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《單片機技術(shù)》課程設(shè)計說明書

數(shù)字電子鐘

系、部：電氣與信息工程學(xué)院學(xué)生姓名：

指導(dǎo)教師：職稱專業(yè)：班級：

完成時間：2023-06-07

摘要

電子鐘在生活中應(yīng)用十分廣泛，而一種簡單便利的數(shù)字電子鐘則更能受到人們的歡迎。所以設(shè)計一個簡易數(shù)字電子鐘很有必要。本電子鐘采用ATMEL公司的AT89S52單片機為核心，使用12MHz晶振與單片機AT89S52相連接,通過軟件編程的方法實現(xiàn)以24小時為一個周期，同時8位7段LED數(shù)碼管(兩個四位一體數(shù)碼管)顯示小時、分鐘和秒的要求,并在計時過程中具有定時功能，當時間到達提前定好的時間進行蜂鳴報時。該電子鐘設(shè)有四個按鍵KEY1、KEY2、KEY3、KEY4和KEU5鍵,進行相應(yīng)的操作就可實現(xiàn)校時、定時、復(fù)位功能。具有時間顯示、整點報時、校正等功能。走時確鑿、顯示直觀、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。具有極高的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞電子鐘；AT89S52；硬件設(shè)計；軟件設(shè)計

ABSTRACT

Clockiswidelyusedinlife,andasimpledigitalclockismorewelcomedbypeople.Sotodesignasimpledigitalelectronicclockisnecessary.ThesystemuseasinglechipAT89S52ofATMEL’sasitscoretocontrolThecrystaloscillatorclock,usingofE-12MHZisconnectedwiththemicrocontrollerAT89S52,throughthesoftwareprogrammingmethodtoachievea24-hourcycle,andeight7-segmentLEDdigitaltube(twofourinonedigitaltube)displayshours,minutesandsecondsrequirements,andinthetimecourseofatimingfunction,whenthetimearrivedaheadofscheduledtimetobuzzagoodtimekeeping.TheclockhasfourbuttonsKEY1,KEY2,KEY3,KEY4andKEY5key,andmaketheappropriateactioncanbeachievedwhentheschool,timing,reset.Withatimedisplay,alarmclocksettings,timerfunction,correctiveaction.Accuratetraveltime,displayandintuitive,precision,stability,andsoon.Withahighapplicationvalue.KeywordsElectronicclock;；AT89S52；HardwareDesign；SoftwareDesign

目錄

1設(shè)計課題任務(wù)、功能要求說明及方案介紹……11.1設(shè)計課題任務(wù)………………11.2功能要求說明………………11.3設(shè)計總體方案介紹及原理說明……………12設(shè)計課題硬件系統(tǒng)的設(shè)計………22.1設(shè)計課題硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹…………………22.2設(shè)計課題電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖…………22.3設(shè)計課題元器件清單………53設(shè)計課題軟件系統(tǒng)的設(shè)計………63.1設(shè)計課題使用單片機資源的狀況…………63.2設(shè)計課題軟件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹…………………63.3設(shè)計課題軟件系統(tǒng)程序流程框圖…………63.4設(shè)計課題軟件系統(tǒng)程序清單………………104設(shè)計結(jié)論、仿真結(jié)果、誤差分析、教學(xué)建議…………………214.1設(shè)計課題的設(shè)計結(jié)論及使用說明…………214.2設(shè)計課題的仿真結(jié)果………214.3設(shè)計課題的誤差分析………224.4設(shè)計體會……………………224.5教學(xué)建議……………………22結(jié)束語……………23減少了芯片的使用數(shù)量簡化了整體電路也降低了整機的工作電流。鍵盤采用動態(tài)掃描方式。利用單片機定時器及計數(shù)器產(chǎn)生定時效果通過編程形成數(shù)字鐘效果，再利用數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示單片機內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)，同時通過端口讀入當前外部控制狀態(tài)來改變程序的不同狀態(tài)，實現(xiàn)不同功能。

2設(shè)計課題硬件系統(tǒng)的設(shè)計

2.1設(shè)計課題硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹

本設(shè)計的硬件系統(tǒng)主要采用以下基本模塊來實現(xiàn)，單片機最小系統(tǒng)模塊，輸入模塊、輸出模塊、電源模塊。

（1）單片機最小系統(tǒng)模塊：包括低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52；復(fù)位電路；晶振電路。本本模塊AT89S52系統(tǒng)控制核心，單片機系統(tǒng)復(fù)位由復(fù)位電路完成，單片機內(nèi)部有一個高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端位位引腳XTAL2。通過這兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容。這樣就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。

