數(shù)字時(shí)鐘的實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、北方民族大學(xué)電氣信息:程學(xué)院實(shí)訓(xùn)報(bào)告課程名稱電子作品制作與開發(fā)項(xiàng)目實(shí)踐選修課系列I數(shù)字時(shí)鐘院（部、中心）電氣信息工程學(xué)院何勇學(xué)生姓名專業(yè)測控技術(shù)與儀器學(xué)號 20080280指導(dǎo)教師簽名毛建東周春艷報(bào)告提交時(shí)間2010年12月25日同組人員伏露趙金鵬楊強(qiáng)楊窕北方民族大學(xué)教務(wù)處制評語:成績:答辯:報(bào)告:平時(shí):總成績:指導(dǎo)教師:年 月曰一：數(shù)字時(shí)鐘的要求與任務(wù)目錄二：數(shù)字時(shí)鐘的原理1數(shù)字時(shí)鐘結(jié)構(gòu)AT89S51 介紹2、數(shù)字鐘的電路結(jié)構(gòu)組成.103、單元電路設(shè)計(jì)1.0譯碼驅(qū)動及顯示單元10校時(shí)控制電路.1.15V穩(wěn)壓直流電源電路12晶振電路和復(fù)位電路12三、數(shù)字時(shí)鐘的原理圖14四、數(shù)字時(shí)鐘 Prote

2、l整體原理圖及 PCB板16五、數(shù)字時(shí)鐘的程序181、流程圖182、程序21六、元件清單2.8七、制作的心得29八、實(shí)物圖.3.1:數(shù)字時(shí)鐘的要求與任務(wù)要求：掌握單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù):設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)字鐘。要求外接4個(gè)按鍵，分別為“設(shè)定”、“加1 ”、“減1”和“確定”鍵，用于調(diào)整時(shí)間；外接8個(gè)LED數(shù)碼 管，分別顯示時(shí)、分、秒，以24小時(shí)制顯示時(shí)間。另外需要使用AC220V轉(zhuǎn)AC （單）12V變壓器、二極管IN4004、 穩(wěn)壓塊7905、7805等自制5v電源一套。建議單片機(jī)使用40腳雙列直插AT89S51實(shí)現(xiàn)，LED顯示使用74LS164串入并出芯片模擬串口實(shí)現(xiàn)。:數(shù)字時(shí)

3、鐘的原理1數(shù)字時(shí)鐘結(jié)構(gòu)該實(shí)訓(xùn)作品是利用AT89S51單片機(jī)結(jié)合數(shù)碼管設(shè)計(jì)出的一個(gè)可調(diào)時(shí)的數(shù)時(shí)鐘，其主要利用單片機(jī)的輸入/輸出功能，定時(shí)/計(jì)數(shù)功能和中斷功能。AT89S51 介紹AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k BytesISP （I n-system p rogrammable）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲 器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系

4、統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳（引腳圖如圖1-2所示），4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O ） 口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定 時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 OHz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng) 可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還

5、具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。CT邱Pl.O匚14C住EXPtl匚2擁Pl 2匚330P 1.3 匚437PUL5iMOShH.5CR ATCS ©51X(MIS0W P1,6 匚734(SCKiPU 匚e33ASTI：935(RXD|P3.0L1031Eg R3.1 L1130（inrro*円總匚12iNTT* F=3.3r1326CTOi PS.4 匚1427cri N ps.sr1115艸冊旳酉匚lie£5(陌 P3jr1724SCTALS 匚ie5aX7AL1 1322GND匚£0£1 VCC1 Poo (

6、ADQ) P0.1 fAD 卄 Pq.2J P0 3 f AD刃 P0.4 <A.O4)Zl P0.5 4D5) n PO.ft tA'Ctt):PO.7 (AM) J PWPP:ALEPFTO PSER3 P2.r i：Aii) P2.6 rAl4) ZIP 2.5 (Al 3)JPS.4 iAl£)ZIP2.5(A1O)I P2.1 rAaj3 Pho fAjSiVCC :電源電壓GND : 地P0 口： P0 口是一組8位漏極開路型雙向I/0 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用 口。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動 8個(gè)TTL邏輯門電路，對端口寫“ I”可作為 高阻抗輸入端用。

