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1、烟 台 南 山 学 院单片机课程设计报告题目 单片机的电子钟设计 姓 名：0.0 所在学院： 计算机与电气自动化学院 所学专业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气工程1003 学 号： 201002140221 指导教师： 。 完成时间： 2013年9月4日 目录一 设计任务与要求31.1 设计目的31.2 设计指标31.3 设计要求3二 总体设计方案42.1 系统总体设计42.2 各模块的选择42.3 软件系统功能模块及功能介绍5三 单元电路分析与软件设计63.1 使用单片机资源情况63.2 电子钟软件系统程序流程图63.3 电子钟软件系统程序8四 总原理图与元器件清单114.1 电子钟总
2、原理图114.2 元器件清单12五 仿真12六 心得体会13七 参考文献14基于单片机的电子钟课程设计一 设计任务与要求1.1 设计目的本电路应用了AT89C51芯片作为译码器实现了LED动静态显示的基本原理,电路原理简单，价格低廉，可用于多位LED显示，从而提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。1.2 设计指标设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各
3、调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。1.3 设计要求采用单片机内部定时器，用软件对其进行秒、分、时的计数，单片机无法产生1s的定时时间，但是可以用硬件定时和软件计数相结合的方法实现，采用中断方式，即通过中断服务程序进行计数器溢出次数的累计，把定时器/计数器设定为62.5ms，计数溢出16次就可以得到1s，计60次为1分，60分计60次则为1小时，然后通过数码管动态刷新显示出来，再设四个按键进行时间的调整，一个键用作启动/调整键，其余三个分别用于时、分、秒的调整。方案二不需要外部扩展芯片，电路较简单，成本较低。二 总体设计方案2.1 系统总体设计1. 用AT89C51
4、单片机及接口电路设计一个电子计时器。(1) 系统硬件设计:根据任务要求,完成单片机最小系统及其扩展设计,组成功能完整的系统。 (2) 系统软件设计:根据数字电子计时器功能,完成控制软件的编写与调试，并对数码显示进行控制。2.2 各模块的选择2.2.1 主模块的选择AT89C2051单片机，带有2KB Flash可编程、可擦除只读存储器（E2PROM）的低压、高性能8位CMOS微型计算机。拥有15条可编程I/O引脚，2个16位定时器/计数器，6个中断源，可编程串行UART通道，并能直接驱动LED输出。为了完成时钟设计，应用AT89C2051单片机完全可以实现。2.2.2 时钟芯片的选择DS128
5、87与DS1216芯片都有内嵌式锂电池作为备用电池；X1203引脚少，没有嵌入式锂电池，跟DS1302芯片功能相似，只是相比较之下，X1203与STC89C52搭配使用时占用I/O口较多。DS1643为带有全功能实时时钟的8K8非易失性SRAM，集成了非易失性SRAM、实时时钟、晶振、电源掉电控制电路和锂电池电源，BCD码表示的年、月、日、星期、时、分、秒，带闰年补偿。同样，DS1643拥有28只管脚，硬件连接起来占用微处理器I/O口较多，不方便系统功能拓展和维护。故而从性价比和货源上考虑，本设计采用实时时钟日历芯片DS1302。2.2.3 显示模块的选择本实验中要显示的信息比较多，选择数码管
6、显示的话需要的数码管数量将会很多，将是线路复杂，PCB布线混乱，因此选择7SE-MPX4-CA作为显示模块。单片机芯片图2.3 软件系统功能模块及功能介绍（1） 主程序：主程序的主要功能是进行定时器/计数器，显示缓冲区的初始化，显示，以及判断是否有功能键按下，判断按下的键并调相应的键功能程序。（2） 键功能程序：键功能程序的主要功能是执行对应的功能，Menu键为启动/调整键，第一次按下则由待机状态进入运行状态启动时钟，从00-00-00开始显示，然后按下为奇数则暂停，进入调时状态，按下Sec键则秒加1，按下Min键则分加1，按下Hour键则时加1；若按下为偶数则进入时钟运行状态。（3） 中断服
