正常，再是軟件部分，根據(jù)硬件圖，寫出程序，其中要特別注意P口的連接，軟件調(diào)試無誤后，用USB接口將程序拷進單片機內(nèi)，觀察數(shù)碼管是否顯示正常，通過控制鍵檢查其是否有調(diào)時的功能。2.2設(shè)計步驟論述1、電子時鐘電

6、路的搭建、所需元器件以及電路板的焊接與檢測。2、常態(tài)下，LED顯示的是時間，當(dāng)按下菜單鍵首先進入調(diào)整時間，再按下菜單鍵進入日期調(diào)整，有兩個開關(guān)用來調(diào)整，再按菜單鍵恢復(fù)顯時，菜單鍵每按下一次，發(fā)光二極管就兩一次，當(dāng)日期顯示開關(guān)按下時，LED顯示日期，發(fā)光二極管一直亮，當(dāng)按鍵抬起，LED恢復(fù)顯時，二極管熄滅。3、四個按鍵分別控制菜單的選擇、時間和日期的調(diào)整、以及時間和日期的切換。數(shù)據(jù)與代碼轉(zhuǎn)換，從P2.4P2.7口輸出位選碼，即分別與數(shù)碼管的com1、com2、com3、com4相連；從P0口輸出段選碼，即與數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、dp腳相，利用P2.4到P2.7來控制四個數(shù)碼管的顯示

7、，P2.0P2.3連接四個控制鍵。4、com1、com2、com3、com4分別接三極管的發(fā)射極，三極管的基極各接一個4.7k的電阻后再分別于P2.4P2.7相連，三極管的集電極都接電源。5、計時功能的實現(xiàn)與中斷服務(wù)程序，時間的運行依靠定時中斷子程序?qū)r鐘單元數(shù)值進位調(diào)整來實現(xiàn)的。定時計數(shù)器T0打開后，進入計時，滿60秒后即為1分鐘，分鐘單位進位，60分鐘到了后，時鐘單元進位，24小時滿后，天單元進位，這樣根據(jù)進率，得到月、日、時、分、秒存儲單元的值，并經(jīng)譯碼后，通過掃描程序送到LED中顯示出來，實現(xiàn)時鐘計時功能。6、用Medwin編寫程序，拷入單片機觀察LED是否顯示正常，不正常則修改程序。

8、三、電路設(shè)計3.1電子時鐘電路圖圖3-1-13.2模塊設(shè)計 3.2.1電源部分如下圖3-2-1，從外部輸入+5V的交流電，為單片機提供電源。圖3-2-13.2.2復(fù)位部分單片機復(fù)位有兩種基本方式，即上電復(fù)位和按鍵復(fù)位，本次設(shè)計用的是按鍵復(fù)位（如圖3-2-2），通過接通按鈕開關(guān)，使單片機進入復(fù)位狀態(tài)。本次設(shè)計中單片機復(fù)位后顯示0000。圖3-2-23.2.3控制部分 為了減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，在安裝、焊接時鐘電路時，晶振C1、電容C2和C3應(yīng)盡可能地安裝在單片機XTAL1和XTAL2引腳的附近。如下圖3-2-3所示。 圖3-2-3 3.2.4集成數(shù)碼管 下圖3-2-4為四位一體

9、數(shù)碼管的實物圖，是將四個數(shù)碼管集成在一起，其中四個數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、dp分別集成在一起，利用各控制端com1、com2、com3、com4（圖3-1-5中分別為1、2、3、4腳）來控制其工作，12個腳的分布圖如下圖3-1-5。 圖3-2-4 圖3-2-5 圖3-2-6 圖3-2-6是四位一體數(shù)碼管與三極管之間的連接圖，因為本次設(shè)計用到的是共陽極的數(shù)碼管和NPN型的三極管，所以三極管的發(fā)射極與數(shù)碼管的控制端相連，基極與電阻相連，集電極與電源相連。A1、A2、A3、A4置高電平數(shù)碼管才點亮。四、元器件的選取與檢測4.1元器件清單1、AT89C52單片機（1塊）。2、四位一體集成數(shù)

