數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)武漢理工基礎(chǔ)強(qiáng)化樣本

摘要基于89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)字鐘，它是一種應(yīng)用數(shù)字電路方式實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)裝置。以89C51單片機(jī)作為核心控制器，通過硬件連接完畢一種數(shù)字鐘系統(tǒng)，再依照系統(tǒng)編制相應(yīng)軟件讓整個(gè)系統(tǒng)工作。本系記錄算某些所有在單片機(jī)里通過程序來完畢。顯示某些通過數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)方式把計(jì)算出時(shí)、分、秒顯示出來?？刂菩盘?hào)讀入采用查詢方式，由于程序編寫比較容易?？刂菩盘?hào)輸入和成果顯示以及核心運(yùn)算某些構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)，最后在PROTUES里畫圖并且仿真。核心詞：單片機(jī)，數(shù)字鐘，PROTUES，數(shù)碼管AbstractBasing89C51microcontrollerdesigndigitalclock，itisatimingdevicetoachievetheapplicationofdigitalcircuits，theminuteandsecond.The89C51microcontrollerasthecorecontroller，thehardwareconnectioncompleteadigitalclocksystem，accordingtothepreparationofthecorrespondingsoftwaresystemforthewholesystemwork.Allpartsofthissystemarecalculatedbythemicrocontrollerintheprocesstocomplete.Thedigitaldisplaydisplayedthecalculatedthehours，minutes，secondsinadynamicway.Controlsignalreadusingthequery，becausethewritingprocesseasier.Controlsignalinputandresultsofoperationsandthecorepartsofthewholesystem，wherethefinaldrawingandsimulationinPROTUES.Keywords：Microcontroller，digitalclock，PROTUES，digital目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)及分析 11.1設(shè)計(jì)規(guī)定 11.2設(shè)計(jì)分析 12方案比較及選取 22.1LED顯示方案選取 22.2按鍵狀態(tài)讀取方案選取 23系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理 34系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 44.1總體電路設(shè)計(jì) 44.2模塊電路設(shè)計(jì) 54.2.1時(shí)間校正某些電路設(shè)計(jì) 54.2.2顯示模塊電路設(shè)計(jì) 65系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 75.1系統(tǒng)總體流程圖 75.2系統(tǒng)顯示模塊程序設(shè)計(jì) 85.3鍵盤掃描模塊程序設(shè)計(jì) 96系統(tǒng)仿真成果 106．1系統(tǒng)仿真成果截圖 106．2系統(tǒng)仿真成果分析 11心得體會(huì) 12參照文獻(xiàn): 13附錄本設(shè)計(jì)所用C程序清單 14數(shù)字鐘設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)任務(wù)及分析1.1設(shè)計(jì)規(guī)定設(shè)計(jì)七段碼顯示方式數(shù)字鐘。該鐘具備時(shí)、分、秒顯示，時(shí)鐘有十二進(jìn)制與二十四進(jìn)制兩種選取。設(shè)計(jì)有時(shí)、分、秒校正功能。1.2設(shè)計(jì)分析依照規(guī)定設(shè)計(jì)數(shù)字鐘，具備時(shí)、分、秒顯示和調(diào)節(jié)功能。主控制器采用89C51單片機(jī)，基于單片機(jī)硬件電路連接比較容易，并且編程比較以便和簡樸。對于整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)比較容易。對于時(shí)、分、秒調(diào)節(jié)由外電路來控制，通過對控制信號(hào)查詢讀取送入單片機(jī)，在單片機(jī)內(nèi)計(jì)算后通過數(shù)碼管顯示。