基于單片機(jī)控制的時(shí)鐘控制器

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于單片機(jī)控制的時(shí)鐘控制器專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化064班時(shí)間：2009.2.162009.3.6指導(dǎo)教師：孔曉紅邵鋒陳艷鋒2009年3月6日時(shí)鐘控制器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1 .設(shè)計(jì)目的與要求設(shè)計(jì)出一個(gè)時(shí)鐘控制器。準(zhǔn)確地理解有關(guān)要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求所設(shè)計(jì)的電路具有以下功能：(1)顯示：可以顯示時(shí)、分和秒；(2)調(diào)時(shí)功能：時(shí)(0-24)、分和秒(0-60)可以連續(xù)可調(diào)；(3)擴(kuò)展功能：增加整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，增加鬧鐘任意設(shè)定功能；2 .設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)畫(huà)出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系；(2)確定元器件及元件參數(shù)；(3)進(jìn)行電路模擬仿真；(4)SCHC 件生成與

2、打印輸出；3 .編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)出設(shè)計(jì)的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。4 .答辯在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成敘述并回答問(wèn)題。目錄1.引言12.總體設(shè)計(jì)方案12.1設(shè)計(jì)思路12.2總體設(shè)計(jì)框圖及電路組成13 .設(shè)計(jì)原理分析23.1蜂鳴報(bào)警電路23.2顯示電路23.3時(shí)間調(diào)整電路33.4系統(tǒng)軟件34.結(jié)束語(yǔ)5參考文獻(xiàn)5附錄16附錄27基于單片機(jī)控制的時(shí)鐘控制器電氣064梁成才摘要：本設(shè)計(jì)多功能數(shù)字鐘是以AT89S51單片機(jī)為核心控制器構(gòu)成的電子時(shí)鐘，數(shù)字電子鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英振蕩的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了老

3、式機(jī)械鐘表。在數(shù)字顯示方面目前已有集成的計(jì)數(shù)、譯碼電路，它可以直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示器件還可以直接采用CMOS-LED光點(diǎn)組合器件，構(gòu)成模塊式石英晶體數(shù)字鐘。這些電路裝置十分小巧，安裝使用也方便。關(guān)鍵詞：AT89S51數(shù)碼管時(shí)鐘74LS1641引言數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)，分，秒.數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人家庭，車(chē)站，碼頭辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵罚捎跀?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)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)

4、廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)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。2總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)思路本電路采用 89S51 為核心的時(shí)鐘控制電路，由于單片機(jī)簡(jiǎn)單可靠，便于用戶使用，所以采用單片機(jī)控制時(shí)鐘，其控制電路共有六部分組成，單片機(jī)是其核心部件，要完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)需要報(bào)警電路。對(duì)當(dāng)前的時(shí)間修改需要對(duì)按鍵的操作，所以還需要按鍵電路，單片機(jī)將其信號(hào)輸出應(yīng)該反映在顯示電路中，應(yīng)采用六位數(shù)碼管構(gòu)成的顯示電路。電路中還應(yīng)該具有復(fù)位電路。其設(shè)計(jì)思路有多種，其輸出可以采用動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式，采用動(dòng)態(tài)方式的電

5、路比較復(fù)雜，采用靜態(tài)方式輸出可采用單片機(jī)串行口輸出，電路相對(duì)較簡(jiǎn)單。該電路應(yīng)該具有任意時(shí)間可調(diào)的功能，所以外圍采用開(kāi)關(guān)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。在軟件設(shè)計(jì)方面，應(yīng)完成時(shí)鐘控制電路的各項(xiàng)要求整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)， 該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。 “分計(jì)數(shù)器”也采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天 24 小時(shí)的累計(jì)。顯示電路將“時(shí)”、“分”、