10、碼管（1個），用來顯示時間和日期。3、NPN型三極管（4個），分別與四個數(shù)碼管的控制腳相連。4、4.7K電阻（9個），其中四個與三極管基極相連，四個做開關(guān)的上拉電阻， 一個用來復(fù)位。5、1K電阻（1個），與發(fā)光二極管串聯(lián)。6、12M的晶體振蕩器（1個）。7、10uF的極限電容（1個）。8、22pF的電容（2個），其作用是快速起振、穩(wěn)定振蕩頻率、微調(diào)振蕩頻率。9、開關(guān)（5個），四個用來調(diào)時，一個用來復(fù)位。4.2元器件的檢測4.2.1二極管在焊接電路板之前先得檢測元器件的好壞，以下為二極管的檢測方法：將萬用表的紅表筆和黑表筆分別接在二極管的兩個電極，若測得的電阻值很小，則黑表筆所接的電極為二極管的

11、正極，紅表筆所接的電極為二極管的負(fù)極。若測得的電阻值很大則相反。4.2.2三極管將數(shù)字萬用表的黑（紅）表筆接到某個假定基極的引腳上，用紅（黑）表筆先后接到其余兩個引腳上，如果兩次測得的電阻值都很大（或都很?。?，即PN結(jié)反偏（或正偏）則可確定假定基極是正確的，如果兩次測得的阻值一大一小，則可確定假定基極不是基極，重新假定另一個引腳為基極，重復(fù)上述測試，當(dāng)基極確定后，將黑表筆接基極，紅表筆分別接其他兩個電極，若兩次測得的電阻值都較小，三極管為NPN型，然后再基極與假定集電極自檢接一個100K的電阻，黑表筆接假定集電極，紅表筆接假定發(fā)射極，測得一電阻值，將假定的集電極與假定的發(fā)射極對調(diào)，又測得一電阻

12、值，比較兩值的大小，可確定電阻值較小的那一次的假定是正確的，因為電阻值小，說明通過萬用表的電流大，三極管處于放大狀態(tài)，即滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電極結(jié)反偏。五、程序設(shè)計5.1程序電子時鐘程序如下： BZ BIT 01H ；秒鐘閃點控制位 SET1 BIT P2.0 ；菜單控制位 SET2 BIT P2.1 ；調(diào)分鐘和日 SET3 BIT P2.2 ；調(diào)小時和月 SET4 BIT P2.3 ；時間和日期的轉(zhuǎn)換鍵 COM1 BIT P2.4 ；數(shù)碼管控制位 COM2 BIT P2.5 COM3 BIT P2.6 COM4 BIT P2.7 SECOND EQU 29H MINUTE EQU 30H HO

13、UR EQU 31H DAY EQU 32H MONTH EQU 33H TCNT EQU 34H MENU EQU 35H ORG 0000H ；程序入口地址 LJMP START ；跳轉(zhuǎn)到主程序 ORG 000BH ；定時計數(shù)器T0的入口地址 LJMP LOOP1START: MOV DPTR,#TABLE MOV SECOND,#0 ；初始化 MOV MINUTE,#0 MOV HOUR,#0 MOV DAY,#0 MOV MONTH,#0 MOV TCNT,#0 MOV MENU ,#0 MOV TMOD,#01H ；選用定時計數(shù)器T0，第一種工作方式 MOV TH0,#3CH ；定時

14、50ms MOV TL0,#0B0H MOV IE,#82H ；開中斷 SETB TR0 ；開定時計數(shù)器；*；判斷是否有按鍵按下，是哪個按鍵按下 L1: LCALL DISPLAY ；調(diào)用時間顯示 SETB P1.0 ；將P1.0置1，滅燈 JNB SET1,K1 ；判斷SET1是否按下 JNB SET4,K2 ；判斷SET2是否按下 LJMP L1 K2: CLR P1.0 ；將P1.0清零，將燈點亮 LCALL LOOP ：調(diào)用日期的顯示 JNB SET4,K2 SETB P1.0 LJMP L1 K1: LCALL DELAY ；調(diào)用延時子程序 JB SET1,L1 INC MENU ；

15、將MENU加1 L101: JB SET1,L11 ；去抖動LCALL DISPLAY LJMP L101 L11: MOV A,MENU CJNE A,#01,A1 ；判斷按鍵按下的次數(shù) LJMP L2 A1: CJNE A,#02,A2 LJMP L3 A2: MOV MENU ,#0 LJMP L1 ；*；分鐘和小時的調(diào)整 L2: CLR P1.0 LCALL DISPLAY ；調(diào)用時間顯示 LCALL DELAY ；調(diào)用延時子程序 JNB SET1,K1 JB SET2,k3 SJMP D1 k3: JB SET3,L2 SJMP D2 D1: LCALL DISPLAY LCALL