對于時(shí)間解決是：秒變化是通過內(nèi)部中斷方式，給單片機(jī)內(nèi)部定期器設(shè)立1秒計(jì)時(shí)時(shí)間，每當(dāng)發(fā)生溢出中斷就響應(yīng)給秒數(shù)組值加1并顯示；當(dāng)秒值到達(dá)60時(shí)就把分?jǐn)?shù)組值加1，同步讓秒數(shù)組清零；時(shí)操作依此類推。2方案比較及選取2.1LED顯示方案選取方案1：把所要顯示數(shù)據(jù)通過專用七段顯示芯片轉(zhuǎn)換輸出給LED顯示屏。其長處是輸出簡樸，可以簡化程序，但增長了芯片費(fèi)用。方案2：通過軟件把所要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為七段顯示數(shù)據(jù)，直接通過單片機(jī)接口來顯示，其長處是簡化了電路，但增長了軟件編寫承擔(dān)。通過對方案比較，選取通過軟件編寫來輸出顯示信號(hào)，比較簡樸經(jīng)濟(jì)。2.2按鍵狀態(tài)讀取方案選取方案1：把按鍵接到單片機(jī)中斷口，若有按鍵按下，單片機(jī)接受到中斷信號(hào)，再通過軟件編寫中斷服務(wù)程序來執(zhí)行中斷，長處是接線簡樸，簡化了電路，但軟件編寫較為復(fù)雜，不易掌握。方案2：不使用中斷，直接把開關(guān)分別接在單片機(jī)接口上，通過查詢端口信號(hào)來動(dòng)作。其長處是程序得到簡化，可讀性加強(qiáng)。通過對方案比較，選取方案2通過查詢方式來讀取端口信號(hào)，相對來說編程和硬件電路都比較簡樸。3.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理設(shè)計(jì)方案總體構(gòu)造圖如圖3-1所示：數(shù)碼管顯示時(shí)間開關(guān)控制單元模塊89c51單片機(jī)整體控制數(shù)碼管顯示時(shí)間開關(guān)控制單元模塊89c51單片機(jī)整體控制圖3-1設(shè)計(jì)方案構(gòu)造圖原理闡述：由圖3-1所示，通過開關(guān)控制單元輸入設(shè)定期間，在單片機(jī)內(nèi)解決后通過數(shù)碼管顯示，開關(guān)控制單元重要有時(shí)、分、秒時(shí)間設(shè)立選取檔，分別接P1.0和P1.1口。尚有一種時(shí)鐘十二制和二十四制選取檔，接P1.2口。P1.3口作為時(shí)間加減設(shè)立。數(shù)碼管顯示碼輸入接P0口，位選接P2口。秒值每通過一秒鐘自加1，時(shí)間間隔由內(nèi)部時(shí)間計(jì)時(shí)器發(fā)生溢出中斷調(diào)用中斷服務(wù)子程序完畢。4.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1總體電路設(shè)計(jì)依照系統(tǒng)規(guī)定，設(shè)計(jì)出數(shù)字鐘應(yīng)當(dāng)有控制端和顯示端，這兩某些連接是通過89C51單片機(jī)來完畢，控制端重要由四個(gè)按鍵構(gòu)成，它們都接單片機(jī)P1口，數(shù)碼管采用6位7段數(shù)碼管，它位選端是通過P2口控制，顯示碼是由P0口輸入。依照設(shè)計(jì)規(guī)定用PROTEUS畫出硬件連線圖如下圖4-1所示：圖4-1系統(tǒng)總體硬件電路圖4.2模塊電路設(shè)計(jì)4.2.1時(shí)間校正某些電路設(shè)計(jì)時(shí)間設(shè)立某些電路圖如下圖4-2所示圖4-2時(shí)間校正某些電路圖如圖4-2所示，P1.0口接時(shí)調(diào)節(jié)選通開關(guān)，P1.1口接分調(diào)節(jié)選通開關(guān)，P1.2口接十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制選取開關(guān)，兼有秒調(diào)節(jié)選通功能，當(dāng)P1.2口輸入低電平時(shí)為十二進(jìn)制方式，P1.3口為時(shí)間加減控制輸入口，每按下一次可對時(shí)分秒分別進(jìn)行加減操作。詳細(xì)實(shí)現(xiàn)由內(nèi)部程序計(jì)算完畢。4.2.2顯示模塊電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)顯示某些電路接線圖如圖4-3所示：圖4-3系統(tǒng)顯示某些電路圖如圖4-3所示，顯示屏采用是6位7段數(shù)碼管，數(shù)碼管顯示碼輸入端經(jīng)上拉電阻接P0口，位選端是經(jīng)收發(fā)器74LS245接到P2口。數(shù)碼管顯示編碼已經(jīng)編好放在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，時(shí)間顯示通過軟件計(jì)算把顯示碼調(diào)出顯示。5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)總體流程圖軟件設(shè)計(jì)思想：內(nèi)部設(shè)定期器，當(dāng)達(dá)到1秒時(shí)發(fā)生中斷給秒計(jì)數(shù)加1，當(dāng)達(dá)到60時(shí)給秒計(jì)數(shù)清零并給分計(jì)數(shù)加1。