6、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出，通過(guò)六個(gè)七段 LED 顯示器顯示出來(lái)。校時(shí)電路是直接加一個(gè)脈沖信號(hào)到時(shí)計(jì)數(shù)器或者分計(jì)數(shù)器或者秒計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。2.2 總體設(shè)計(jì)框圖及電路組成時(shí)鐘控制電路應(yīng)該由六部分組成，單片機(jī)是其核心部件，要完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)需要報(bào)警電路。對(duì)當(dāng)前的時(shí)間修改需要對(duì)按鍵的操作，所以還需要按鍵電路，單片機(jī)將其信號(hào)輸出應(yīng)該反映在顯示電路中，應(yīng)采用六位數(shù)碼管構(gòu)成的顯示電路。電路中還應(yīng)該具有復(fù)位電路。整體設(shè)計(jì)框圖如圖 1 所示。3設(shè)計(jì)原理分析3.1 蜂鳴報(bào)警電路設(shè)計(jì)該電路可以根據(jù)在整點(diǎn)時(shí)刻發(fā)出警報(bào)，當(dāng)單片機(jī)P0.0 口置 0 時(shí)，在圖 2 中，P0.0 通過(guò) 330歐的

7、電阻接晶體管 PNP 的基極輸入端，從而使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警的聲音，以達(dá)到用戶的目的。3.2 顯示電路的設(shè)計(jì)本電路采用靜態(tài)顯示，利用 74LS164 來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，74LS164 是串行輸入并行輸出的移位寄存器，并帶有清除端，其中 Q0-Q7 為并行輸出端，CLR 為清除端，當(dāng)它為零電平時(shí)使 74LS164 輸出 1#零，A、B為串行輸入端，CLK 為時(shí)鐘脈沖輸入端，在脈沖的上升沿實(shí)現(xiàn)移位。當(dāng) CLK=0、CLR=1 時(shí)，74LS164 保持原來(lái)的數(shù)據(jù)狀態(tài)。圖中外接 6 片 74LS164 作為 6 位 LED 顯示器的靜態(tài)連接口，74LS164 的低電平輸出電流為 8MA，可直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極

8、LED。采用軟件譯碼向 74LS164輸出字型碼，由于顯示器是靜態(tài)的主程序可不必掃描顯示器。直接由單片機(jī)的串行口輸出數(shù)據(jù)和時(shí)鐘控制信號(hào)達(dá)到靜態(tài)顯示的目的。如圖 3 所示。圖3顯示電路3.3 時(shí)間調(diào)整電路該電路采用了四個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)，其中 S1 是時(shí)鐘控制器開(kāi)始按鍵，當(dāng) S1 按下時(shí)時(shí)鐘開(kāi)始工作，初始值設(shè)定在 12 點(diǎn)整，當(dāng)需要改變時(shí)間時(shí)，應(yīng)按下 S2,該鍵是分和時(shí)的切換，當(dāng) S2 按下時(shí)，顯示電路中分的位置處于閃爍狀態(tài)，處于當(dāng)前可調(diào)；當(dāng)再次按下該鍵時(shí)，顯示電路的時(shí)應(yīng)閃爍，處于當(dāng)前可調(diào)，當(dāng)時(shí)或分被 S2 激活可調(diào)時(shí)，按下 S3 可對(duì)其進(jìn)行加 1 調(diào)整，按下 S4 可對(duì)其進(jìn)行減 1 調(diào)整。其四個(gè)端口對(duì)

9、應(yīng)輸入到單片機(jī)的 P2.3-P2.6 處。如圖 4所示。r0QQQQQQQQ74LS164U1LRJCM|23456YPD0QQQQQQQQQQQQQQQQ74LS164U3KLCKLCRM45671234RM74LS164U25672QQQQQQQQ74LS164U4RKLC6/01345QQQQQQQQ74LS164U6KLCKLC6/RMRM74LS164U501234567QQQQQQQQ012345YPDAB860RXDTXD9VCCQ QR710K3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)圖5主程序流程圖主程序首先是初始化部分，主要是計(jì)時(shí)單元清零，中斷初始化，啟動(dòng)定時(shí)器工作，然后是調(diào)用顯示子程序，接著是