（2）輸入模塊：本模塊共用到了4個按鍵，1個電源開關(guān)，一個復(fù)位鍵，單片機運行期間，利用按鍵完成復(fù)位操作。3個按鍵獨立式鍵盤，KEY1鍵控制電子鐘的啟動，KEY2鍵為加1鍵，KEY3鍵為減1鍵，KEY1鍵第三次控制電子鐘的調(diào)整狀態(tài)。且KEY1、KEY2、KEY3、任一鍵都單獨連一個I/O（P1.0、P1.1、P1.2、P1.3）口線，說明它們可以獨立實現(xiàn)相應(yīng)的電子鐘功能。

（3）輸出模塊：本次設(shè)計顯示為8位，采用兩個四位一體數(shù)碼管（共陽極）作為顯示窗口，既可以儉約成本又能簡化電路。數(shù)碼管用8個PNP三極管驅(qū)動。（4）電源模塊：現(xiàn)在市面上銷售的編程器有好多都是由PC機的USB口直接供電為了降低本設(shè)計的成本及節(jié)省設(shè)計時間，沒有另外設(shè)計編程器，而直接購買了市場上的USB供電及下載器。

2.2設(shè)計課題電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖

圖2-1電路原理圖

總設(shè)計原理圖見附錄A原理總設(shè)計圖見附錄附錄B

PCB圖見附錄C

2.3設(shè)計課題元器件清單

表2-1設(shè)計所用元器件清單

名稱電容數(shù)碼管電阻下載口普通插座電阻按鍵三極管USB供電線晶振極性電容芯片發(fā)光二極管六角開關(guān)數(shù)量2個2個1個1個1個16個4個9個1根1個1個1塊9個1個參數(shù)33pF4位一體200ΩWE40PIN470ΩPNP12MHz22μFAT89S52LEDSW-PB

3設(shè)計課題軟件系統(tǒng)的設(shè)計

3.1設(shè)計課題使用單片機資源的狀況

設(shè)計課題使用單片機資源的狀況如下：

P0口輸出數(shù)碼管段選信號，P2口輸出數(shù)碼管位選信號；晶振12MHz；調(diào)整選擇鍵KEY1：P1.0；通過選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍；增加鍵KEY2：P1.1；按一次使選中位加1；減少鍵KEY3：P1.2；按一次使選中位減1；此數(shù)字鐘可實現(xiàn)基本的走時和顯示時間時、分、秒；時間的調(diào)整；鬧鐘的設(shè)定和調(diào)整；鬧鐘的開啟和關(guān)閉功能，具體如下：（1）實現(xiàn)基本的走時和顯示時間的時、分、秒，上電自動顯示初始時間12-00-00，且控制鬧鐘狀態(tài)的的藍色led燈為亮的狀態(tài)。

（2）當?shù)谝淮伟聪碌谝粋€彈性按鍵時進入時間的調(diào)理狀態(tài)，此時實現(xiàn)對顯示時間的小時調(diào)理，按下其次個按鍵時實現(xiàn)小時的加一調(diào)理，按下第三個按鍵時實現(xiàn)小時的減一調(diào)理。

（3）當其次次按下第一個彈性按鍵時進入顯示時間的分鐘調(diào)理狀態(tài)，按下其次個按鍵時實現(xiàn)分鐘的加一調(diào)理，按下第三個按鍵時實現(xiàn)分鐘的減一調(diào)理。

（4）當?shù)谌伟聪碌谝粋€彈性按鍵時進入鬧鐘的小時調(diào)理狀態(tài)，按下其次個按鍵時實現(xiàn)鬧鐘小時的加一調(diào)理，按下第三個按鍵時實現(xiàn)鬧鐘小時的減一調(diào)理。

（5）當?shù)谒拇伟聪碌谝粋€彈性按鍵時進入鬧鐘的分鐘調(diào)理狀態(tài)，按下其次個按鍵時實現(xiàn)鬧鐘分鐘的加一調(diào)理，按下第三個按鍵時實現(xiàn)鬧鐘分鐘的減一調(diào)理。（6）當?shù)谖宕伟聪碌谝粋€彈性按鍵時返回正常的顯示時間走時狀態(tài)。

（7）當同時按下其次和第三個彈性按鍵時，關(guān)閉鬧鐘，且此時藍色led燈為滅，及定時時間到蜂鳴器并不響，若再次同時按下其次和第三個彈性按鍵，則開啟鬧鐘，且此時藍色led燈為亮，定時時間到蜂鳴器發(fā)出滴滴的鬧鈴聲，同時按下其次和第三個彈性按鍵即可關(guān)閉鬧鈴。鬧鈴狀態(tài)默認為開啟。

