1、目 錄一、 課程設(shè)計的主要內(nèi)容和要求 1二、 實現(xiàn)原理等知識的介紹22.1電子時鐘的設(shè)計2.2單片機識的相關(guān)知識三、 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計說明；3.1總體設(shè)計方案3.2總設(shè)計原理框圖四、 具體實現(xiàn)步驟的設(shè)計說明；五、 單片機系統(tǒng)程序的編制；六、 測量過程的操作說明，原始測量數(shù)據(jù)的記錄；七、 結(jié)論及存在問題；八、 心得體會總結(jié)；九、 參考文獻。一、主要內(nèi)容和要求主要內(nèi)容：設(shè)計一個數(shù)字式電子鐘，它具有時，分，秒的計時功能，可以通過鍵盤進行時間設(shè)定，并且將時間顯示在LED數(shù)碼管上。用按鍵設(shè)定時鐘的時、分、秒，用掃描方式動態(tài)顯示。時鐘用定時中斷方式工作，單片機晶體震蕩器頻率11.0592Mhz.?？蛇x做

2、雙機通信實驗，實現(xiàn)子母鐘功能，即由其中一臺做時鐘，另一臺采集時鐘值并顯示。 對于基本題目要求是：用按鍵設(shè)定時鐘的時、分、秒。要求用4鍵方式，即選擇、加、減、確認鍵，選擇鍵用于選擇修改起始時、分、秒值，每按一次，被修改數(shù)碼管順序移動并閃爍。用+，- 鍵修改數(shù)值，確認鍵確定修改結(jié)束。a）用掃描方式動態(tài)顯示時、分、秒，第2，4 數(shù)碼管加小數(shù)點，并且要求第4數(shù)碼管小數(shù)點每秒閃爍一次。b） 時鐘用定時中斷方式工作。注意單片機晶體震蕩器頻率是11.0592Mhz.。c）可選做雙機通信實驗，實現(xiàn)子母鐘功能，即由其中一臺做時鐘，另一臺采集時鐘值并顯示。二、實現(xiàn)原理等知識的介紹2.1電子時鐘的相關(guān)知識2.1.1

3、電子時鐘簡介電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準(zhǔn)確、顯示直觀、無機械傳動裝置等優(yōu)點，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，在許多場合都用到電子時鐘。2.1.2電子時鐘的基本特點 現(xiàn)在高精度的計時工具大多數(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時時，譯碼代替機械式傳動，用LED數(shù)碼管代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。2.1.3電子時鐘的工作原理該電

4、子時鐘由89C51，MAX232，LED數(shù)碼管等構(gòu)成，采用晶振電路作為驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時。用按鍵設(shè)定時鐘的時、分、秒。通過四個按鍵即選擇、加、減、確認鍵，選擇鍵用于選擇修改起始時、分值，每按一次，被修改數(shù)碼管順序移動并閃爍。用+，- 鍵修改數(shù)值，確認鍵確定后秒位清零，修改結(jié)束。2.2單片機的相關(guān)知識2.2.1單片機簡介單片機全稱為單片機微型計算機（Single Chip Microsoftcomputer)。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，單片機主要用來控制，所以又稱為微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制

5、器。單片機是將計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機。2.2.2 單片機的發(fā)展史2.2.2.1 4位單片機 1975年，美國德克薩斯儀器公司首次推出4位單片機TMS-1000；此后，各個計算機公司競相推出四位單片機。日本松下公司的MN1400系列，美國洛克威爾公司的PPS/1系列等。四位單片機的主要應(yīng)用領(lǐng)域有：PC機的輸入裝置，電池充電器，運動器材，帶液晶顯示的音/視頻產(chǎn)品控制器，一般家用電器的控制及遙控器，電子玩具，鐘表，計算器，多功能電話等。 2.2.2.2 8位單片機 1972年，美國Intel公司首先推出8位微處理器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列單片