10、判斷有無(wú)按鍵。無(wú)按鍵則回到調(diào)用顯示子程序處；有按鍵，則執(zhí)行按鍵處理子程序，執(zhí)行完后回到調(diào)用顯示子程序處，重復(fù)循環(huán)。主程序流程圖如圖 5 所示。為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，在主程序之外還增加了定時(shí)中斷程序。本電子鐘的計(jì)時(shí)是用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器 T0,定時(shí) 10ms,即 0.01s,100 次中斷即為 1s,60s 為 1min,60min 為 1h,24h 為 1 天，如此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。程序流程圖如圖 6 所示。圖6中斷程序流程圖4結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)以 89S51 為核心部件，利用軟件編程，通過(guò)按鍵控制和數(shù)碼管顯示實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)鐘的顯示和調(diào)整功能，能實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的基本要求部分。如在本設(shè)計(jì)中能很好的

11、顯示時(shí)間。通過(guò)按鍵的設(shè)置來(lái)調(diào)節(jié)當(dāng)前時(shí)間。在本設(shè)計(jì)中盡量做到了硬件電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定，減小電磁干擾和其他環(huán)境干擾，充分發(fā)揮軟件編程的優(yōu)點(diǎn)，減小因元器件精度不夠引起的誤差。由于時(shí)間有限和本身知識(shí)水平的發(fā)揮，我認(rèn)為本系統(tǒng)還有需要改進(jìn)和提高的地方，例如選用更高精度的元器件，硬件電路更加精確穩(wěn)定，軟件測(cè)量算法進(jìn)一步的改進(jìn)與完善等。通過(guò)此次三周的實(shí)習(xí)，不僅我的電腦基本知識(shí)有所提高，而且我對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用有了更進(jìn)一步的了解，為以后工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1張桂紅.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社,2007.22汪道輝.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.北京：電子工業(yè)出版社,2006.63孫涵芳.MCS-51

12、系列單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19944黃正謹(jǐn).綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.東南大學(xué)出版社，2002.35楊欣等.電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始M.北京：清華大學(xué)出版社,2005.106謝嘉奎.電子線路M.高等教育出版社，2003.27李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第三版）M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2005.98夏路易，石宗義.電路原理圖與電路設(shè)計(jì)教程Protel99SEM.北京：北京希望電子出版社，2002附錄1DS1DS2DS3DS4DS5DS6bcpfVCC1U112。456/QQQQQQQ74LS1Bbcp6123456/QQQQQQQ74LS164U246KLeR833U

13、bcdafg1。abcdefdbcpflabcdef1U1611U161)1234567QQQQQQQQ74LS164U311234567)QQQQQQQ74LS164U41I2。456/UQQQQQQQ74LS164U5U1RMRMKLCKLCBARMRMKLCRMKLCC-9.4.4. .VCCS5R12UU2KC32uFDUC1HI13UPF-12MHz口1234一56789To1112131415161718192U3UPFC2P1.UP11VCCPU.UP1.2P1.3PU.1P1.4P15/MOSIPU.PU.4P1.6/MISOPU.5P1.7/SCKPU.6RESTP3.U/R

14、XDPU.7EA/VPPP3.1/TXDALE/PROGP3.2/INTPSENP3.3/INTrP2.7P3.4/TUP3.5/T1P3.6/WRP2.5P2.4P3.7/RDP2.3XTAL1GNDP2.1UU4U39383736353433323U292827R51UK262524232221總體電路圖T1R3bcpafedpbcdefd1C161U12。456/QQQQQQQQ74LS164U6RMKLCD3D1SPSPEAKER33UO1R71UK附錄2附電路程序ORG0000HAJMPMAIN;轉(zhuǎn)到主程序ORG000BHAJMPSERVE;轉(zhuǎn)到中斷程序.*;主程序*ORG30HMA

15、IN:MOVTMOD,#01HMOVR0,#31HMOV30H,#00MOVR6,#00MOVR7,#00m_secEQU20H;毫秒單元secEQU21H渺單元minEQU22H;分單元hourEQU23H;時(shí)單元SPEAKBITP0.0;蜂鳴器LEDBITP3.6;按鍵指示燈SK1BITP2.6;數(shù)字鐘開(kāi)始鍵SK2BITP2.5;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間部分切換鍵SK3BITP2.4;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間加1 鍵SK4BITP2.3;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間減1 鍵SETBET0;允許 T0 中斷SETBEA;允許 CPU 中斷MOVTH0,#0D8HMOVTL0,#0F0H;賦計(jì)數(shù)器初值MOVm_sec,#00;

