数码管电子钟

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1、摘摘 要要 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。 现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。 对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的 麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管 显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡 器，可能会导致误差。 数字钟是采用数字电路实现对“时” 、 “分” 、 “秒”数字

2、显示的计时装置。数字 钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高， 使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。 目录 摘摘 要要.1 目录目录.2 第一章第一章 绪论绪论.3 1.1 数字电子钟的背景3 1.2 数字电子钟的意义3 1.3 电子时钟简介.4 1.4 电子时钟的基本特点4 1.5 电子时钟的原理4 1.6 数字电子钟的应用4 第二章数字钟的软件设计第二章数字钟的软件设计.5 2.1 系统软件设计流程图.5 第三章控制系统的软件设计第三章控制系统的软件设计.9 3.1 程序设计9 3.2 数字钟的原理图.13 第四章第四章

3、系统仿真系统仿真.15 4.1 PROTUES 软件介绍15 4.2 电子钟系统 PROTUES 仿真.16 第五章调试与功能说明第五章调试与功能说明.17 5.1 硬盘调试.17 5.2 系统性能测试与功能说明.17 5.3 系统时钟误差分析.17 5.4 软件调试问题及解决.18 总结总结.19 参考文献参考文献.20 第一章 绪论 1.1 数字电子钟的背景 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。 时间对人 们来说总是

4、那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要 做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情， 一时的耽误可能酿成大祸。 目前，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。 单片机模块中最常见的

5、是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、 秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具 有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 1.2 数字电子钟的意义 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、 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

6、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。 1.3 电子时钟简介 1957 年，Ventura 发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础， 电子时钟开始迅速发展起来。现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用 延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟 进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能，是人民 日常生活补课缺少的工具。 1.4 电子时钟的基本特点 现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、 石英表都采用

7、了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调 试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用 LED 显示器代替指 针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能， 还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。 1.5 电子时钟的原理 该电子时钟由 80C51，BUTTON，六段数码管等构成，采用晶振电路作为驱动 电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分 钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。而电路中唯一的一个控制键却拥有 多种不同的功能，按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能，达到省电的目的； 直接按下不松开

8、，则可以通过按键实现分钟的累加，每按一次分钟加一；而连续两 次按下按键不放松，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加一。 1.6 数字电子钟的应用 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。 2 数字钟的软件设计与控制 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

9、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 系统软件设计流程图 这次的数字电子钟设计用到很多子程序，它们的流程图如下所示。 主程序是先开始，然后启

10、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。 图 4-1 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。 图 4-2 按键处理流程图 开始 启动定时器 按键检测 时间显示 N Y N Y N Y 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？ 定时器中断时是先检测 1 秒是否到，1 秒如果到，秒单元就加 1；如果没到，就 检测 1

11、 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。 图 4-3 定时器中断流程图 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 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。 N 24 小时到？ 分单元清零，时单元加 1 N N N Y Y 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，

12、分单元加 1 Y Y 图 4-4 时间显示流程图 第三章控制系统的软件设计 3.1 程序设计 本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、时间调整程序、 延时程序四大模块。在程序设计过程中，加强了部分软件抗干扰措施，下面对部分 模块作介绍。 定时计数中断程序： #include unsigned char second=0,minute=0,hour=0,max=23; /second 秒，minute 分，hour 时，max 时制 /主函 Void main() unsigned char code table=0xdd,0x84,0xe9,0xec,0xb4,0x7c,0x7d,

13、0xc4,0xfd,0xfc; unsigned int i; void good(); TMOD=0X11; /T0 工作于定时模式 1 用于计时，T1 工作于定时模式 1 用于扫描按键 IE=0X8a; /开放 T0、T1 中断 IP=0X80; /T1 优先级高于 T0，有按键停止计时 TH0=0X3c; /设置 T0 初值，定时 5MS TL0=0Xb0; TH1=0x3c; /定时 250ms 扫描按键； TL1=0xb0; TR1=1; /启动 good(); while(1) /扫描轮流显示 i=minute/10; /显示分十位 P0_5=0; P0_4=1; P0_6=1;

14、P0_7=1; P2=tablei; for(i=0;i0 时表示电子钟秒单元数值刷新滞 后，即走时误差为“慢”；反之，S0 表示秒单元数值的刷新超前，即走时误差为 “快”。 本次设计的单片机电子钟系统中，其误差主要来源包括晶体频率误差，定时器 溢出误差，延迟误差。晶体频率产生震荡，容易产生走时误差；定时器溢出的时间 误差，本应这一秒溢出，但却在下一秒溢出，造成走时误差；延迟时间过长或过短， 都会造成与基准时间产生偏差，造成走时误差。 5.4 软件调试问题及解决 软件程序的调试一般可以将重点放在分模块调试上，统调是最后一环。软件调 试可以采取离线调试和在线调试两种方式。前者不需要硬件仿真器，可

15、借助于软件 仿真器即可；后者一般需要仿真系统的支持。本次课题，Keil 软件来调试程序，通 过各个模块程序的单步或跟踪调试，使程序逐渐趋于正确，最后统调程序。 仿真部分采用 protus 6 professional 软件，此软件功能强大且操作较为简单， 可以很容易的实现各种系统的仿真。 首先打开 protus 6 professional 软件，在元件库中找到要选用的所有元件， 然后进行原理图的绘制；绘制好后再选择 wave6000 已经编译好的*.hex 文件，选择 运行，观察显示结果，根据显示的结果和课题的要求再修改程序，再运行查，直到 满足要求。 总结 在我王盟老师耐心的指导下，我顺利

16、完成了这次单片机课程设计课题中的电子 时钟设计，通过这次的设计使我认识到本人对单片机方面的知识知道的太少了，对 于书本上的很多知识还不能灵活运用，尤其是对程序设计语句的理解和运用，不能 够充分理解每个语句的具体含义，导致编程的程序过于复杂，使得需要的存储空间 增大。损耗了过多的内存资源。 本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，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