6、機。在這以后，8位單片機紛紛面市。例如，莫斯特克和仙童公司合作生產(chǎn)的3870系列，摩托羅拉公司生產(chǎn)的6801系列等。隨著集成電路工藝水平的提高，一些高性能的8位單片機相繼問世。例如，1978年摩托羅拉公司的MC6801系列及齊洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。這類單片機的尋址能力達64KB，片內(nèi)ROM容量達4-8KB，片內(nèi)除帶有并行IO口外，還有串行IO口，甚至還有AD轉(zhuǎn)化器功能。8位單片機由于功能強，被廣泛用于自動化裝置、智能儀器儀表、智能接口、過程控制、通信、家用電器等各個領(lǐng)域。2.2.2.3 16位單片機 1983年以后，集成電路的集成度可達幾十萬只管/片，各

7、系列16位單片機紛紛面市。這一階段的代表產(chǎn)品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel推出了80C96，美國國家半導(dǎo)體公司推出的HPC16040，NEC公司推出的783XX系列等。16位單片機主要用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，便攜式設(shè)備等場合。2.2.2.4 32位單片機 隨著高新技術(shù)只智能機器人，光盤驅(qū)動器，激光打印機，圖像與數(shù)據(jù)實時處理，復(fù)雜實時控制，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，20世紀(jì)80年代末推出了32位單片機，如Motorlora公司的MC683XX系列，Intel的80960系列，以及近年來流行的ARM系列單片機。32位單片機是單片機的發(fā)展趨勢，隨著技術(shù)

8、的發(fā)展及開發(fā)成本和產(chǎn)品價格的下降，將會與8位單片機并駕齊驅(qū)。2.2.2.5 64位單片機 近年來，64位單片機在引擎控制，智能機器人，磁盤控制，語音圖像通信，算法密集的實時控制場合已有應(yīng)用，如英國Inmos公司的Transputer T800是高性能的64位單片機。2.2.3單片機的特點 2.2.3.1 單片機的存儲器ROM和RAM時嚴(yán)格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲器，只存放程序，固定常數(shù)，及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。 2.2.3.2 采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制需要，單片機有更強的邏輯控制能力，特別是單片機具有很強的位處理能力。 2.2.3.3 單片機的I

9、/O口通常時多功能的。由于單片機芯片上引腳數(shù)目有限，為了解決實際引腳數(shù)和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機器狀態(tài)來區(qū)分。 2.2.3.4 單片機的外部擴展能力很強。在內(nèi)部的各種功能部件不能滿足應(yīng)用的需求時，均可在外部進行擴展，與許多通用的微機接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計帶來了很大的方便。2.2.4數(shù)碼管顯示工作原理LED數(shù)碼管分共陽極與共陰極兩種，其工作特點是，當(dāng)筆段電極接低電平，公共陽極接高電平時，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極(負極)短接后作為反映出半導(dǎo)體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵(GaP)、砷

10、化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、氮化鎵(GaN)等，其中氮化鎵可發(fā)藍光。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關(guān)，還與所摻雜質(zhì)有關(guān)，因此用同一種管芯材料可以制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼管。其他顏色LED數(shù)碼管的光譜曲線形狀與之相似，僅入，值不同。LED數(shù)碼管的產(chǎn)品中，以發(fā)紅光、綠光的居多、這兩種顏色也比較醒目。LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)導(dǎo)通時，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向?qū)ㄖ?，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當(dāng)電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此，LED數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度L(單位

11、是cdm2)與正向電流IF有關(guān)，用公式表示：L=KIF即亮度與正向電流成正比。LED的正向電壓U，則與正向電流以及管芯材料有關(guān)。使用LED數(shù)碼管時，工作電流一般選10mA左右段，既保證亮度適中，又不會損壞器件。三、系統(tǒng)的總體方案設(shè)計說明3.1總體設(shè)計方案本次設(shè)計時鐘電路，使用了ATC89C52單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單且省去了很多復(fù)雜的線路，使得電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調(diào)整時鐘的時、分、秒，用一揚聲器來進行定時提醒，同時使用匯編程序來控制整個時鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過四個模塊：按鍵、芯片、揚聲器、LED數(shù)碼管即可滿足設(shè)計要求。3.2總設(shè)計原理框圖如下圖所示：8