16、毫秒單元清零MOVsec,#00;秒單元清零MOVmin,#00;分單元清零MOVhour,#00;時(shí)單元清零SETBTR0LCALLRETURN;調(diào)用顯示程序*;數(shù)字鐘按鍵程序：*;開(kāi)始鍵*S1:JBSK1,S2;數(shù)字鐘開(kāi)始鍵LCALLDL10msJBSK1,S2CLRSPEAKCLRLEDJNBSK1,$SETBSPEAKSETBLEDSETBTR0MOV30H,#00MOVR7,#00*;調(diào)整時(shí)間部分切換鍵*S2:MOVA,30HCJNEA,#00,NET6JBSK2,S3;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間部分切換鍵LCALLDL10msJBSK2,S3CLRSPEAKCLRLEDINC30HJNBSK2

17、,$SETBSPEAKSETBLEDINCR7CLRTR0SJMPNET7NET6:JBSK2,NET7LCALLDL10msJBSK2,NET7CLRSPEAKCLRLEDINC30HJNBSK2,$SETBSPEAKSETBLEDINCR7NET7:CJNER7,#1,NET1LCALLMSH;分閃爍SJMPS3NET1:MOVR7,#0LCALLHSH;時(shí)閃爍SJMPS3NET9:LCALLRETURN.*;調(diào)整時(shí)間加 1 鍵*S3:JBSK3,S4;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間鍵LCALLDL10msJBSK3,S4CLRSPEAKCLRLEDCJNER7,#1,NET2SETBSPEAKSETBL

18、EDLCALLDL200msINCmin;分單元加 1MOVA,minCJNEA,#60,NET9;不等 60 時(shí)跳轉(zhuǎn)顯示，等 60 時(shí)將分單元清零MOVmin,#00LCALLNET3JBSK3,NET4LJMPS3NET2:SETBSPEAKSETBLEDLCALLDL200msINChour;時(shí)單兀加 1MOVA,hourCJNEA,#24,NET9;不等 24 時(shí)跳轉(zhuǎn)顯示，等 24 時(shí)將時(shí)單元清零MOVhour,#00LCALLNET3JNBSK3,NET4LJMPS3NET4:SJMPS4NET3:LCALLRETURN*;調(diào)整時(shí)間減 1 鍵*S4:JBSK4,NET11;數(shù)字鐘調(diào)整

19、時(shí)間鍵LCALLDL10msJBSK4,NET11CLRSPEAKCLRLEDCJNER7,#1,NET8SETBSPEAKSETBLEDLCALLDL200msDECmin;分單元減 1MOVA,minCJNEA,#0FFH,NET3;不等 60 時(shí)跳轉(zhuǎn)顯示，等 60 時(shí)將分單元清零MOVmin,#59LCALLNET3JBSK4,NET11SJMPS4NET8:SETBSPEAKSETBLEDLCALLDL200msDEChour;時(shí)單元減 1MOVA,hourCJNEA,#0FFH,NET3;不等 24 時(shí)跳轉(zhuǎn)顯示，等 24 時(shí)將時(shí)單元清零MOVhour,#23LCALLNET3JBSK

20、4,NET11LJMPS4NET11:LJMPS1.*;中斷程序*SERVE:PUSHPSWPUSHACC;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)MOVTH0,#0D8HMOVTL0,#0F0H;重新賦計(jì)數(shù)初值INCm_sec;毫秒單元加 1MOVA,m_secCJNEA,#100,NEXT1MOVm_sec,#00INCsec;秒單兀加 1MOVA,secCJNEA,#60,NEXT1MOVsec,#00INCmin;MOVA,minCJNEA,#60,NEXT1MOVmin,#00INChour;MOVA,hourCJNEA,#24,NEXT1MOVhour,#00NEXT1:LCALLRETURNPOPACCPOPP

