基于單片機(jī)的電子時鐘的設(shè)計與實現(xiàn)課件

基于單片機(jī)的電子時鐘的設(shè)計與實現(xiàn)

西北大學(xué)物理學(xué)系應(yīng)用物理專業(yè)學(xué)生姓名：張韜學(xué)號：20061100060指導(dǎo)教師：王永強基于單片機(jī)的電子時鐘的設(shè)計與實現(xiàn)西北大學(xué)1一、設(shè)計簡介二、單片機(jī)的簡單介紹三、試驗所用單片機(jī)AT89S52四、試驗硬件設(shè)計五、軟件設(shè)計六、總結(jié)

內(nèi)容概況一、設(shè)計簡介內(nèi)容2一、設(shè)計簡介

隨著二十世紀(jì)的結(jié)束，我們已走過了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和電腦時代。進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，以單片機(jī)為核心的現(xiàn)代化智能設(shè)備在各個領(lǐng)域（如工業(yè)控制、家電產(chǎn)品、汽車電子、通信、智能儀器儀表）都得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并且正在深刻的改變著我們生活的方方面面，這也同時標(biāo)志著數(shù)字化時代的到來。而電子時鐘作為計時系統(tǒng)，在工業(yè)或生活中更是無處不在。

本題目所設(shè)計的單片機(jī)電子時鐘系統(tǒng)，就是用單片機(jī)實現(xiàn)一種計時系統(tǒng)。用單片機(jī)設(shè)計制造的的電子時鐘，具有集成性高、穩(wěn)定性和可靠性高、功能多樣并可無限拓展、電路簡介、成本低廉等特點，有廣泛的應(yīng)用前景。一、設(shè)計簡介隨著二十世紀(jì)的結(jié)束，我們已走過了3設(shè)計簡介

本題以提高自身的學(xué)習(xí)能力、實踐動手能力、綜合運用知識的能力為目標(biāo)，以微機(jī)原理、計算機(jī)接口與技術(shù)等相關(guān)課程為基礎(chǔ)，通過對單片機(jī)原理、程序編寫方法、多種應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)，經(jīng)過問題定義、模塊化分析設(shè)計、繪制電路、硬件選擇、軟件編程幾大步驟，最終設(shè)計完成一款具有計時顯示功能，時間調(diào)整功能的單片機(jī)時鐘。具有一定的使用價值。設(shè)計簡介本題以提高自身的學(xué)習(xí)能力、實踐動手能4二.單片機(jī)

所謂單片機(jī)是一個單芯片形態(tài)、面向控制對象的嵌入式應(yīng)用計算機(jī)系統(tǒng)。即把組成微型計算機(jī)的各個功能部件，如中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、輸入/輸出（I/O）接口電路、定時器/計數(shù)器以及串行通信接口等集成在一款芯片中，構(gòu)成一個完整的微型計算機(jī)。

由于單片機(jī)功能強大，價格低廉，它已被廣泛應(yīng)用與儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。

二.單片機(jī)所謂單片機(jī)是一個單芯片形態(tài)、面向控5單片機(jī)的發(fā)展歷史發(fā)展階段時間代表芯片初級階段：1974~1976兩片集成芯片低性能階段1976~1978INTERMCS-48高性能階段1978~1982MCS51更高性能階段1983~至今多種機(jī)型并行發(fā)展單片機(jī)的發(fā)展歷史發(fā)展階段時間代表芯片初級階段：1974~196中斷控制中央處理器時鐘電路程序存貯器數(shù)據(jù)存貯器定時器并行I/O接口特殊I/O接口外部中斷請求線內(nèi)部中斷源外部時鐘VCCGND外部輸入線并行I/O特殊I/O單片機(jī)的結(jié)構(gòu)中斷控制中央時鐘電路程序存貯器數(shù)據(jù)存貯器定時器并行I/O接口7單片機(jī)分類

按照單片機(jī)的類型，單片機(jī)有：（1）51系列單片機(jī)，其中首推Intel公司的8051單片機(jī)，片內(nèi)有4K字節(jié)的一次性程序存儲器（OTP）。（2）具有ISP功能的單片機(jī)，ISP功能能夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)可編程，可以省去通用的編程器，單片機(jī)在用戶板上即可下載和燒錄用戶程序，而無需將單片機(jī)從生產(chǎn)好的產(chǎn)品上取下。