12、9C52時鐘電路校時輸入數(shù)據(jù)顯示四、具體實現(xiàn)步驟的設(shè)計說明4.1 電路設(shè)計原理說明本設(shè)計電路，硬件部分共由五個模塊組成：按鍵模塊、復(fù)位電路模塊、晶振電路模塊、發(fā)聲模塊、時間顯示模塊。晶振電路模塊負責(zé)給單片機提供時鐘周期。復(fù)位單路模塊負責(zé)上電后自動復(fù)位，或按鍵后強制復(fù)位。上電后，由單片機內(nèi)部定時器計時，同時通過動態(tài)顯示函數(shù)自動將時分秒顯示到數(shù)碼管上。與此同時，按鍵掃描函數(shù)，一直掃描按鍵引腳狀態(tài)，一旦掃描到按鍵被按下，即進入相應(yīng)的功能函數(shù)。4.2各部分電路說明4.2.1按鍵模塊按鍵模塊如圖所示。圖 按鍵模塊在該模塊中，采用四個按鍵作為電子時鐘的控制輸入，通過按鍵來實現(xiàn)時鐘的時間設(shè)置功能。電路中將四

13、個按鍵的一端接公共地，而單片機的P2口默認為高電平，一旦按鍵被按下，則該按鍵對應(yīng)的額管腳被拉低，通過軟件掃描按鍵即可知道用戶所要實現(xiàn)的功能，調(diào)用相應(yīng)的按鍵子程序來完成該操作。4.2.2單片機的復(fù)位電路單片機的復(fù)位電路,如圖所示。圖單片機的復(fù)位電路當(dāng)MCS-5l系列單片機的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(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)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電后，保持RST一段高電平時間。4.2.3單片機的晶振電路單片機的晶振電路，如

14、圖所示。圖 單片機的晶振電路石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間，等效為一個并聯(lián)諧振回路，振蕩頻率應(yīng)該是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。晶體旁邊的兩個電容接地，實際上就是電容三點式電路的分壓電容, 接地點就是分壓點。以接地點即分壓點為參考點，振蕩引腳的輸入和輸出是反相的，但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來看, 形成一個正反饋以保證電路持續(xù)振蕩。4.2.4發(fā)聲模塊發(fā)聲模塊，如圖所示。圖 發(fā)聲指示模塊發(fā)聲模塊由蜂鳴器、電源、8550三極管、限流電阻組成。蜂鳴器由PNP三極管驅(qū)動，當(dāng)BZ管腳為高時，三極管be級沒電壓差，三極管截止；反之，三極管導(dǎo)通，有電流流經(jīng)蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)聲。4.2.5時間顯示模塊時間

15、顯示模塊如圖所示。圖 時間顯示模塊時間顯示部分的電路也很簡單，由五個一位的共陰8段數(shù)碼管、五盞發(fā)光二極管組成。在顯示過程中，單片機將要顯示的數(shù)字傳遞給89C52芯片，同時通過位選選通要顯示的數(shù)碼管。五、單片機系統(tǒng)程序的編制5.1程序設(shè)計ORG0000HLJMPSTART;轉(zhuǎn)初始化ORG000BHLJMPPGT0;T0中斷入口ORG0033HSTART:DIS1EQU30HDIS2EQU31HDIS3EQU32HDIS4EQU33HDIS5EQU34HDIS6EQU35HDISXSEQU36HDISFZEQU37HDISMZEQU38HMS500EQU39H K1BITP3.2K2BITP3.3

16、K3BITP3.4K4BITP3.5BDPBIT01Hbd BIT02HMOVSP,#50H;初始化程序MOVP0,#0FFHMOVP1,#0FFHMOVP2,#0FFHMOVP3,#0FFHMOVTMOD,#01H;定時器T0工作于方式1 MOVTH0,#4CH;定時器初值MOVTL0,#05HMOVIE,#82HMOVR3,#10SETBTR0MOVDIS1,#00H;清顯示緩沖區(qū)MOVDIS2,#00HMOVDIS3,#00HMOVDIS4,#00HMOVDIS5,#00HMOVDISXS,#12;初始化時間為12:30:00MOVDISFZ,#30MOVDISMZ,#0MOVMS500

17、,#0MAIN:;主程序 jnb k2,d1 jnb k3,d2 jnb k4,d3 jnb k1,d4 d1: ljmp send d2: ljmp send d3: ljmp send d4: jnb k1,qu1 qu1:lcall sound ajmp god1k1dd: jb k2,k2dd lcall ys10ms lcall sound inc disxs mov a,disxs cjne a,#24,bj mov disxs,#00h ljmp god1 bj: jc d0 mov disxs,#00h ljmp god1 d0: ajmp god1k2dd: jb k3,k3