7、在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)， 這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地 址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1 口： Pl是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，Pl的輸出緩沖級可 驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“ 1”通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉 電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流（IIL） 0 Flash編程和程序校驗(yàn)期間，Pl接收低8位地址。表1具有第二功能的P1 口引腳端口引腳第二功能：P 1.5MOSI （用于ISP編程）P 1.6MOSI （用于ISP編程）P 1.7MOSI （用于I

8、SP編程）P2 口： P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2的輸出緩沖SFR）區(qū)中亦接收高級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“ 1 ”，通過內(nèi)部 的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存 在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流（IIL）。在訪問外部程 序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR指令）時(shí)， P2 口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRi指令）時(shí)，P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)

9、時(shí)，P2 位地址和其它控制信號?？谳敵鼍彙癐”時(shí)，P3 口P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向1/0 口。P3 沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對P3 口寫入 它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口除了作為一般的1/0 口線外，更重要的用 途是它的第二功能，如下表所示：表2具有第二功能的P1 口引腳端口引腳第二功能：P 3.0RXD （串行輸入口）P 3.1TXD （串行輸出口）P 3.2/INTO （外中斷0）P 3.3/ INT1 （外中斷1）P 3.4T0 （定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入）P

10、 3.5T1 （定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入）P 3.6/ WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P 3.7/ RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平 將使單片機(jī)復(fù)位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR的DISRT0 位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打 開狀態(tài)。_ALE/PROG :當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE （地址鎖存允許） 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時(shí)鐘 振蕩頻

11、率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目 的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對F1ash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條M0VX和M0VC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳會被 微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE無效。P SEN程序儲存允許（P SEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)_ AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩_ P SEN有 效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問

12、外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的P SEN信號。LB1被編CPU則執(zhí)的編程電EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H FFFFH）, EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接VCC端）， 行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V 壓 Vpp。TAL1 :振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。單片機(jī)時(shí)鐘結(jié)構(gòu)分硬件和軟件兩部分。硬件主要由單片機(jī)，LED數(shù)碼管顯示器和按鍵等組成。電路設(shè)計(jì)如圖。PNILh1g5 1271k1(13PWIRRJLILJ3A-BK51虹;Tr

13、t妙爼軸礬映曲J.型IS- gPJ 1*=' 氏昨；R；吸Piinn! ii"耳比 P9:HIM， 對網(wǎng) *!t*' DfiV r- iw:尢卻3圖2電路主體設(shè)計(jì)圖數(shù)字鐘的電路結(jié)構(gòu)組成晶振電路和復(fù)位電路。驅(qū)動電路及顯示單元。校時(shí)控制電路。5V穩(wěn)壓直流電源電路。3、單元電路設(shè)計(jì)1)譯碼驅(qū)動及顯示單元Q1PN4122R1 1|c1 T1 R21k1Q2PN41Q3PN41R31k1A BCD EFGAB c E F GA B c D E F G00808 A Be def G圖1 LED數(shù)碼管顯示AT80C51vccU2303?戸SENALEEAfa&dlucp

14、gD76543210 o 6 Q Q Q C d Q7S54321O o D o D D- D D012 3 斗 567 pp p p p p p p74S373圖2輸送段碼電路當(dāng)74LS373的LE=1,0E（非）=0時(shí)其輸出口隨輸入口變化，即輸出段碼。再由P0選中相應(yīng)位顯示輸出低電平，使三極管9015導(dǎo)通驅(qū)動共陽數(shù)碼管。2）校時(shí)控制電路。K1卩2倔P2.VA9 P2 2/A1I0 P2.3/A11 P2.47A12 P2.5；A13 P2.E/A14 P2 7/A15PSMRXDPj.KDCDP3.2/ifWP3.3/INTrP3.4/IEP3.5/T122 23 i24 i25 亠272

