電子時鐘的設計實現(xiàn)分析

.z電子課程設計電子時鐘的設計與實現(xiàn)學院：電子信息工程學院專業(yè)班級：08級電信一班學號：20081326姓名：秦訓鋼2009年6月25日摘要：電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?，廣泛應用于家庭、車站、碼頭、劇院、辦公室等場所。本系統(tǒng)采用本系統(tǒng)以AT89S52為主控芯片，實現(xiàn)電子時鐘的設計，并考慮節(jié)約系統(tǒng)的硬件，能用軟件實現(xiàn)的功能盡量都用軟件實現(xiàn)。而且到達時鐘功能為24小時的計時方式，顯示時、分；具有快速校準時、分的功能；根據(jù)鍵盤輸入調(diào)用相應鍵處理子程序，實現(xiàn)時間的調(diào)整；然后輸出到4位的LED顯示器顯示出來。

關(guān)鍵詞AT89S52定時器按鍵數(shù)碼管目錄設計任務………4設計方案與實現(xiàn)………………5硬件設計………5軟件設計………7總結(jié)……………..8附錄……………..9元件清單……….10程序清單………10參考文獻………141設計任務：1〕題目4位LED數(shù)字時鐘的設計2〕技術(shù)指標及設計要求〔1〕顯示小時、分鐘時間〔2〕實現(xiàn)秒的量化顯示〔3〕具有調(diào)整時間功能〔4〕開機復位顯示及手動復位顯示功能3〕給定條件及器件〔1〕單片機及相關(guān)外圍器件〔2〕直流穩(wěn)壓電源5V〔3〕萬用電路板〔4〕4聯(lián)共陽數(shù)碼管2設計方案及實現(xiàn)1〕硬件設計〔1〕相關(guān)器件介紹(a)4聯(lián)LED數(shù)碼顯示器筆段(a)4聯(lián)LED數(shù)碼顯示器筆段(b)4聯(lián)LED數(shù)碼顯示器引線圖3四位LED數(shù)碼顯示器abcdefgh2bfaabcdefghabcdefghabcdefghg1hd4e3c④③②①abcdefghabfghcde(a)LED數(shù)碼顯示器筆段(b)LED數(shù)碼顯示器引線圖1一位LED數(shù)碼顯示器abcdefgh(c)共陽極構(gòu)造9012EBC圖29012和LED引線排列1234圖4按鍵引線排列1234or_+數(shù)碼管介紹：數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元〔多一個小數(shù)點顯示〕；按能顯示多少個“8〞可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極()的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極接到+5V，當*一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當*一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極()的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極接到地線GND上，當*一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當*一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。本設計采用共4聯(lián)共陽數(shù)碼管數(shù)碼管的驅(qū)動方式數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。①靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進展驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進展驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個89S52單片機可用的I/O端口才32個呢：〕，實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進展驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。②動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到一樣的字形碼，但終究是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制翻開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。本設計采用動態(tài)掃描的方式進展顯示單片機〔AT89S52〕介紹：主要性能與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數(shù)器八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符。功能特性描述At89s52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。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：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級中斷構(gòu)造，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停頓工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停頓，直到下一個中斷或硬件復位為止電路設計電路原理圖如下所示，單片機采用內(nèi)部有8kb的flashROM與80C51完全兼容的AT89S52單片機，擴展4位共陽極LED數(shù)碼顯示器，采用動態(tài)顯示方式，顯示段碼由P0口提供，位碼由P2.4~2.7提供，擴展2個獨立式按鍵用于時間的設定及調(diào)整。電源插座電源插座圖6時鐘電路C1C2RST*1*2VCCVSSP0.6P0.5P0.7P0.3P0.4P0.0P0.1AT89S52P2.7C312MHZ30P30PR16.8k10μR6R13R2~R56.8k×4R2R490129012時十位abcdfghR3R5P2.490125V9012P2.6P2.5EA4321P0.2e++_10μC4S2S1P3.0P3.1時個位分個位分十位+R6~R13470×8S0軟件設計：軟件設計根本思想：由單片機的定時器T0產(chǎn)生0.05s的時間基準，通過計數(shù)得到時鐘的秒、分、時信號，由顯示子程序送數(shù)碼管顯示器顯示，鍵盤工作在掃描方式，當有鍵按下時，通過鍵處理程序完成時間的調(diào)整?！?〕程序流程圖如下：調(diào)試通過燒錄器將軟件燒錄到單片機后數(shù)碼管顯示不正常，經(jīng)檢查是硬件電路的復位按鍵接錯，導致系統(tǒng)總是復位無法正常工作，經(jīng)修改后顯示正常?？偨Y(jié)：經(jīng)過了一個多星期的學習和工作，我終于完成了單片機時鐘課程設計。從開場接到論文要求到時鐘的實現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間獨立完成的最大的工程。在這段時間里，我學到了很多知識也有很多感受，我開場了獨立的學習和試驗，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改良都是我學習的收獲，每一次試驗的成功都會讓我興奮好一段時間。