當(dāng)分計(jì)數(shù)達(dá)到60時(shí)清零并給時(shí)計(jì)數(shù)加1，時(shí)計(jì)數(shù)分為十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制，當(dāng)在相應(yīng)進(jìn)制下達(dá)到相應(yīng)終值時(shí)清零。系統(tǒng)總體流程圖如圖5-1所示：開始開始給單片機(jī)復(fù)位給單片機(jī)復(fù)位開定期中斷開定期中斷秒計(jì)時(shí)并顯示秒計(jì)時(shí)并顯示控制信號(hào)？YNN控制信號(hào)？YNNNNNN秒調(diào)節(jié)？分調(diào)節(jié)？時(shí)調(diào)節(jié)？秒調(diào)節(jié)？分調(diào)節(jié)？時(shí)調(diào)節(jié)？YYYYN加減信號(hào)？N加減信號(hào)？YY時(shí)時(shí)或分或秒加減1數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示圖5-1系統(tǒng)軟件總體流程圖5.2系統(tǒng)顯示模塊程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)闡明：顯示模塊是用6位7段數(shù)碼管來顯示時(shí)間。先將顯示碼存入數(shù)組中，指向最左邊一位，然后取出要顯示數(shù)據(jù)，指向換碼表首地址，取出顯示碼，從P0口輸出顯示碼，P2口輸入位選碼，顯示時(shí)、分、秒，最后修改數(shù)組地址，求下一位位選碼繼續(xù)顯示。顯示程序流程圖如圖5-2所示：顯示數(shù)據(jù)顯示碼求下一位選碼送位段碼到P0口輸出顯示數(shù)據(jù)顯示碼顯示數(shù)據(jù)顯示碼求下一位選碼送位段碼到P0口輸出顯示數(shù)據(jù)顯示碼動(dòng)態(tài)顯示子程序動(dòng)態(tài)顯示子程序取出要顯示取出要顯示時(shí)間據(jù)送位顯碼到P送位顯碼到P2輸出延時(shí)延時(shí)圖5-2顯示模塊程序流程圖5.3鍵盤掃描模塊程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)闡明：控制信號(hào)由查詢方式掃描鍵盤得到。即P1.0置低時(shí)進(jìn)入時(shí)調(diào)節(jié)模式，此時(shí)在按下第四個(gè)鍵即P1.3由高變低時(shí)，時(shí)就自加1；分校正類似，由P1.1來控制選取模式。時(shí)鐘十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制由P1.2控制，低電平為十二進(jìn)制高電平為二十四進(jìn)制。鍵盤掃描模塊程序流程圖如圖5-3所示：開始開始秒鍵按下？秒鍵按下？YY秒加1NNN秒加1NNN分鍵按下？分鍵按下？YYYY分加1分加1時(shí)鍵按下？時(shí)鍵按下？時(shí)加1時(shí)加1顯示時(shí)間顯示時(shí)間結(jié)束結(jié)束圖5-3鍵盤掃描模塊流程圖6系統(tǒng)仿真成果6．1系統(tǒng)仿真成果截圖開關(guān)按鈕打到十二進(jìn)制選取狀態(tài)即P1.2置低電平。此時(shí)時(shí)間是09:00：39仿真截圖如圖6-1所示：圖6-1十二進(jìn)制仿真成果截圖開關(guān)按鈕打到二十四進(jìn)制選取狀態(tài)即P1.2置高電平。此時(shí)時(shí)間是21:00:39仿真截圖如圖6-2所示：圖6-2二十四進(jìn)制仿真成果截圖6．2系統(tǒng)仿真成果分析數(shù)字鐘系統(tǒng)上電復(fù)位后，初始值設(shè)定為12:00:00，對當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，當(dāng)在二十四進(jìn)制下進(jìn)行校準(zhǔn)后，得到當(dāng)前時(shí)間為21:00:39如圖6-2所示時(shí)，立即將其轉(zhuǎn)換為十二進(jìn)制模式下，即給P1.2口置低電平，此時(shí)就會(huì)顯示09:00:39如圖6-1所示?？梢娫诒ＷC時(shí)間對的狀況下，可以將二十四進(jìn)制時(shí)間直接轉(zhuǎn)換到十二進(jìn)制下，這里重要是通過軟件來完畢，當(dāng)系統(tǒng)檢測到進(jìn)制轉(zhuǎn)換信號(hào)后，就會(huì)把二十四進(jìn)制時(shí)間通過把時(shí)當(dāng)前值減去12得到。對于0點(diǎn)轉(zhuǎn)換是通過賦值方式直接變?yōu)槭M(jìn)制下12點(diǎn)。當(dāng)需要把十二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二十四進(jìn)制時(shí)，也可以通過軟件方式直接轉(zhuǎn)換不變化時(shí)間對的性且需要對時(shí)間進(jìn)行重新校準(zhǔn)。其轉(zhuǎn)換原理相似。