15、010JlL；12 :14 ；I 工 in 'o oK2程序設(shè)計(jì)時(shí)給P2 口高電平，當(dāng)有對應(yīng)按鍵按下時(shí)由于另一端接地,所以對應(yīng)口變成低電平，單片機(jī)根據(jù)各按鍵信號運(yùn)行相應(yīng)程序。K1為設(shè)定鍵，按下后進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)，計(jì)時(shí)也瞬時(shí)停止。按一次進(jìn)入調(diào)整小時(shí)的狀態(tài)，在調(diào)時(shí)狀態(tài)再按K1進(jìn)入分調(diào)整狀態(tài)，在分調(diào)整狀態(tài)再按一次進(jìn)入秒調(diào)整狀態(tài)!進(jìn)入相應(yīng)狀態(tài)后，利用 K2,K3鍵進(jìn)行調(diào)整，K2為加1 , K3為減1K4鍵為確定鍵，當(dāng)處在調(diào)時(shí)狀態(tài)時(shí),K4按下時(shí)跳出調(diào)時(shí)狀態(tài)，進(jìn)入計(jì)時(shí)狀態(tài)。3)5V穩(wěn)壓直流電源電路。- 1if 1. rin£二zr _r :-ULC芒一圖3電源電路電源主要使用的是 AC220

16、V轉(zhuǎn)AC12V變壓器，二極管IN4004，穩(wěn)壓塊7805 等。220V交流電由變壓器轉(zhuǎn)為12V交流電，電路板外接12V交流電，經(jīng)過IN4004整流及電容濾波，在通過穩(wěn)壓塊 7805得到5V左右的直流電，該電路接了電源指示燈D1，通電時(shí)變亮。RJR1lOKlOK_feeO OSW-PBCl卜33pF口胃 ySTalC2卜33pF圖4晶振電路和復(fù)位電路、數(shù)字時(shí)鐘的原理圖5-QD-OleC CFMHC37*IS何j7r1£門F5Q>QI) Q£Qia-uC1 亠JQ . g'lr蟲c珂H 匚二I XI t2 斗|_七一s 叫R11*h lUkT ycD*U'

17、 la:p.tf啊.-4怙KI訂二T疋？ 口RP1 ftE£P/>CKaI X0 e十陶nuPJ LKAlUCl F 1 n n 1rj ImJJP El 1 -jfLlfj-MTAliLqau raMJQ ai缶丄血= t-rLTT-rrLTt raj5<ABA fit ITTp-oTr? ?*uJrn? nr J?rX U*ASU JbFJ 1*/U s ri-rk-TkPS&JL_.rs伽 1 f2.4/Aia FI.OXAtSoi nat門尬gr*i u m 1rf JUrH尺丿 R3.1/THD Pi.JUTD PJ.SJIIJI1P3unt> p

18、uEF3.U/iiR 列/JTOKI . IKiBl Crn 3 Bri J嚴(yán)1 MDI HT>at Krl JD i 7r*l fAntciSRCFILE-tflSho劉上3耳可F?E -55 JT H工3fc2?±2L四、數(shù)字時(shí)鐘Protel整體原理圖及PCBId ld L-irIIHnffTRR=j-> '一:U J 門fl丄二rp -3L_t-罰二yuTt-;戀,斤r w_v；S't-1I II 1 I I' IIIi Q" ；a p 訕 hMl?十胡# ! !書二暮J I I LI.) ! rti : tH r%Ti'U

19、.rnm . iI LU_I_ISl：ia匚二IH .Il!l- 計(jì)陽"-!-H-h -' I kiII i_:L.O 'ftF 打 VT :. apllIp:S' E ri. |l 卄i Gt'二二荃三廠 上弘'f! 遇J LJLr*1 二 1iiilLLL 'II一工二uJ_| I Lizd二二二丄二IIL BHTLJjCTr1 £UZ寸/»F匾B-k*lLt * LI I * t I叵七lib < 營j二二IES3X*I > > t 百 t i i j F Mr-._,_,_ hl |llr*

20、i"SlII-* l-Tt r比/B-*-* 事LU:A »1盤廠S' i -* S'l «44 二:P *五、數(shù)字時(shí)鐘的程序1、流程圖1:就序流秤用時(shí)何啞化了函數(shù)n§汀一3c3d=一 y Anurntltn§?r 色 ilibo匚Tin hour丟氓nurnMQ 十ZQhod 承-窪 ilibouTntloLlrzgas- 邑棗minn ming«次競-5eclhH、numo 、42、程序/*/*程序名；時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)1#in clude<reg52.h>*功 能：數(shù)碼管通過動態(tài)掃描顯示時(shí)間,#defi ne