（3）PIC系列單片機(jī)，PIC單片機(jī)系列是美國微芯公司（Microship）的產(chǎn)品，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，具有精簡的指令集。PIC系列單片機(jī)的I/O口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。也具有在線調(diào)試及編程（ISP）功能。（4）AVR單片機(jī)，AVR單片機(jī)是Atmel公司推出的較為新穎的單片機(jī)，其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。AVR型號其管腳與對應(yīng)的51系列兼容。

單片機(jī)分類按照單片機(jī)的類型，單片機(jī)有：8AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，向下完全兼容51子系列。標(biāo)準(zhǔn)功能有8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振和時鐘電路，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52單片機(jī)AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制9三.設(shè)計要求本設(shè)計擬實現(xiàn)的基本功能為單片機(jī)計時顯示功能?？赏卣挂螅ㄒ暻闆r拓展開發(fā)，能夠體現(xiàn)單片機(jī)電子時鐘的可擴(kuò)展優(yōu)越性）加入時間調(diào)整程序，使用按鈕，調(diào)整年月日及時間；加入陰歷顯示功能；加入溫度計功能。三.設(shè)計要求本設(shè)計擬實現(xiàn)的基本功能為單片機(jī)計時10實驗采用AT89S52作為時鐘控制單片機(jī)（支持在線可編程且存儲容量大）；采用時鐘芯片為單片機(jī)提供時鐘信號（提高精度）；采用普通按鍵作為時間日期更改輸入模塊，21段LED數(shù)碼管作為輸出模塊，動態(tài)掃描方式顯示內(nèi)容。

四.硬件設(shè)計實驗采用AT89S52作為時鐘控制單片機(jī)（支持在線可11基本硬件模塊：

1.單片機(jī)基本工作模塊基本硬件模塊：1.單片機(jī)基本工作模塊122.

電源模塊

2.電源模塊133.按鍵輸入模塊3.按鍵輸入模塊144.時鐘芯片模塊

4.時鐘芯片模塊155.顯示模塊

5.顯示模塊16完整電路圖（用Protel99se繪制）完整電路圖（用Protel99se繪制）17要解決編程軟件選擇及軟件編寫問題。本設(shè)計軟件編寫采用KeilC軟件，它是目前最流行的開發(fā)單片機(jī)的軟件，KeilC51是一種專為單片機(jī)設(shè)計的高效率的C語言編譯器，生成的程序代碼運行速度極高，所需要的存儲空間也極小。KeilC語言同時支持編譯C語言（*.C文件）和匯編語言（*.asm文件）。匯編語言與C語言各有優(yōu)缺點，不能一概而論。用匯編語言編寫有兩方面的好處：一方面，用匯編語言編寫程序節(jié)省空間，通過對匯編語言的學(xué)習(xí)能夠加深理解片內(nèi)寄存器、各種尋址方式等知識。但是，匯編語言的可讀性較差，尤其在某些復(fù)雜算法實現(xiàn)時，匯編語言并不比C語言方便，且晦澀難懂，不便于修改。五、軟件實現(xiàn)五、軟件實現(xiàn)18調(diào)時及走時程序流程圖調(diào)時及走時程序19初始化子程序

CONFIG12EQU7FHTEMPHEQU21HTEMPLEQU20HREG2EQU22HREG3EQU23HREG4EQU24HDATEQUP0.7SCLKEQUP3.2IOEQUP3.3RSTEQUP3.4yearDATA66HmonthDATA65HweekDATA64HdayDATA63HhourDATA62HmintueDATA61HsecondDATA60HORG0000HLJMPSTARTORG001BHLJMPINTT1START:;初值LCALLZJSETBEAMOVSCON,#00H;串行輸出，方式0MOVTMOD,#10H;計數(shù)器1，方式1MOVTL1,#00HMOVTH1,#00HMOV32H,#8EHMOV31H,#00HLCALLWRITEMOV32H,#90HMOV31H,#0A6HLCALLWRITE;主程序~~~~~~~MAIN1:MOV32H,#8DH;讀出年LCALLREADMOVyear,31HMOV32H,#8BH;讀出星期LCALLREADMOVweek,31HMOV32H,#89H;讀出月LCALLREADMOVmonth,31HMOV32H,#87H;讀出日LCALLREADMOVday,31HMOV32H,#85H;讀出小時LCALLREADMOVhour,31HMOV32H,#83H;讀出分鐘LCALLREADMOVmintue,31HMOV32H,#81H;讀出秒LCALLREADMOVsecond,31H顯示子程序GFLASHOUT:POPPSWPOPACCRETIGFLASH1:JB0AH,GFLASH2;調(diào)年閃MOV7CH,#0FHMOV7BH,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH2:JB0BH,GFLASH3;調(diào)月閃MOV7AH,#0FHMOV79H,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH3:JB0CH,GFLASH4;調(diào)日閃MOV77H,#0FHMOV76H,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH4:JB0DH,GFLASH5;調(diào)星期閃MOV78H,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH5:JB0EH,GFLASH6;調(diào)小時閃MOV75H,#0FHMOV74H,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH6:MOV73H,#0FH;調(diào)分鐘閃MOV72H,#0FHAJMPGFLASHOUTDISPLAY:;LCALLTOUTOUMOVA,10HANLA,#00001111BMOV59H,AMOVA,76H;第八列LEDANLA,#00001111BSWAPAADDA,59HMOVP1,AMOVA,70HANLA,#00001111BADDA,#00000000BMOVP2,ALCALLDL1MSMOVA,10HANLA,#11110000BSWAPAMOV5AH,AMOVA,77H;第七列LEDANLA,#00001111BSWAPAADDA,5AHMOVP1,AMOVA,71HANLA,#00001111BADDA,#00010000B

