安徽科技學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題目:C52單片機(jī)電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)姓名:陶鵬鵬專(zhuān)業(yè):電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí):121班導(dǎo)教師:高海濤安徽科技學(xué)院數(shù)理學(xué)院目錄1、基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1.1.1設(shè)計(jì)目的： 1.1.2設(shè)計(jì)要求： 1.2方案設(shè)計(jì) 2、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2.1AT89C52單片機(jī)的功能結(jié)構(gòu) 2.2單片機(jī)的引腳定義及功能 2.3定時(shí)／計(jì)數(shù)器 2.3.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu) 2.3.2工作原理 2.4鍵盤(pán)接口技術(shù) 2.5復(fù)位操作 2.6顯示控制模塊 3、硬件電路設(shè)計(jì) 3.1電子時(shí)鐘的電路圖 3.2單元電路設(shè)計(jì) 3.2.1晶振、復(fù)位電路模塊 3.2.2鍵盤(pán)控制模塊 3.2.3蜂鳴器電路模塊 3.2.4顯示器電路模塊 4、軟件設(shè)計(jì) 4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 4.2主程序清單 4.3系統(tǒng)仿真與調(diào)試 5、結(jié)論與心得 安徽科技學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)摘要電子鐘是一種利用數(shù)字電路來(lái)顯示秒、分、時(shí)的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場(chǎng)合都用到電子時(shí)鐘?，F(xiàn)在高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用數(shù)碼管顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)、分、秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)，分和秒的校對(duì)，片選的靈活性好。本課程設(shè)計(jì)就是用一塊89C52單片機(jī)和共陰極數(shù)碼管顯示屏及其他元器件設(shè)計(jì)出一個(gè)電子時(shí)鐘。用單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)掃描幾個(gè)按鍵來(lái)控制時(shí)鐘。把這幾個(gè)模塊的程序及原理圖設(shè)計(jì)好后組合在一起就成了一個(gè)電子時(shí)鐘。關(guān)鍵詞：89C52單片機(jī)；共陰極數(shù)碼管；定時(shí)器；石英晶體振蕩器；1、基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘電路設(shè)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1.1設(shè)計(jì)目的：（1）學(xué)習(xí)輸出口的使用方法；（2）學(xué)習(xí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用；（3）學(xué)習(xí)中斷的使用；1.1.2設(shè)計(jì)要求：電路的基本功能應(yīng)包括數(shù)碼顯示時(shí)間、可以手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)間、定時(shí)鬧鈴等，制作出實(shí)物并調(diào)試演示成功。1.2方案設(shè)計(jì)方案：該系統(tǒng)采用52系列單片機(jī)AT89C52作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運(yùn)算控制、信號(hào)識(shí)別以及顯示功能的實(shí)現(xiàn)。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來(lái)方便、簡(jiǎn)單并且單片機(jī)周?chē)妮o助電路也比較少，便于控制和實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)張和更改。AT89C52單片機(jī)特點(diǎn)如下：(1)單片機(jī)按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)，抵抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的CPU，程序指令和數(shù)據(jù)都可以寫(xiě)在ROM里，許多信號(hào)通道都在同一芯片，因此可靠性高，易擴(kuò)充。(2)單片機(jī)有一般電腦所必須的器件，如三態(tài)雙向總線，串并行的輸入及輸出引腳，可擴(kuò)充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。(3)控制功能強(qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷指令外還有更豐富的條件分支跳躍指令。ATAT89C52單片機(jī)晶振復(fù)位電路獨(dú)立鍵盤(pán)電路顯示電路蜂鳴器電路圖1.1時(shí)鐘電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總框圖2、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1AT89C52單片機(jī)的功能結(jié)構(gòu)如下圖所示，單片機(jī)是屬于三總線結(jié)構(gòu)，89C52單片機(jī)功能方框圖。圖2.1單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框2.2單片機(jī)的引腳定義及功能圖2.1雙列直插式引腳分布引腳功能：VCC——工作電源+5V。GND——電源地。