21、uint un sig ned int時(shí)間可設(shè)定，調(diào)整時(shí)間時(shí)時(shí)鐘不走.sbit_led=P2A7;#defi ne uchar un sig ned char*編程者：ZJP *編程時(shí)間：2010/11/9sbitkey仁卩2人0;hour=12;sbitkey2=P 2人1;mi n=0;sbitkey3=P 2人2;sec=0;sbitkey4=P 2人3;TMOD=0x11;ucharnum=0,te mp=0,co un t=0;TH0=(65536-50000)/256;ucharaa;TL0=(65536-50000)%256;uchar hour,m in, sec;TH1=(6

22、5536-50000)/256;ucharcodeTL1=(65536-50000)%256;table=0x60,0xf3,0xa4,0xa1,0x33,0EA=1;x29,0x28,0xe3,0x20,0x21;ET0=1;ET1=1;voiddelay( uint z);TR0=1;void dis play(uchar a,ucharb,ucharTR1=1;c,uchar d,uchar e,uchar f,uchar aa);aa=0xff;voidread_key();while(1)voidled();voidtime_cha nge();time_cha nge();/*di

23、s play(tablehour/10,tablehour%1*/0,tablemi n/10,void mai n() P 2=0xff;tablemi n%10,tablesec/10,tablesec%10,0xff);PO=Oxfd &aa; P仁b;delay(2);elseP0=0xfd; P仁b;delay(2); /hourif(num=2)/*顯示 函數(shù)*/P0=0xf7&aa; P仁c;delay(2);voiddis play(uchar a,uchar b,ucharelsec,uchar d,uchar e,uchar f,uchar aa) if(1

24、)if(num=2)if(num=1)P0=0xef&aa; P仁d;delay(2);P 0=0xfe&aa; P仁a;delay(2);elseelseP0=0xef; P仁d;delay(2);/minP0=0xf7; P仁c;delay(2); /minP 0=0xfb&aa; P1=0xbf;delay(2);P0=0xdf&aa; P1=0xbf;delay(2);if(num=3)P 0=0xfe; P仁a;delay(2); /hourif(num=1)P0=0xbf&aa; P仁e;delay(2);elseP O=Oxbf; P仁e;

25、dela y( 2); /sec*/if(num=3)void timer1() in terr upt 3P0=0x7f&aa; P仁e;delay(2);TH1=(65536-50000)/256;elseTL1=(65536-50000)%256;/secP0=0x7f&aa; P仁f;delay(2);coun t+;if(cou nt>=20)coun t=0;/*定時(shí)器0中斷函數(shù)/*延時(shí)子函數(shù)*/*/void timer0() in terr upt 1void delay( uint z)TH0=(65536-50000)/256;uint j,k;TL0=

26、(65536-50000)%256;for(j=z;j>0;j-)temp+;for(k=120;k>0;k-);/*定時(shí)器1中斷函數(shù)/*/讀按鍵函數(shù)void read_key()nu m+;if(key1=0)if(key1=0)if(num >3) num=0;break;_led=0;delay(100);while(!key1);if(key1=0)delay(10);while(!key1);led=1;delay(100);.led=1;nu m+;if(n um>3) nu m=0;while(1)if(key2=0)led=0;delay(80);if(

27、key2=0)if(key1=0)_led=0;if(num=1)hour+;if(hour=24)hodelay(10);ur=0;if(num=2)mi n+;if(mi n=60)minour=23;=0；if(num=3)sec+;if(sec=60)sec=0；if(num=2)mi n-;if(mi n=0)mi n=59;while(!key1);delay(10);if(num=3)sec-;if(sec=0)sec=59;while(!key1);_led=1;while(!key1);delay(10);while(!key1);_led=1;if(key3=0)if(ke

28、y4=0)_led=0;delay(80);_led=0;if(key3=0)delay(80);if(key4=0)if(num=1)hour-;if(hour=0)hnum=0;break;while(!key1);delay(IO);if(cou nt<=15)while(!key1);_led=1;dis play(tablehour/10,tablehou r%1O,tablemi n/10.tablemi n%10,tablesec/10,tablesec%10,0xff);if(cou nt>15)/*時(shí)間調(diào)整函數(shù)*/if(sec>=60)void time_cha nge()read_key();dis play(tablehour/10,tablehou r%10,tablemi n/10.if(te mp >=20)tablemi n%10,tablesec/10,tablese c%10,0x00);temp=0;sec+;sec=O;mi n+;hour=0;if(mi n>=60)mi n=0;hour+;if(hour>=24)元件清單