MOVP2,ALCALLDL1MSMOVA,56H;第六列LEDSWAPAANLA,#11110000BADDA,79HSWAPAMOVP1,AMOVA,72HANLA,#00001111BADDA,#00100000BMOVP2,ALCALLDL1MSMOVA,56H;第五列LEDANLA,#11110000BADDA,7AHSWAPAMOVP1,AMOVA,73HANLA,#00001111BADDA,#00110000BMOVP2,A

LCALLDL1MSMOVA,57H

初始化子程序LCALLWRITE顯示子程序MOVP2,20設(shè)計不足本系統(tǒng)所采用的顯示模塊LED較多，占用了不少資源，包括線路板、單片機(jī)端口等，同時使得電路穩(wěn)定性下降；由于時間比較緊迫，未能開發(fā)出更多的功能以體現(xiàn)單片機(jī)電子時鐘的優(yōu)越性。改進(jìn)建議顯示模塊可只用一排8位Led替代21位Led，在8位Led中進(jìn)行循環(huán)信息顯示，即每隔5S切換顯示時間、日期等信息。這樣可節(jié)約系統(tǒng)資源，拓展更多功能。但這樣做會使程序較為復(fù)雜，在編寫時應(yīng)力求簡潔，需要高水平的軟件編寫。設(shè)計不足21本系統(tǒng)上可實現(xiàn)的其他拓展功能：1.實現(xiàn)秒表功能；2.實現(xiàn)鬧鈴功能，當(dāng)所定的時間到時，產(chǎn)生斷續(xù)的蜂鳴聲；3.實現(xiàn)溫度顯示；4.具有天數(shù)倒計時功能，例如：距北京奧運會開幕還有**天；

以上的功能由于時間比較緊，未能完成。但這些功能的開發(fā)都具有可行性，這也就是單片機(jī)可擴(kuò)展功能的優(yōu)越性之所見，有待于繼續(xù)開發(fā)。本系統(tǒng)上可實現(xiàn)的其他拓展功能：以上的功能由于時間比較22報告結(jié)束，請老師和同學(xué)們批評指正！謝謝大家！基于單片機(jī)的電子時鐘的設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)生姓名：張韜指導(dǎo)教師：王永強報告結(jié)束，請老師和同學(xué)們批評指正！基于單片機(jī)的23基于單片機(jī)的電子時鐘的設(shè)計與實現(xiàn)

西北大學(xué)物理學(xué)系應(yīng)用物理專業(yè)學(xué)生姓名：張韜學(xué)號：20061100060指導(dǎo)教師：王永強基于單片機(jī)的電子時鐘的設(shè)計與實現(xiàn)西北大學(xué)24一、設(shè)計簡介二、單片機(jī)的簡單介紹三、試驗所用單片機(jī)AT89S52四、試驗硬件設(shè)計五、軟件設(shè)計六、總結(jié)

內(nèi)容概況一、設(shè)計簡介內(nèi)容25一、設(shè)計簡介

隨著二十世紀(jì)的結(jié)束，我們已走過了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和電腦時代。進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，以單片機(jī)為核心的現(xiàn)代化智能設(shè)備在各個領(lǐng)域（如工業(yè)控制、家電產(chǎn)品、汽車電子、通信、智能儀器儀表）都得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并且正在深刻的改變著我們生活的方方面面，這也同時標(biāo)志著數(shù)字化時代的到來。而電子時鐘作為計時系統(tǒng)，在工業(yè)或生活中更是無處不在。