7、务程序：中断服务程序的主要功能是进行计时操作，程序开始先判断计数溢出是否满了16次，若不满16次则表明没有达到最小计时单位秒，则中断返回；若满16次表明已达到最小计时单位秒，则程序断续向下执行，进行分和时的计时。（4） 显示子程序：显示程序的主要功能是将显示缓冲区的段控码正确的显示在数码管上，采用动态显示，从右向左循环点亮每一位数码管。（5） 键扫子程序：键扫子程序的主要功能是判断是否有键按下，是哪个键按下，并将键值保存在20H中。三 单元电路分析与软件设计3.1 使用单片机资源情况（1） 时钟的时分秒在片内RAM存储地址如表3.1所示表 3.1 时钟存储地址名称时分秒十位78H7BH7EH个
8、位79H7CH7FH3.2 电子钟软件系统程序流程图（1） 主程序流程框图如图3.1所示。（2） 计时1秒子程序流程框图如图3.2所示（3） 显示子程序流程框图如图3.3所示。 图3.1 主程序流程框图 图3.2 计时1秒子程序流程框图图 3.3 显示子程序流程框图3.3 电子钟软件系统程序伪指令定义 SEC EQU 30HMINEQU 31HHOUREQU 32HSECGEEQU 7FHSECSHIEQU 7EHMINGEEQU 7CHMINSHIEQU 7BHHOURGE EQU 79HHOURSHIEQU 78H;系统起始程序区 ORG 0000HSTART: LJMP MAINORG
9、000BHLJMP TC0;显示子程序;入口:77H,78H,79H,7AH,7BH,7CH,7DH,7EH,7FH,DISP: PUSHDPHPUSHDPLPUSHACCPUSHPSW CLR RS1 ;改变当前寄存器组为组1 SETB RS0 MOV R1, #78H ;显示缓冲存储单元首地址 MOV R2, #0FEH ;从右至左显示，共阳极 DISP1:MOVA, R1MOVDPTR, #TABMOVC A, A+DPTRMOV P0, A ;送段控 MOV P2, R2 ;送位控LCALL DL ;延时2毫秒 为什么这里要延时MOV A, R2JNB ACC.7, DISP2 ;为0
10、转移;RL AINC R1MOV R2, ALJMP DISP1DISP2:POP PSW ;恢复当前寄存器组的组号POP ACCPOP DPLPOP DPHRET加1子程序SEC_:INCSECMOV A,SECMOV B,#10DIV ABMOV SECSHI,AMOV SECGE,BMOV A, SECCJNE A, #60,EXIMOV SEC, #0MOV SECGE,#0MOV SECSHI,#0LJMP EXIMIN_:INC MINMOV A,MINMOV B,#10DIV ABMOV MINSHI,AMOV MINGE,BMOV A,MINCJNE A,#60,EXIMOV
11、MIN, #0MOV MINGE,#0MOV MINSHI,#0LJMP EXIHOUR_:INC HOURMOV A,HOURMOV B,#10DIV ABMOV HOURSHI, AMOV HOURGE, BMOV A,HOURCJNE A,#24,EXIMOV HOUR, #0MOV HOURGE, #0MOV HOURSHI, #0EXI:RET四 总原理图与元器件清单4.1 电子钟总原理图4.2 元器件清单五 仿真本次设计的数字电子钟有三种状态：待机显示“P.”状态，时钟运行状态，时钟调整状态。待机显示“P.”状态时钟运行状态时钟调整状态六 心得体会本次的设计使我从中学到了一些很重要
12、的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。七 参考文献1 谢自美电子线路设计实验测试M武汉：华中理工大学出版社，1992.2 何立民单片机应用系统设计M北京：北京航空航天大学出版社，1993.3 楼然笛单片机开发M北京：人民邮电出版社，1994.144 付家才单