3.2設(shè)計課題軟件系統(tǒng)個模塊功能簡要介紹

本設(shè)計的軟件系統(tǒng)主要采用以下基本模塊來實現(xiàn)，主程序、中斷服務(wù)程序、鍵盤輸入程序模塊、數(shù)碼管及其驅(qū)動模塊和延時模塊。

主程序：主要是用于對輸入信號的處理、輸出信號的控制和對各個功能程序模塊的運用及其控制。

中斷服務(wù)程序：主要是用于電子鐘的確鑿運行、數(shù)據(jù)輸入過程中的閃爍。鍵盤輸入程序模塊：主要是用于確定按鍵并得到特定的鍵碼值。數(shù)碼管及其驅(qū)動模塊：主要是用于驅(qū)動數(shù)碼管及利用數(shù)碼管顯示時間。延時模塊：程序中有兩種延時子程序，一種是短延時用于判鍵按下等，一種是長延時。

3.3設(shè)計課題軟件系統(tǒng)程序流程框圖

系統(tǒng)軟件采用匯編語言按模塊化方式進行設(shè)計,然后通過Keil軟件開發(fā)平臺將程序轉(zhuǎn)變成十六進制程序語言，接著使用Proteous進行仿真，讀出顯示數(shù)據(jù)。

主程序流程框圖如3-1所示；時間處理子程序流程框圖3-2所示；中斷服務(wù)程序程序如3=3所示；

圖3-1主程序流程框圖

#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitKEY1=P1^1;//切換鍵

sbitKEY2=P1^2;//minute,hour調(diào)整加1定義sbitKEY3=P1^7;//minute,hour調(diào)整減1定義sbitbear=P3^1;//鬧鈴

sbitled=P1^2;//鬧鐘，整時燈閃爍

codeunsignedchartab[]={0xc0,0xf9,0xa4,

0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0xc8,0x8e,0xff,0x21};//段碼控制charcodeweikong_code[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};ucharms[8]={2,2,10,4,0,0,1,14};ucharStrTab[8];

ucharminute=59,hour=12,second=0;//正常時鐘秒，分，時定義ucharminute1=00,hour1=00;second1=00;//鬧鐘時鐘秒，分，時定義ucharflag=0,flag1=0;//切換標志ucharnum=0;uintcount=0;//定時器計數(shù)，定時50ms，count滿20，秒加1/***********子函數(shù)聲明*******************************************/

voidxianshishuzu();//顯示數(shù)組子程序voidalarm();//鬧鐘子程序

/**********************延時子程序*****************************/voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=0;x

if(flag==3)//鬧鐘對時{if(KEY2==0){delay(10);if(KEY2==0){hour1++;if(hour1==24)hour1=0;}//鬧鐘時間小時加1while(!KEY2){alarm();}}if(KEY3==0){delay(10);if(KEY3==0){hour1--;if(hour1==0)hour1=23;}//鬧鐘時間小時減while(!KEY3){alarm();}}}if(flag==4){if(KEY2==0)//按鍵去抖以及動作{delay(10);if(KEY2==0){minute1++;if(minute1==60)minute1=0;//鬧鐘分加1}while(!KEY2){alarm();}}

if(KEY3==0)//按鍵去抖以及動作{

delay(10);if(KEY3==0){minute1--;if(minute1==0)minute1=59;}//鬧鐘分減1}while(!KEY3){alarm();}}}

/*******************蜂鳴器子程序****************************/voidbeng(){

bear=1;P3=0xfd;delay(100);bear=0;P3=0XFf;delay(100);}

/*****************整點報警子程序***************************/voidzhengdian(void){uchari=0;if((second==0)i0)

{if(flag==1||flag==2){TR0=1;dispaly(StrTab);zhengdian();}if(flag==3||flag==4){TR0=0;alarm();}if(flag==5){dispaly(StrTab);}if(flag==6){TR0=0;flag=0;dispaly(ms);}}}}

if(minute==60){minute=0;hour++;if(hour==24){hour=0;}}}}

xianshishuzu();

//分值等于60，分清零，時加1

//時值等于24，時清零，返回，全部歸零

4設(shè)計結(jié)論、仿真結(jié)果、誤差分析、教學(xué)建議

4.1設(shè)計課題的設(shè)計結(jié)論及使用說明

本設(shè)計為基于單片機的電子