本題目所設(shè)計的單片機(jī)電子時鐘系統(tǒng)，就是用單片機(jī)實現(xiàn)一種計時系統(tǒng)。用單片機(jī)設(shè)計制造的的電子時鐘，具有集成性高、穩(wěn)定性和可靠性高、功能多樣并可無限拓展、電路簡介、成本低廉等特點，有廣泛的應(yīng)用前景。一、設(shè)計簡介隨著二十世紀(jì)的結(jié)束，我們已走過了26設(shè)計簡介

本題以提高自身的學(xué)習(xí)能力、實踐動手能力、綜合運用知識的能力為目標(biāo)，以微機(jī)原理、計算機(jī)接口與技術(shù)等相關(guān)課程為基礎(chǔ)，通過對單片機(jī)原理、程序編寫方法、多種應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)，經(jīng)過問題定義、模塊化分析設(shè)計、繪制電路、硬件選擇、軟件編程幾大步驟，最終設(shè)計完成一款具有計時顯示功能，時間調(diào)整功能的單片機(jī)時鐘。具有一定的使用價值。設(shè)計簡介本題以提高自身的學(xué)習(xí)能力、實踐動手能27二.單片機(jī)

所謂單片機(jī)是一個單芯片形態(tài)、面向控制對象的嵌入式應(yīng)用計算機(jī)系統(tǒng)。即把組成微型計算機(jī)的各個功能部件，如中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、輸入/輸出（I/O）接口電路、定時器/計數(shù)器以及串行通信接口等集成在一款芯片中，構(gòu)成一個完整的微型計算機(jī)。

由于單片機(jī)功能強大，價格低廉，它已被廣泛應(yīng)用與儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。

二.單片機(jī)所謂單片機(jī)是一個單芯片形態(tài)、面向控28單片機(jī)的發(fā)展歷史發(fā)展階段時間代表芯片初級階段：1974~1976兩片集成芯片低性能階段1976~1978INTERMCS-48高性能階段1978~1982MCS51更高性能階段1983~至今多種機(jī)型并行發(fā)展單片機(jī)的發(fā)展歷史發(fā)展階段時間代表芯片初級階段：1974~1929中斷控制中央處理器時鐘電路程序存貯器數(shù)據(jù)存貯器定時器并行I/O接口特殊I/O接口外部中斷請求線內(nèi)部中斷源外部時鐘VCCGND外部輸入線并行I/O特殊I/O單片機(jī)的結(jié)構(gòu)中斷控制中央時鐘電路程序存貯器數(shù)據(jù)存貯器定時器并行I/O接口30單片機(jī)分類

按照單片機(jī)的類型，單片機(jī)有：（1）51系列單片機(jī)，其中首推Intel公司的8051單片機(jī)，片內(nèi)有4K字節(jié)的一次性程序存儲器（OTP）。（2）具有ISP功能的單片機(jī)，ISP功能能夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)可編程，可以省去通用的編程器，單片機(jī)在用戶板上即可下載和燒錄用戶程序，而無需將單片機(jī)從生產(chǎn)好的產(chǎn)品上取下。

（3）PIC系列單片機(jī)，PIC單片機(jī)系列是美國微芯公司（Microship）的產(chǎn)品，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，具有精簡的指令集。PIC系列單片機(jī)的I/O口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。也具有在線調(diào)試及編程（ISP）功能。（4）AVR單片機(jī)，AVR單片機(jī)是Atmel公司推出的較為新穎的單片機(jī)，其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。AVR型號其管腳與對應(yīng)的51系列兼容。

單片機(jī)分類按照單片機(jī)的類型，單片機(jī)有：31AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，向下完全兼容51子系列。標(biāo)準(zhǔn)功能有8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振和時鐘電路，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52單片機(jī)AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制32三.設(shè)計要求本設(shè)計擬實現(xiàn)的基本功能為單片機(jī)計時顯示功能?？赏卣挂螅ㄒ暻闆r拓展開發(fā)，能夠體現(xiàn)單片機(jī)電子時鐘的可擴(kuò)展優(yōu)越性）加入時間調(diào)整程序，使用按鈕，調(diào)整年月日及時間；加入陰歷顯示功能；加入溫度計功能。三.設(shè)計要求本設(shè)計擬實現(xiàn)的基本功能為單片機(jī)計時33實驗采用AT89S52作為時鐘控制單片機(jī)（支持在線可編程且存儲容量大）；采用時鐘芯片為單片機(jī)提供時鐘信號（提高精度）；采用普通按鍵作為時間日期更改輸入模塊，21段LED數(shù)碼管作為輸出模塊，動態(tài)掃描方式顯示內(nèi)容。