當看著自己的程序，自己成天相伴的系統(tǒng)能夠**的運行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。這次論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破。通過本次畢業(yè)設計，，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實踐能力，單片機領域這對我今后進一步學習計算機方面的知識有極大的幫助。附錄：〔1〕元器件清單：〔2〕程序清單;====================================================;預定義局部：;====================================================BUFEQU6EHSBFEQU6FHMBFEQU70HHBFEQU71HFGWEQU76HFSWEQU77HSGWEQU78HSSWEQU79HB05BIT00H;0.5s標志SS2BITP3.1SS1BITP3.0;====================================================;初始化及主程序;====================================================ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP TOCLOCK;0.05s中斷效勞程序ORG0100HMAIN:MOV IE,*00HMOV SP,*30H;堆棧指針MOV 20H,*00H ;清標志CLR A ;A=00HMOV BUF,A ;BUF清0MOV SBF,A ;SBF清0MOV MBF,A ;MBF清0MOV HBF,*0CH ;初始時鐘顯示12:00MOV TMOD,*01H ;定時器T0工作在方式1MOV TH0,*3CH ;T0用于時鐘定時，0.05s定時初值MOV TL0,*0B0HSETB PT0 ;T0高級優(yōu)先ACALL PUTD_PRG ;調(diào)用向顯示緩沖區(qū)放數(shù)子程序ACALL DISP_PRG ;調(diào)用顯示子程序LCALL YS20MSSETBEA ;開中斷SETBET0SETBTR0 ;啟動定時NOPNOPLOO_1:ACALLPUTD_PRG ;調(diào)用向顯示緩沖區(qū)放數(shù)子程序 ACALLDISP_PRG ;調(diào)用顯示子程序 ACALLJPCL_PRG ;調(diào)用鍵盤掃描處理子程序 SJMPLOO_1;====================================================;T0中斷效勞程序;====================================================TOCLOCK:MOV TH0,*3CH MOV TL0,*0B7H PUSH PSW PUSH ACC INC BUF ;BUF+1 MOV A,BUF CJNE A,*10,CLOCK_1 SETB B05 ;置位0.5s標志CLOCK_1: CJNE A,*20,DK13 ;累計20次為1s CLR B05 ;去除0.5s標志 MOV BUF,*00H MOV A,SBF ;修改秒計數(shù)單元 INC A MOV SBF,A ; CJNE A,*60,DK13 ;不到60，返回 MOV SBF,*00H ;等于60，計數(shù)單元清0 MOV A,MBF ;修改分計數(shù)單元 INC A MOV MBF,A CJNE A,*60,DK13 MOV MBF,*00H MOV A,HBF ;修改時計數(shù)單元 INC A MOV HBF,A CJNE A,*24,DK13 MOV HBF,*00H SJMP DK13DK13: POP ACC POP PSW RETI;=====================================================;向顯示緩沖區(qū)放數(shù)子程序;=====================================================PUTD_PRG: PUSH PSW ;保護現(xiàn)場,(RS1,RS0) PUSH B PUSH ACCPUTD2: MOV A,MBF ;MBF中內(nèi)容送入A ACALL CHU10 ;調(diào)用除10程序 MOVFGW,B ;分個位送顯緩76H MOVFSW,A ;分十位送顯緩77HPUTD5: MOVA,HBF ;HBF中內(nèi)容送入A ACALLCHU10 ;調(diào)用除10程序 MOVSSW,A ;時十位送顯緩79HPUTD10: MOV SGW,B ;時個位送顯緩78HPUTD9:POP ACC POPB ;恢復現(xiàn)場 POPPSW ;恢復(RS1,RS0) RET ;子程序返回;======================================================;除10子程序;======================================================CHU10:MOVB,*0AHDIVABRET;======================================================;顯示子程序(須將顯緩中十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成七段碼，再送數(shù)碼顯示器);======================================================DISP_PRG: PUSH PSW SETB RS0 ;轉(zhuǎn)工作存放器組1 CLR RS1 PUSH ACC ;保護現(xiàn)場 MOV A,P2 ORL A,*0F0H ;高4位置1 MOV P2,A ;關(guān)閉顯示 MOV R0,*FGW MOV DPTR,*TABD MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A CLR P2.4 ;點亮1位LCALLYS20MSINCR0MOVDPTR,*TABDMOVA,R0MOVCA,A+DPTRMOVP0,ASETBP2.4CLRP2.5 ;點亮2位LCALLYS20MSINCR0MOVDPTR,*TABDMOVA,R0MOVCA,A+DPTRJNBB05,DISP_1ANLA,*7FH ;點亮小數(shù)點DISP_1: MOVP0,ASETBP2.5CLRP2.6 ;點亮3位LCALLYS20MSINCR0MOVDPTR,*TABDMOVA,R0CJNEA,*00H,DISP_2MOVA,*0AH ;最高位為0，顯示滅DISP_2: MOVCA,A+DPTR MOVP0,A SETBP2.6 CLRP2.7 ;點亮4位LCALLYS20MS SETBP2.7 POPACC ;恢復現(xiàn)場 POPPSW ;返回工作存放器組 RET ;子程序返回TABD: DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH;======================================================;鍵掃描處理子程序;======================================================JPCL_PRG: SS1,JP_1 ;S1未按下轉(zhuǎn)查S2 ACALL DELY10 ;延時消抖 SS1,JP_1JP_2: ACALL PUTD_PRG ACALL DISP_PRG JNBSS1,JP_2 ;等待S1鍵釋放