21、SW;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)RETI;中斷返回.*;數(shù)字鐘顯示程序*RETURN:MOVA,sec;將秒送 AMOVB,#10DIVABMOV24H,B;秒的個(gè)位MOV25H,A;秒的十位MOVA,min;將分送 AMOVB,#10DIVABMOV26H,B;分的個(gè)位MOV27H,A;分的十位MOVA,hour;將時(shí)送 AMOVB,#10DIVABDL3:MOVR4,#10HDL2:MOVR5,#0FFHDL1:DJNZR5,DL1DJNZR4,DL2DJNZR3,DL3RET*;分顯不閃爍子程序*MSH:LCALLRETURNLCALLDL200msMOVA,#0FFHMOVB,#0FFHMOV26H,B

22、MOV27H,ALCALLLCPLCALLDL200msRET*;時(shí)顯不閃程序*HSH:LCALLRETURNLCALLDL200msMOVA,#0FFHMOVB,#0FFHMOVMOV28H29H,B;時(shí)的個(gè)位,A;時(shí)的十位LCP:MOVR1,#24HMOVR4,#6MOVDPTR,#TABBK:MOVA,R1MOVCA,A+DPTRMOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIINCR1DJNZR4,BKRET.*;字型碼*TAB:DB11H,0D7H,32H,92H,0D4H,98H,18H,0D3H,10H,90H.*;延時(shí)10ms 子程序*DL10ms:MOVR2,#10HTS1:MOV

23、R3,#0FFHTS2:DJNZR3,TS2DJNZR2,TS1RET.*;延時(shí)200ms 子程序*;0-9DL200ms:MOVR3,#2028H,B29H,ALCPDL200ms單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于單片機(jī)控制的時(shí)鐘控制器MOVMOVLCALLLCALLRETEND專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化064班時(shí)間：2009.2.162009.3.6指導(dǎo)教師：孔曉紅邵鋒陳艷鋒2009年3月6日時(shí)鐘控制器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1 .設(shè)計(jì)目的與要求設(shè)計(jì)出一個(gè)時(shí)鐘控制器。準(zhǔn)確地理解有關(guān)要求，獨(dú)立完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求所設(shè)計(jì)的電路具有以下功能：(1)顯示：可以顯示時(shí)、分和秒；(2)調(diào)時(shí)功能：時(shí)(0-

24、24)、分和秒(0-60)可以連續(xù)可調(diào)；(3)擴(kuò)展功能：增加整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，增加鬧鐘任意設(shè)定功能；2 .設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)畫(huà)出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系；(2)確定元器件及元件參數(shù)；(3)進(jìn)行電路模擬仿真；(4)SCHC 件生成與打印輸出；3 .編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告寫(xiě)出設(shè)計(jì)的全過(guò)程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。4 .答辯在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成敘述并回答問(wèn)題。目錄1.引言12.總體設(shè)計(jì)方案12.1設(shè)計(jì)思路12.2總體設(shè)計(jì)框圖及電路組成13 .設(shè)計(jì)原理分析23.1蜂鳴報(bào)警電路23.2顯示電路23.3時(shí)間調(diào)整電路33.4系統(tǒng)軟件34.結(jié)束語(yǔ)5參考文獻(xiàn)5附錄16附錄27基于單片機(jī)控制的時(shí)鐘控制器電氣064梁成才摘

25、要：本設(shè)計(jì)多功能數(shù)字鐘是以AT89S51單片機(jī)為核心控制器構(gòu)成的電子時(shí)鐘，數(shù)字電子鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英振蕩的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了老式機(jī)械鐘表。在數(shù)字顯示方面目前已有集成的計(jì)數(shù)、譯碼電路，它可以直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示器件還可以直接采用CMOS-LED光點(diǎn)組合器件，構(gòu)成模塊式石英晶體數(shù)字鐘。這些電路裝置十分小巧，安裝使用也方便。關(guān)鍵詞：AT89S51數(shù)碼管時(shí)鐘74LS1641引言數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)，分，秒.數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于個(gè)人家庭，車(chē)站，碼頭辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋?/p>

26、需品，由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)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)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)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。2總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)思路本電路采用 89S51 為核心的時(shí)鐘控制電路，由于單片機(jī)簡(jiǎn)單可靠，便于用戶使用，所以采用單片機(jī)控制時(shí)鐘，其控制電路共有六部分組成，單片機(jī)是其核心部件，要完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)需要報(bào)警電路。對(duì)