18、dd lcall ys10ms lcall sound mov a,disxs cjne a,#00,bj2 mov disxs,#23 ajmp god1 bj2: dec disxs ajmp god1k3dd: jb k2,k4dd lcall ys10ms lcall sound inc disfz mov a,disfz cjne a,#60,bj3 lcall ys10ms mov disfz,#00h ljmp god2 bj3: jc t0 mov disfz,#00h ljmp god2 t0: ljmp god2k4dd: jb k3,tj lcall ys10ms lca

19、ll sound mov a,disfz cjne a,#00h,bj4 mov disfz,#59 ljmp god2 bj4: dec disfz ljmp god2 tj: ljmp god2 zy1: ljmp k1dd zy2: ljmp k2ddgod1: lcall ys10ms MOV A,DISXS MOV B,#10 DIV AB ;轉(zhuǎn)換當(dāng)前小時數(shù)據(jù) MOV DIS1,A ;得到十小時值 MOV DIS2,B ;得到小時值 CLR P2.6 ;允許數(shù)碼管顯示 MOV A,DIS1 ;顯示十小時值 MOV DPTR,#SGTB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A C

20、LR P2.0 setb P2.1 SETB P2.2 SETB P2.3 setb P2.4 LCALL DELAY05s MOV A,DIS2;顯示小時值 MOV DPTR,#SGTB MOVC A,A+DPTR JB BDp,DP0 ANL A,#BDP0: MOV P0,A setb P2.0 CLR P2.1 SETB P2.2 SETB P2.3 setb P2.4 LCALL DELAY05s jnb k1,qu2 jnb k2,zy1 jnb k3,zy2 setb p2.0 setb p2.1 jnb k4,z0 sjmp god1 qu2: lcall sound ljmp

21、 god2 z0: mov dismz,#00h ljmp sendgod2: lcall ys10ms MOV A,DISFZ MOV B,#10DIV AB ;轉(zhuǎn)換當(dāng)前分鐘數(shù)據(jù) MOV DIS3,A ;得到十分值 MOV DIS4,B ;得到分值 MOV A,DISFZ MOV B,#10 DIV AB ;轉(zhuǎn)換當(dāng)前分鐘數(shù)據(jù) MOV DIS3,A ;得到十分值 MOV DIS4,B ;得到分值 CLR P2.6 ;允許數(shù)碼管顯示 MOV A,DIS3 ;顯示十分鐘值 MOV DPTR,#SGTB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A setb P2.0 SETB P2.1 clr P

22、2.2 SETB P2.3 setb P2.4 LCALL DELAY05s MOV A,DIS4 ;顯示分鐘值 MOV DPTR,#SGTB MOVC A,A+DPTR JB bdp,DP4 ANL A,#BDP4: MOV P0,A SETB P2.0 setb P2.1 SETB P2.2 clr P2.3 setb P2.4 lcall delay05s jnb k2,zy3 jnb k3,zy4 jnb k1,z5 jnb k4, z1 setb p2.2 setb p2.3 ljmp god2 z5: lcall sound ljmp god1 z1: mov dismz,#00h

23、 jnb k4,send zy3: ljmp k3dd zy4: ljmp k4ddSEND: MOV A,DISMZ ;處理當(dāng)前秒數(shù)據(jù) MOV B,#10 DIV AB ;10進制轉(zhuǎn)換 MOV DIS5,A ;得到十秒值 MOV DIS6,B ;得到秒值 CJNE A,#00,TST1 MOV P1,#0FFH AJMP TSTTST1: CJNE A,#01,TST2;將十秒值用P1口的發(fā)光二極管來顯示 MOV P1,#B AJMP TSTTST2: CJNE A,#02,TST3 MOV P1,#B AJMP TSTTST3: CJNE A,#03,TST4 MOV P1,#B AJMP