ALE/PROG——訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)作為低8位地址鎖存控制信號(hào)；在對(duì)EPROM編程時(shí)作為編程脈沖輸入；在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器和非EPROM編程狀態(tài)下，該腳輸出頻率為1/6單片機(jī)晶振頻率的方波信號(hào)，該信號(hào)，可作為時(shí)鐘脈沖，但在訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)會(huì)丟失一個(gè)脈沖。PSEN——外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。EA/VPP——訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。當(dāng)EA為低電平時(shí)，只讀外部存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平時(shí)則先讀內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，再讀外部程序存儲(chǔ)器；這個(gè)引腳在編程時(shí)接編程電壓VPP。RST——復(fù)位信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)要>2T。XTAL1——片內(nèi)振蕩電路輸入端。XTAL2——片內(nèi)振蕩電路輸出端。P0-P3——輸入輸出端口。2.3定時(shí)／計(jì)數(shù)器2.3.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)圖2.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)89C52單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，簡(jiǎn)稱(chēng)為定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1）。定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)如圖2.2所示：TMOD——方式控制寄存器,用于設(shè)定定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作方式TCON——定時(shí)器控制寄存器,用于啟動(dòng)定時(shí)／計(jì)數(shù)器IE——中斷允許控制寄存器：定時(shí)／計(jì)數(shù)器是微機(jī)的中斷源2.3.2工作原理89C52系列單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作原理可用圖2.3來(lái)說(shuō)明。圖2.3定時(shí)／計(jì)數(shù)器的工作原理定時(shí)/計(jì)數(shù)功能選擇：當(dāng)C／T＝0時(shí)，為定時(shí)器功能，此時(shí)，C與A相連（計(jì)數(shù)脈沖為機(jī)器周期）；當(dāng)C／T＝1時(shí)，為計(jì)數(shù)功能，此時(shí)，C與B相連（計(jì)數(shù)脈沖從P3.4或P3.5口輸入）。定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)置：定時(shí)／計(jì)數(shù)器設(shè)置由工作方式控制寄存器（TMOD）、定時(shí)控制寄存器（TCON）以及中斷允許寄存器（IE）共同完成。2.4鍵盤(pán)接口技術(shù)鍵盤(pán)分兩類(lèi)：獨(dú)立連接多鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)，如圖2.4所示。圖2.4獨(dú)立式鍵盤(pán)獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)是最簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)電路，每個(gè)鍵獨(dú)立接入一根輸入線。這種鍵盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用十分方便，目前這種結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)應(yīng)用還相當(dāng)普遍，這種鍵盤(pán)的缺點(diǎn)是隨著鍵數(shù)數(shù)量的增加所占用的I/O口線也增加。獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)在沒(méi)有鍵按下時(shí)，數(shù)據(jù)輸入線均為高電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線將變成低電平。因此可用位指令判別是否有鍵按下。2.5復(fù)位操作復(fù)位操作是單片機(jī)的初始化操作，單片機(jī)在進(jìn)入運(yùn)行前和在運(yùn)行過(guò)程中程序出錯(cuò)或操作失誤使系統(tǒng)不能正常運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行復(fù)位操作。復(fù)位操作后，程序?qū)?000H開(kāi)始重新執(zhí)行。除此之外，復(fù)位操作還使單片機(jī)的ALE和PSEN引腳信號(hào)在復(fù)位期間變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)。單片機(jī)對(duì)復(fù)位信號(hào)的要求：一是復(fù)位信號(hào)為高電平，二是復(fù)位信號(hào)有效持續(xù)時(shí)間不少于24個(gè)振蕩脈沖（兩個(gè)機(jī)器周期）以上。在這里特別要提醒的是，在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果有幾片單片機(jī)同時(shí)工作，在程序上有連接關(guān)系，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，應(yīng)確保每一片單片機(jī)同時(shí)復(fù)位。