27、當(dāng)前的時(shí)間修改需要對(duì)按鍵的操作，所以還需要按鍵電路，單片機(jī)將其信號(hào)輸出應(yīng)該反映在顯示電路中，應(yīng)采用六位數(shù)碼管構(gòu)成的顯示電路。電路中還應(yīng)該具有復(fù)位電路。其設(shè)計(jì)思路有多種，其輸出可以采用動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式，采用動(dòng)態(tài)方式的電路比較復(fù)雜，采用靜態(tài)方式輸出可采用單片機(jī)串行口輸出，電路相對(duì)較簡(jiǎn)單。該電路應(yīng)該具有任意時(shí)間可調(diào)的功能，所以外圍采用開(kāi)關(guān)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。在軟件設(shè)計(jì)方面，應(yīng)完成時(shí)鐘控制電路的各項(xiàng)要求整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)， 該信號(hào)將作為“分

28、計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。 “分計(jì)數(shù)器”也采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用 24 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天 24 小時(shí)的累計(jì)。顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出，通過(guò)六個(gè)七段 LED 顯示器顯示出來(lái)。校時(shí)電路是直接加一個(gè)脈沖信號(hào)到時(shí)計(jì)數(shù)器或者分計(jì)數(shù)器或者秒計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。2.2 總體設(shè)計(jì)框圖及電路組成時(shí)鐘控制電路應(yīng)該由六部分組成，單片機(jī)是其核心部件，要完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)需要報(bào)警電路。對(duì)當(dāng)前的時(shí)間修改需要對(duì)按鍵的操作，所以還需要按鍵電路，單片機(jī)將其信號(hào)輸出應(yīng)該反映在顯示電路中，應(yīng)采

29、用六位數(shù)碼管構(gòu)成的顯示電路。電路中還應(yīng)該具有復(fù)位電路。整體設(shè)計(jì)框圖如圖 1 所示。3設(shè)計(jì)原理分析3.1 蜂鳴報(bào)警電路設(shè)計(jì)該電路可以根據(jù)在整點(diǎn)時(shí)刻發(fā)出警報(bào)，當(dāng)單片機(jī)P0.0 口置 0 時(shí)，在圖 2 中，P0.0 通過(guò) 330歐的電阻接晶體管 PNP 的基極輸入端，從而使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警的聲音，以達(dá)到用戶的目的。3.2 顯示電路的設(shè)計(jì)本電路采用靜態(tài)顯示，利用 74LS164 來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，74LS164 是串行輸入并行輸出的移位寄存器，并帶有清除端，其中 Q0-Q7 為并行輸出端，CLR 為清除端，當(dāng)它為零電平時(shí)使 74LS164 輸出 1#零，A、B為串行輸入端，CLK 為時(shí)鐘脈沖輸入端，在脈

30、沖的上升沿實(shí)現(xiàn)移位。當(dāng) CLK=0、CLR=1 時(shí)，74LS164 保持原來(lái)的數(shù)據(jù)狀態(tài)。圖中外接 6 片 74LS164 作為 6 位 LED 顯示器的靜態(tài)連接口，74LS164 的低電平輸出電流為 8MA，可直接驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極 LED。采用軟件譯碼向 74LS164輸出字型碼，由于顯示器是靜態(tài)的主程序可不必掃描顯示器。直接由單片機(jī)的串行口輸出數(shù)據(jù)和時(shí)鐘控制信號(hào)達(dá)到靜態(tài)顯示的目的。如圖 3 所示。圖3顯示電路3.3 時(shí)間調(diào)整電路該電路采用了四個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)，其中 S1 是時(shí)鐘控制器開(kāi)始按鍵，當(dāng) S1 按下時(shí)時(shí)鐘開(kāi)始工作，初始值設(shè)定在 12 點(diǎn)整，當(dāng)需要改變時(shí)間時(shí)，應(yīng)按下 S2,該鍵是分和時(shí)的切換，當(dāng)