16、DELAY JB SET2,L2 INC MINUTE ；SET2按下一次，分鐘就加1 MOV A,MINUTE CJNE A,#60,L22 ；判斷分鐘是否到60 INC HOUR ；小時加1 MOV MINUTE,#0 MOV SECOND,#0 L22: LCALL DISPLAY JNB SET2,L22 LJMP L2 D2: LCALL DISPLAY LCALL DELAY JB SET3 ,L2 INC HOUR ；SET3按下一次，小時加1 MOV A,HOUR CJNE A,#24,L21 ；判斷小時是否到24 MOV HOUR,#0 L21: LCALL DISPLAY

17、JNB SET3,L21 LJMP L2；*；日和月的調(diào)整 L3: CLR P1.0 LCALL LOOP ；調(diào)用日期的顯示 LCALL DELAY ；調(diào)用延時 JNB SET1,K101 ；判斷開關(guān)是否按下 JB SET2,K4 LJMP D3 K101: LJMP K1 K4: JB SET3,L3 SJMP D4 D3: LCALL LOOP LCALL DELAY JB SET2,L3 INC DAY ；天數(shù)加1 MOV A,DAY CJNE A,#31,L32 ；判斷天數(shù)是否到31 INC MONTH MOV DAY,#0 ；月份加1 LJMP L32 L32: LCALL LOOP

18、 JNB SET2,L32 LJMP L3 D4: LCALL LOOP ；調(diào)用日期的顯示 LCALL DELAY ；調(diào)用延時 JB SET3,L3 INC MONTH ；月份加1 MOV A,MONTH CJNE A,#13,L31 ；判斷月份是否到13 MOV MONTH,#1 ；12月過后顯示1月 L31: LCALL LOOP JNB SET3,L31 LJMP L3 ；*；定時計數(shù)器中斷服務(wù)，對秒、分鐘、小時的計數(shù)LOOP1: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H INC TCNT MOV A,TCNT CJNE A,#20,RETUNE ；計時1s CPL BZ ；

19、秒點的閃爍，1秒閃一次 INC SECOND ；秒鐘加1 MOV TCNT,#0 MOV A,SECOND CJNE A,#60,RETUNE ；判斷秒鐘是否到60秒 INC MINUTE ；分鐘加1 MOV SECOND,#0 MOV A,MINUTE CJNE A,#60,RETUNE ；判斷分鐘是否到60 INC HOUR ；小時加1 MOV MINUTE,#0 MOV A,HOUR CJNE A,#24,RETUNE ；判斷小時是否到24 INC DAY ；天數(shù)加1 MOV HOUR,#0 ；滿一天，時分秒都清零 MOV MINUTE,#0 MOV SECOND,#0 MOV TCNT

20、,#0 MOV A,DAY CJNE A,#32,RETUNE ；判斷天數(shù)是否到32 INC MONTH ；月份加1 MOV DAY,#1 MOV A,MONTH CJNE A,#13,RETUNE ；判斷月是否到13 MOV MONTH,#1 ；滿12月后回到1月RETUNE:RETI ；中斷返回；*；顯示控制子程序，時間的顯示DISPLAY:MOV A,MINUTE ；顯示分鐘 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ；顯示分鐘的十位 SETB COM2 ；點亮第2個數(shù)碼管 LCALL DELAY CLR COM2 MOV A,B MOVC A,A+

21、DPTR MOV P0,A ；顯示分鐘的個位 SETB COM1 ；點亮第1個數(shù)碼管 LCALL DELAY CLR COM1 MOV A,HOUR ；顯示小時 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ；顯示小時的十位 SETB COM4 ；點亮第4個數(shù)碼管 LCALL DELAY CLR COM4 MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ；顯示小時的個位 SETB COM3 ；點亮第3個數(shù)碼管 JB BZ,S1 CLR P0.7 ；秒點的閃爍 S1: LCALL DELAY SETB P0.7 CLR COM3 RET ；返回主程序；*；日期的顯示 LOOP: MOV A,DAY ；顯示日 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR SETB COM2 ；點亮第2個數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示日的十位 LCALL DELAY CLR COM2 MOV A,B MOVC A,A+DPTR SETB COM1 ；點亮第1個數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示日的個位 LCALL DELAY CLR COM1 MOV A,MONTH ；顯示月 MOV B,#10 DIV AB MOVC A,A+DPTR SETB COM4 ；點亮第4個數(shù)碼管 MOV P0,A ；顯示月的十位 LCALL DE