復(fù)位信號(hào)由單片機(jī)的RST引腳輸入，復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前有些單片機(jī)內(nèi)部帶有看門(mén)狗電路，當(dāng)程序進(jìn)行出錯(cuò)或進(jìn)入了無(wú)休止循環(huán)時(shí)，看門(mén)狗電路將利用軟件強(qiáng)行使系統(tǒng)復(fù)位。2.6顯示控制模塊圖2.5八位共陰數(shù)碼管顯示為了節(jié)省I/O口，采用動(dòng)態(tài)顯示的方法，用兩片74HC573,用作段鎖存和位鎖存器。3、硬件電路設(shè)計(jì)3.1電子時(shí)鐘的電路圖圖3.1電子時(shí)鐘電路原理圖3.2單元電路設(shè)計(jì)3.2.1晶振、復(fù)位電路模塊圖3.2晶振、復(fù)位電路圖晶振電路：采用12Mhz的晶振，22pF的電容。當(dāng)MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱(chēng)RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電后，保持RST一段高電平時(shí)間。3.2.2鍵盤(pán)控制模塊圖3.2鍵盤(pán)控制電路圖根據(jù)題目要求，只需要6個(gè)按鍵(如圖3.2)，選用獨(dú)立按鍵模式。這6個(gè)鍵的功能分別為：KEY1：時(shí)鐘時(shí)位加鍵，每按一次時(shí)位的時(shí)間值加1；KEY2：時(shí)鐘時(shí)位減鍵，每按一次時(shí)位的時(shí)間值減1；KEY3：時(shí)鐘分位加鍵，每按一次分位的時(shí)間值加1；KEY4：時(shí)鐘分位減鍵，每按一次分位的時(shí)間值減1；KEY5：時(shí)鐘秒位加鍵，每按一次秒位的時(shí)間值加1；KEY6：時(shí)鐘秒位減鍵，每按一次秒位的時(shí)間值減1；3.2.3蜂鳴器電路模塊圖3.3蜂鳴器電路模塊喇叭一腳與單片機(jī)的P1.1腳相連，一腳接地。如圖3.3所示。3.2.4顯示器電路模塊4、軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)初始化程序：設(shè)置單片機(jī)的定時(shí)器0工作在模式1（16位定時(shí)器），對(duì)定時(shí)器0賦初值，開(kāi)啟總中斷和定時(shí)器中斷，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，可計(jì)時(shí)24小時(shí)，為節(jié)省I/O口，用動(dòng)態(tài)掃描的方法，用兩片74HC573分別控制段選通和位選通，將時(shí)間顯示到共陰極數(shù)碼管上，計(jì)時(shí)完成后重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，蜂鳴器電路可通過(guò)P1^1口在整點(diǎn)時(shí)發(fā)聲報(bào)時(shí)。4.2主程序清單根據(jù)硬件電路的連接以及我們要實(shí)現(xiàn)的功能，編寫(xiě)出了如下的C程序，該程序能夠?qū)崿F(xiàn)我們?cè)O(shè)計(jì)所需要的功能，具體的程序代碼如下：#include<reg52.h>//包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義unsignedcharfrq;sbitH_KEY_ADD=P3^2;//定義按鍵輸入端口sbitH_KEY_DEC=P3^3;sbitM_KEY_ADD=P3^4;sbitM_KEY_DEC=P3^5;sbitS_KEY_ADD=P3^6;sbitS_KEY_DEC=P3^7;#defineDataPortP0//定義數(shù)據(jù)端口程序中遇到DataPort則用P0替換sbitLATCH1=P2^2;//定義鎖存使能端口段鎖存sbitLATCH2=P2^3;//位鎖存sbitBeep=P1^1;//定義喇叭端口bitBeepFlag;unsignedcharcodedofly_DuanMa[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//顯示段碼值0~9unsignedcharcodedofly_WeiMa[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮,即位碼unsignedcharTempData[8];//存儲(chǔ)顯示值的全局變量unsignedcharh,m,s;bitUpdateTimeFlag;voidDelayUs2x(unsignedchart);//函數(shù)聲明voidDelayMs(unsignedchart);voidDisplay(unsignedcharFirstBit,unsignedcharNum);voidInit_Timer0(void);voidBeep_OFF(void);voidBeep_ON(void);voidDisplay_Data_Operation(void);voidmain(void){unsignedcharnum=0;H_KEY_ADD=1;//按鍵輸入端口電平置高H_KEY_DEC=1;M_KEY_ADD=1;//按鍵輸入端口電平置高M(jìn)_KEY_DEC=1;S_KEY_ADD=1;//按鍵輸入端口電平置高S_KEY_DEC=1;Init_Timer0();while(1)//主循環(huán){if(!H_KEY_ADD)//如果檢測(cè)到低電平，說(shuō)明按鍵按下{DelayMs(10);//延時(shí)去抖，一般10-20msif(!H_KEY_ADD)//再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒(méi)有按下則退出 {while(!H_KEY_ADD);//如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒(méi)有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 { if(h<23)//加操作 h++; } }}if(!H_KEY_DEC)//如果檢測(cè)到低電平，說(shuō)明按鍵按下{DelayMs(10);//延時(shí)去抖，一般10-20msif(!H_KEY_DEC)//再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒(méi)有按下則退出 {while(!H_KEY_DEC);//如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒(méi)有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 { if(h>0)//減操作 h--; } }}if(!M_KEY_ADD)//如果檢測(cè)到低電平，說(shuō)明按鍵按下{DelayMs(10);//延時(shí)去抖，一般10-20msif(!M_KEY_ADD)//再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒(méi)有按下則退出 {while(!M_KEY_ADD);//如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒(méi)有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 { if(m<59)//加操作 m++; } }}if(!M_KEY_DEC)//如果檢測(cè)到低電平，說(shuō)明按鍵按下{DelayMs(10);//延時(shí)去抖，一般10-20msif(!M_KEY_DEC)//再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒(méi)有按下則退出 {while(!M_KEY_DEC);//如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒(méi)有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 { if(m>0)//減操作 m--; } }}if(!S_KEY_ADD)//如果檢測(cè)到低電平，說(shuō)明按鍵按下{DelayMs(10);//延時(shí)去抖，一般10-20msif(!S_KEY_ADD)//再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒(méi)有按下則退出 {while(!S_KEY_ADD);//如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒(méi)有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 { if(s<59)//加操作 s++;} }}if(!S_KEY_DEC)//如果檢測(cè)到低電平，說(shuō)明按鍵按下{DelayMs(10);//延時(shí)去抖，一般10-20msif(!S_KEY_DEC)//再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒(méi)有按下則退出 {while(!S_KEY_DEC);//如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒(méi)有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍 { if(s>0)//減操作 s--; } }} TempData[0]=dofly_DuanMa[h/10];//分解顯示信息，如要顯示68，則68/10=668%10=8 TempData[1]=dofly_DuanMa[h%10]; TempData[2]=0x40;//顯示一橫 TempData[3]=dofly_DuanMa[m/10]; TempData[4]=dofly_DuanMa[m%10]; TempData[5]=0x40; TempData[6]=dofly_DuanMa[s/10];TempData[7]=dofly_DuanMa[s%10]; //Display(0,8);//顯示全部8位//主循環(huán)中添加其他需要一直工作的程序if(BeepFlag==1){ BeepFlag=0;DelayMs(500);//延時(shí)1ms，累加頻率值 frq++;}}}/*uS延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù)unsignedchart，無(wú)返回值unsignedchar是定義無(wú)符號(hào)字符變量，其值的范圍是0~255這里使用晶振12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編,大致延時(shí)長(zhǎng)度如下T=tx2+5uS*/voidDelayUs2x(unsignedchart){while(--t);}/*mS延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù)unsignedchart，無(wú)返回值unsignedchar是定義無(wú)符號(hào)字符變量，其值的范圍是0~255這里使用晶振12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編*/voidDelayMs(unsignedchart){while(t--){//大致延時(shí)1mSDelayUs2x(245); DelayUs2x(245);}}/*顯示函數(shù)，用于動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管輸入?yún)?shù)FirstBit表示需要顯示的第一位，如賦值2表示從第三個(gè)數(shù)碼管開(kāi)始顯示如輸入0表示從第一個(gè)顯示。Num表示需要顯示的位數(shù)，如需要顯示99兩位數(shù)值則該值輸入2*/voidDisplay(unsignedcharFirstBit,unsignedcharNum){staticunsignedchari=0; DataPort=0;//清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影LATCH1=1;//段鎖存LATCH1=0;DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit];//取位碼LATCH2=1;//位鎖存LATCH2=0;DataPort=TempData[i];//取顯示數(shù)據(jù)，段碼LATCH1=1;//段鎖存LATCH1=0;i++;if(i==Num)i=0;}/*定時(shí)器初始化子程序*/voidInit_Timer0(void){TMOD|=0x01; //使用模式1，16位定時(shí)器，使用"|"符號(hào)可以在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響 EA=1;//總中斷打開(kāi)ET0=1;//定時(shí)器中斷打開(kāi)TR0=1;//定時(shí)器開(kāi)關(guān)打開(kāi)}/*定時(shí)器中斷子程序*/voidTimer0_