31、S2 按下時(shí)，顯示電路中分的位置處于閃爍狀態(tài)，處于當(dāng)前可調(diào)；當(dāng)再次按下該鍵時(shí)，顯示電路的時(shí)應(yīng)閃爍，處于當(dāng)前可調(diào)，當(dāng)時(shí)或分被 S2 激活可調(diào)時(shí)，按下 S3 可對(duì)其進(jìn)行加 1 調(diào)整，按下 S4 可對(duì)其進(jìn)行減 1 調(diào)整。其四個(gè)端口對(duì)應(yīng)輸入到單片機(jī)的 P2.3-P2.6 處。如圖 4所示。r0QQQQQQQQ74LS164U1LRJCM|23456YPD0QQQQQQQQQQQQQQQQ74LS164U3KLCKLCRM45671234RM74LS164U25672QQQQQQQQ74LS164U4RKLC6/01345QQQQQQQQ74LS164U6KLCKLC6/RMRM74LS164U5012

32、34567QQQQQQQQ012345YPDAB860RXDTXD9VCCQ QR710K3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。程序流程圖如圖6 所示。圖5主程序流程圖主程序首先是初始化部分，主要是計(jì)時(shí)單元清零，中斷初始化，啟動(dòng)定時(shí)器工作，然后是調(diào)用顯示子程序，接著是判斷有無(wú)按鍵。無(wú)按鍵則回到調(diào)用顯示子程序處；有按鍵，則執(zhí)行按鍵處理子程序，執(zhí)行完后回到調(diào)用顯示子程序處，重復(fù)循環(huán)。主程序流程圖如圖統(tǒng)的可靠運(yùn)行，在主程序之外還增加了定時(shí)中斷程序。本電子鐘的計(jì)時(shí)是用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)5 所示。為了保證系數(shù)器 T0,定時(shí) 10ms,即 0.01s,100 次中斷即為 1s,60s 為 1min,6

33、0min 為 1h,24h 為 1 天，如此循圖6中斷程序流程圖4結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)以 89S51 為核心部件，利用軟件編程，通過(guò)按鍵控制和數(shù)碼管顯示實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)鐘的顯示和調(diào)整功能，能實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的基本要求部分。如在本設(shè)計(jì)中能很好的顯示時(shí)間。通過(guò)按鍵的設(shè)置來(lái)調(diào)節(jié)當(dāng)前時(shí)間。在本設(shè)計(jì)中盡量做到了硬件電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定，減小電磁干擾和其他環(huán)境干擾，充分發(fā)揮軟件編程的優(yōu)點(diǎn)，減小因元器件精度不夠引起的誤差。由于時(shí)間有限和本身知識(shí)水平的發(fā)揮，我認(rèn)為本系統(tǒng)還有需要改進(jìn)和提高的地方，例如選用更高精度的元器件，硬件電路更加精確穩(wěn)定，軟件測(cè)量算法進(jìn)一步的改進(jìn)與完善等。通過(guò)此次三周的實(shí)習(xí)，不僅我的電腦基本知識(shí)有所提高，而且我對(duì)單片

34、機(jī)的應(yīng)用有了更進(jìn)一步的了解，為以后工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1張桂紅.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社,2007.22汪道輝.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.北京：電子工業(yè)出版社,2006.63孫涵芳.MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19944黃正謹(jǐn).綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.東南大學(xué)出版社，2002.35楊欣等.電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始M.北京：清華大學(xué)出版社,2005.106謝嘉奎.電子線路M.高等教育出版社，2003.27李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第三版）M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2005.98夏路易，石宗義.電路原理圖與電路設(shè)計(jì)教程Protel

35、99SEM.北京：北京希望電子出版社，2002附錄1DS1DS2DS3DS4DS5DS6bcpfVCC1U112。456/QQQQQQQ74LS1Bbcp6123456/QQQQQQQ74LS164U246KLeR833Ubcdafg1。abcdefdbcpflabcdef1U1611U161)1234567QQQQQQQQ74LS164U311234567)QQQQQQQ74LS164U41I2。456/UQQQQQQQ74LS164U5U1RMRMKLCKLCBARMRMKLCRMKLCC-9.4.4. .VCCS5R12UU2KC32uFDUC1HI13UPF-12MHz口1234一56