心得體會(huì)真很辛苦，但是終于我設(shè)計(jì)完畢了。這一刻不但是高興，更多是激動(dòng)。此刻我也真正學(xué)到了諸多東西。已經(jīng)不懂得去過圖書館多少次查閱資料，一次一次仿真實(shí)驗(yàn)，一次一次方案設(shè)計(jì)，一次一次編制程序。在經(jīng)歷過無多次失敗，我終于成功了。得到了抱負(fù)仿真成果?？粗约赫n程設(shè)計(jì)，真無比高興，心中布滿成就感。通過本次課程設(shè)計(jì)，我得到了以往不曾有過體會(huì)與經(jīng)驗(yàn)。將自己學(xué)到理論知識(shí)通過本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)用到了實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，提高了自己各方面能力。同步也加深了自己對于有關(guān)課程基本理論知識(shí)理解和掌握，學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。學(xué)會(huì)了應(yīng)用所學(xué)知識(shí)在實(shí)際硬件電路上編程完畢所需功能。對單片機(jī)應(yīng)用有了進(jìn)一步掌握。懂得了如何去發(fā)現(xiàn)問題，思考問題，解決問題。通過這次基本強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了靈活運(yùn)用單片機(jī)，更學(xué)會(huì)了如何靈活使用單片機(jī)中斷功能，使對于計(jì)時(shí)應(yīng)用更為精準(zhǔn)。最后，我最大收獲就是：失敗是成功之母，只要努力就會(huì)有收獲。參照文獻(xiàn):[1]張義和、王敏男等編著.《例說51單片機(jī)》.北京：人民郵電出版社.[2]陳濤編著.《單片機(jī)應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[3]齊向東、劉立群編著.《單片機(jī)控制技術(shù)實(shí)踐》.北京：中華人民共和國電力出版社，[4]孫曉明．EDA實(shí)驗(yàn)指引書．武漢：武漢理工大學(xué)教材中心，．[5]張靖武，周靈彬編著.《單片機(jī)系統(tǒng)PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真》.北京：電子工業(yè)出版社，.附錄本設(shè)計(jì)所用C程序清單#include<stdio.h>#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineuncharunsignedcharsbitKH=P1^0;sbitKM=P1^1;sbitKT=P1^2;sbitKB=P1^3;uncharhour,minite,second,second20;unchardisplay_buff[6];unchardisplay_code[10]={0x3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F}；//數(shù)碼管顯示碼voiddelay(unchart)//延時(shí)子程序{unchari,j;for(i=0;i<=t;i++)for(j=0;j<=140;j++)_nop_();}voiddisplay(void) //顯示子程序{unchari;P2=0xfe;P0=0;for(i=0;i<6;i++){P0=display_buff[i];delay(2);P0=0;P2=_crol_(P2,1);}}voidtimer3_ISR(void)interrupt3using0{TH1=0X3C;TL1=0X0B0; //秒計(jì)時(shí)second20++;if(second20==16){second20=0;second++;if(second==60){second=0;minite++; //分鐘解決if(minite==60){minite=0; hour++; if(hour==24&&KT==1) { hour=0; } if(hour==12&&KT==0) //小時(shí)解決 { hour=1; }}}}}voidtimer0_ISR(void)interrupt1using0{TH0=0x03c;TL0=0x0b;if(KT==0&&hour>12)hour=hour-12;if(KT==0&&(hour==24||hour==0)) //十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制轉(zhuǎn)換hour=12;if(KH==0){if(KB==0){while(KB==0);hour++; if(KT==1&&hour==24) //十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制轉(zhuǎn)換 { hour=0; KB=1; } if(KT==0&&hour>12) //十二進(jìn)制和二十四進(jìn)制轉(zhuǎn)換 { hour=hour-12; KB=1; }}}if(KM==0) //鍵盤控制信號(hào)解決{if(KB==0){wh