四.硬件設(shè)計實驗采用AT89S52作為時鐘控制單片機(jī)（支持在線可34基本硬件模塊：

1.單片機(jī)基本工作模塊基本硬件模塊：1.單片機(jī)基本工作模塊352.

電源模塊

2.電源模塊363.按鍵輸入模塊3.按鍵輸入模塊374.時鐘芯片模塊

4.時鐘芯片模塊385.顯示模塊

5.顯示模塊39完整電路圖（用Protel99se繪制）完整電路圖（用Protel99se繪制）40要解決編程軟件選擇及軟件編寫問題。本設(shè)計軟件編寫采用KeilC軟件，它是目前最流行的開發(fā)單片機(jī)的軟件，KeilC51是一種專為單片機(jī)設(shè)計的高效率的C語言編譯器，生成的程序代碼運行速度極高，所需要的存儲空間也極小。KeilC語言同時支持編譯C語言（*.C文件）和匯編語言（*.asm文件）。匯編語言與C語言各有優(yōu)缺點，不能一概而論。用匯編語言編寫有兩方面的好處：一方面，用匯編語言編寫程序節(jié)省空間，通過對匯編語言的學(xué)習(xí)能夠加深理解片內(nèi)寄存器、各種尋址方式等知識。但是，匯編語言的可讀性較差，尤其在某些復(fù)雜算法實現(xiàn)時，匯編語言并不比C語言方便，且晦澀難懂，不便于修改。五、軟件實現(xiàn)五、軟件實現(xiàn)41調(diào)時及走時程序流程圖調(diào)時及走時程序42初始化子程序

CONFIG12EQU7FHTEMPHEQU21HTEMPLEQU20HREG2EQU22HREG3EQU23HREG4EQU24HDATEQUP0.7SCLKEQUP3.2IOEQUP3.3RSTEQUP3.4yearDATA66HmonthDATA65HweekDATA64HdayDATA63HhourDATA62HmintueDATA61HsecondDATA60HORG0000HLJMPSTARTORG001BHLJMPINTT1START:;初值LCALLZJSETBEAMOVSCON,#00H;串行輸出，方式0MOVTMOD,#10H;計數(shù)器1，方式1MOVTL1,#00HMOVTH1,#00HMOV32H,#8EHMOV31H,#00HLCALLWRITEMOV32H,#90HMOV31H,#0A6HLCALLWRITE;主程序~~~~~~~MAIN1:MOV32H,#8DH;讀出年LCALLREADMOVyear,31HMOV32H,#8BH;讀出星期LCALLREADMOVweek,31HMOV32H,#89H;讀出月LCALLREADMOVmonth,31HMOV32H,#87H;讀出日LCALLREADMOVday,31HMOV32H,#85H;讀出小時LCALLREADMOVhour,31HMOV32H,#83H;讀出分鐘LCALLREADMOVmintue,31HMOV32H,#81H;讀出秒LCALLREADMOVsecond,31H顯示子程序GFLASHOUT:POPPSWPOPACCRETIGFLASH1:JB0AH,GFLASH2;調(diào)年閃MOV7CH,#0FHMOV7BH,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH2:JB0BH,GFLASH3;調(diào)月閃MOV7AH,#0FHMOV79H,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH3:JB0CH,GFLASH4;調(diào)日閃MOV77H,#0FHMOV76H,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH4:JB0DH,GFLASH5;調(diào)星期閃MOV78H,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH5:JB0EH,GFLASH6;調(diào)小時閃MOV75H,#0FHMOV74H,#0FHAJMPGFLASHOUTGFLASH6:MOV73H,#0FH;調(diào)分鐘閃MOV72H,#0FHAJMPGFLASHOUTDISPLAY:;LCALLTOUTOUMOVA,10HANLA,#00001111BMOV59H,AMOVA,76H;第八列LEDANLA,#00001111BSWAPAADDA,59HMOVP1,AMOVA,70HANLA,#00001111BADDA,#00000000BMOVP2,ALCALLDL1MSMOVA,10HANLA,#11