36、789To1112131415161718192U3UPFC2P1.UP11VCCPU.UP1.2P1.3PU.1P1.4P15/MOSIPU.PU.4P1.6/MISOPU.5P1.7/SCKPU.6RESTP3.U/RXDPU.7EA/VPPP3.1/TXDALE/PROGP3.2/INTPSENP3.3/INTrP2.7P3.4/TUP3.5/T1P3.6/WRP2.5P2.4P3.7/RDP2.3XTAL1GNDP2.1UU4U39383736353433323U292827R51UK262524232221總體電路圖T1R3bcpafedpbcdefd1C161U12。456/QQQ

37、QQQQQ74LS164U6RMKLCD3D1SPSPEAKER33UO1R71UK附錄2附電路程序ORG0000HAJMPMAIN;轉(zhuǎn)到主程序ORG000BHAJMPSERVE;轉(zhuǎn)到中斷程序.*;主程序*ORG30HMAIN:MOVTMOD,#01HMOVR0,#31HMOV30H,#00MOVR6,#00MOVR7,#00m_secEQU20H;毫秒單元secEQU21H渺單元minEQU22H;分單元hourEQU23H;時(shí)單元SPEAKBITP0.0;蜂鳴器LEDBITP3.6;按鍵指示燈SK1BITP2.6;數(shù)字鐘開(kāi)始鍵SK2BITP2.5;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間部分切換鍵SK3BITP2.

38、4;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間加1 鍵SK4BITP2.3;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間減1 鍵SETBET0;允許 T0 中斷SETBEA;允許 CPU 中斷MOVTH0,#0D8HMOVTL0,#0F0H;賦計(jì)數(shù)器初值MOVm_sec,#00;毫秒單元清零MOVsec,#00;秒單元清零MOVmin,#00;分單元清零MOVhour,#00;時(shí)單元清零SETBTR0LCALLRETURN;調(diào)用顯示程序*;數(shù)字鐘按鍵程序：*;開(kāi)始鍵*S1:JBSK1,S2;數(shù)字鐘開(kāi)始鍵LCALLDL10msJBSK1,S2CLRSPEAKCLRLEDJNBSK1,$SETBSPEAKSETBLEDSETBTR0MOV30H,#00M

39、OVR7,#00*;調(diào)整時(shí)間部分切換鍵*S2:MOVA,30HCJNEA,#00,NET6JBSK2,S3;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間部分切換鍵LCALLDL10msJBSK2,S3CLRSPEAKCLRLEDINC30HJNBSK2,$SETBSPEAKSETBLEDINCR7CLRTR0SJMPNET7NET6:JBSK2,NET7LCALLDL10msJBSK2,NET7CLRSPEAKCLRLEDINC30HJNBSK2,$SETBSPEAKSETBLEDINCR7NET7:CJNER7,#1,NET1LCALLMSH;分閃爍SJMPS3NET1:MOVR7,#0LCALLHSH;時(shí)閃爍SJMPS

40、3NET9:LCALLRETURN.*;調(diào)整時(shí)間加 1 鍵*S3:JBSK3,S4;數(shù)字鐘調(diào)整時(shí)間鍵LCALLDL10msJBSK3,S4CLRSPEAKCLRLEDCJNER7,#1,NET2SETBSPEAKSETBLEDLCALLDL200msINCmin;分單元加 1MOVA,minCJNEA,#60,NET9;不等 60 時(shí)跳轉(zhuǎn)顯示，等 60 時(shí)將分單元清零MOVmin,#00LCALLNET3JBSK3,NET4LJMPS3NET2:SETBSPEAKSETBLEDLCALLDL200msINChour;時(shí)單兀加 1MOVA,hourCJNEA,#24,NET9;不等 24 時(shí)跳轉(zhuǎn)顯示，等 24 時(shí)將時(shí)單元清零MOVhour,#00LCALLNET3JNBSK3,NET4LJMPS3NET4:SJMPS4NET3:LCALLRETURN*;調(diào)