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1、 课程设计说明书（2011 /2012 学年第 1 学期）课程名称 ： 单片机原理课程设计 题 目 ： 时 钟 专业班级 ： 08 级应物一班 姓 名 ： 学 号： 指导教师 ： 设计周数 ： 2 周 设计成绩 ： 年 月 日一、 课程设计目的1.1 学习单片机的重要性20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化
2、等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。1.2 课程设计的目的（1）巩固和提高学过的基础理论和专业知识； （2）提高运用所学专业知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力； （3）培养掌握正确的思维方法和利用软件和硬件解决实际问题的基本技能； （4）增强对实际电路的认识，掌握分析处理方法，进行调试、计算等基本技能的训练，使之具有一定程度的实际工作能力。 （5
3、）掌握科研、资料查询的基本方法以及获取新知识的能力。 （6）促使我们学习和获取新知识，掌握自我学习的能力。 （7）通过参与实际工作，使我们了解社会和工作，具备一定的实际工作能力 （8）通过设计数字电子钟，了解电子钟的工作原理和内部构造。1.3 数字时钟的重要性数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃
4、、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。二、数字时钟设计2.1、数字钟的软件设计2.1.1、系统分析系统的软件设计也是工具系统功能的设计。单片机软件的设计主要包括
5、执行软件（完成各种实质性功能）的设计和监控软件的设计。单片机的软件设计通常要考虑以下几个方面的问题：（1）根据软件功能要求，将系统软件划分为若干个相对独立的部分，设计出合理的总体结构，使软件开发清晰、简洁和流程合理；（2）培养良好的编程风格，如考虑结构化程序设计、实行模块化、子程序化。既便于调试、链接，又便于移植和修改；（3）建立正确的数学模型，通过仿真提高系统的性能，并选取合适的参数；（4）绘制程序流程图；（5）合理分配系统资源；（6）为程序加入注释，提高可读性，实施软件工程；（7）注意软件的抗干扰设计，提高系统的可靠性。2.1.2 系统设计这次的数字电子钟设计用到很多子程序，它们的流程图如
6、下所示。2.1.2.1 主程序流程图主程序是先开始，然后启动定时器，定时器启动后在进行按键检测，检测完后，就可以显示时间。2.1.2.2 按键处理流程图开始启动定时器按键检测时间显示图图 2-1 主程序流程图按键处理是先检测秒按键是否按下，秒按键如果按下，秒就加 1；如果没有按下，就检测分按键是否按下，分按键如果按下，分就加 1；如果没有按下，就检测时按键是否按下，时按键如果按下，时就加 1；如果没有按下，就把时间显示出来。 21.2.3 定时器中断流程图NYNYNY时加 1显示时间结束开始秒按键按下？秒加 1分按键按下？分加 1时按键按下？图 2-2 按键处理流程图定时器中断是先检测 1 秒
7、是否到，1 秒如果到，秒单元就加 1；如果没到，就检测 1 分钟是否到，1分钟如果到，分单元就加 1；如果没到，就检测 1 小时是否到，1 小时如果到，时单元就加 1，如果没到，就显示时间。2.1.2.4 时间显示流程图N24 小时到？分单元清零，时单元加 1NNNYY时单元清零时间显示中断返回开始一秒时间到？60 秒时间到？60 分钟到？秒单元加 1秒单元清零，分单元加 1YY图 2-3 定时器中断流程图时间显示是先秒个位计算显示，然后是秒十位计算显示，再是分个位计算显示，再然后是分十位显示，再就是时个位计算显示，最后是时十位显示。2.1.3 系统实施（c 语言 版）2.1.3.1 主程序设
8、计时十位计算显示结束开始秒个位计算显示秒十位计算显示分个位计算显示分十位计算显示时个位计算显示图 2-4 时间显示流程图main() /主函数TMOD |=0x01; /定时器 0 10ms in 12M crystal 用于计时TH0=0xd8;TL0=0xf0;ET0=1;TR0=1;TMOD |=0x10; /定时器 1 用于动态扫描TH1=0xF8;TL1=0xf0;ET1=1;TR1=1;EA =1;Displaypro();2.1.3.2 按键处理程序设计while(1) /主循环/if(!KEY1) /按键 1 去抖以及动作delay(21000);if(!KEY1) hour+
9、;if(hour=qieh)hour=0; /正常时间 小时 加 1Displaypro(); /if(!KEY2) /按键去抖以及动作delay(21000);if(!KEY2)minute+;if(minute=60)minute=0;/分加 1Displaypro();/if(!KEY3) /按键去抖以及动作delay(21000);if(!KEY3)minute-;if(minute=-1)minute=59; /分减 1Displaypro();2.1.3.3 定时器中断程序设计/*/* 定时中断 1 */*/void time1_isr(void) interrupt 3 usin
10、g 0/定时器 1 用来动态扫描static unsigned char num;TH1=0xf8;/重入初值TL1=0xf0;switch (num)case 0:P2=0;P0=StrTabnum;break; /分别调用缓冲区的值进行扫描case 1:P2=1;P0=StrTabnum;break;case 2:P2=2;P0=StrTabnum;break;case 3:P2=3;P0=StrTabnum;break;case 4:P2=4;P0=StrTabnum;break;case 5:P2=5;P0=StrTabnum;break;case 6:P2=6;P0=StrTabnu
11、m;break;case 7:P2=7;P0=StrTabnum;break;default:break;num+; /扫描 8 次，使用 8 个数码管if(num=8)num=0;2.1.3.4 时间显示code unsigned char tab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共阴数码管 0-9unsigned char StrTab8;/定义缓冲区unsigned char qieh=24,minute=0,hour=0,second; /定义并且初始化值 00:00:00void delay(unsigned i
12、nt cnt)/延时函数while(-cnt);2.2 数字钟的硬件设计2.2.1 整体设计方案数字电子钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。同时标准的 1HZ 时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。利用单片机，我们设计的数字时钟的设计方案图如下：2.2.2 单元电路设计2.2.2.1 晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的 32768z 的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用门电路构成；另一类是通过非门构成图
13、 2-6 晶体振荡器图 2-5 整体方案设计图的电路，本次设计采用了后一种。如图（b）所示，由非门与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻 为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容 、 与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。2.2.2.2 复位设计本次设计采用单片机复位控制时钟。当由于某种原因造成时钟不能正常工作时，可通过
14、外加高电压，使内部数据清零。本次设计主要是利用单片机内部中断来实现的，可以使单片机内部中数据清零，从而达到使数码管显示清零的目的。2.2.2.3译码驱动本次设计通过使用 74HC138 译码电路来控制数码管实现各种功能。通过 74HC138 译码电路将由单片机传送来的十进制转换成 8 进制码，这样使数码管能控制显示数字，产生中断等效果。 2.2.2.4 数码管驱动电路本次设计通过使用集成电路74HC573 来控制数码管数字的显示。即将单片机产生数字脉冲翻译成数码管能够识别的脉冲。本次设计采用集成电路主要是因为 74HC573 的稳定性好，能保证数码管的图 2-6 复位设计图 2-7 译码驱动图 2-8 数码管驱动显示。2.2.2.5 中断设计本