24、 TSTTST4: CJNE A,#04,TST5 MOV P1,#B AJMP TSTTST5: CJNE A,#05,TST MOV P1,#BTST: MOV A,DISFZ MOV B,#10 DIV AB ;轉(zhuǎn)換當(dāng)前分鐘數(shù)據(jù) MOV DIS3,A ;得到十分值 MOV DIS4,B ;得到分值 MOV A,DISXS MOV B,#10 DIV AB ;轉(zhuǎn)換當(dāng)前小時數(shù)據(jù) MOV DIS1,A ;得到十小時值 MOV DIS2,B ;得到小時值 CLR P2.6 ;允許數(shù)碼管顯示 MOV A,DIS1 ;顯示十小時值 MOV DPTR,#SGTB MOVC A,A+DPTR MOV P

25、0,A CLR P2.0 SETB P2.1 SETB P2.2 SETB P2.3 SETB P2.4 LCALL DELAY MOV A,DIS2;顯示小時值 MOV DPTR,#SGTB MOVC A,A+DPTR JB BDP,DP1 ANL A,#BDP1: MOV P0,A SETB P2.0 CLR P2.1 SETB P2.2 SETB P2.3 SETB P2.4 LCALL DELAY MOV A,DIS3;顯示十分鐘值 MOV DPTR,#SGTB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A SETB P2.0 SETB P2.1 CLR P2.2 SETB P2.3

26、SETB P2.4 LCALL DELAY MOV A,DIS4;顯示分鐘值 MOV DPTR,#SGTB MOVC A,A+DPTR JB BDP,DP2 ANL A,#BDP2: MOV P0,A SETB P2.0 SETB P2.1 SETB P2.2 CLR P2.3 SETB P2.4 LCALL DELAY十秒值已經(jīng)用發(fā)光二極管來表示，第五位數(shù)碼管顯示的是秒值MOV A,DIS6 ;顯示秒值MOV DPTR,#SGTB1MOVCA,A+DPTRMOV P0,ASETBP2.0SETBP2.1SETBP2.2SETBP2.3CLRP2.4LCALLDELAYAJMPMAIN ;循環(huán)

27、PGT0: PUSH ACC ;定時器T0中斷處理程序MOVTH0,#4CH ;50MSMOVTL0,#05HDJNZR3,T0RETMOVR3,#10 CPLBDP INCMS500MOVA,MS500CJNEA,#2,T0RETMOVMS500,#00H INC DISMZMOV A,DISMZCJNE A,#60,T0RETMOV DISMZ,#00H INC DISFZMOV A,DISFZCJNE A,#60,T0RETMOV DISFZ,#00H INC DISXSMOV A,DISXSCJNE A,#24,T0RETMOV DISXS,#00HT0RET:POPACCRETI*

28、8位共陽數(shù)碼管字型表 *SGTB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H, 80H,90H DB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,89H,0A3H, 8CH,0C8Hsgtb1: db 24h,7dh,0e0h,70h,39h,32h,22h,7ch,20h, 30h,28h,23h,0a6h,61h,0a2h,0aah* 延時子程序 *DELAY:MOVR1,#2Y1:MOVR2,#200DJNZR2,$DJNZR1,Y1RET* 10ms延時程序 *YS10MS:MOVR7,#100DL1:MOVR6,#0FFHDL0:DJNZR

29、6,DL0DJNZR7,DL1RET* 音效子程序 *SOUND:MOVR7,#228SDL1:CPLP3.7MOVR6,#0FFHSDL0:DJNZR6,SDL0DJNZR7,SDL1 RET* 0.5s延時子程序 *DELAY05s:MOVR5,#2D8:MOVR6,#10D9:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D9DJNZR5,D8RETEND5.2 程序流程圖延時1秒按鍵K1為0YN子程序2子程序1YNNYDISFZ=00DISXS+1DISXS=24DISXS=0NYYN按鍵K1為0DISMZ=00DISFZ+1DISFZ=60主程序SENDDISMZ=60DISMZ+1I開始計數(shù)單元清零TH0、TL0裝入初值開中斷，并允許T0中斷子程序1開始NNK2=1K3=1DISFZ+1DISFZ-1K4 =1主程序SENDYYN子程序1開始NNK2=1K3=1DISXS+1DISXS-1K4 =1主程序SENDYYN六、測量過程的操作說明，原始測量數(shù)據(jù)的記錄。6.1操