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1、 单片机技术课程设计说明书 数字电子钟 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 电子信息工程 班 级： 完成时间： 2010.12.29 摘 要电子钟现如今已非常普遍而且也早已成为人生日常生活中必不可少的必需品，广泛应用于家庭、学校、车站、剧院、商店、办公室等场所。几乎走到哪都我们都离不开对时间的控制，甚至有的场合对其精确度有着很高的要求。因而电子钟给人们的生活、学习、工作带来了极大的方便。本课题中采用单片机技术设计电子钟。采用AT89S52单片机为主控芯片，实现了时间的显示、调整及整点报时功能。根据时钟时、分和秒之间的关系通过软件编程的方法实现电子钟的运行。用
2、8位7段LED数码管(两个四位一体数码管)显示。具有走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。更具有推广应用价值。关键词 电子钟；单片机；硬件系统；软件系统ABSTRACTElectric clock has now very common but also has already become life daily life essential necessities, widely used in family, school, station, theatres, stores, offices and other places. Almost go where are we all is
3、inseparable from the time of control and even some occasions with high accuracy of the request. Thus electric clock to the life of people, study, work brought great convenience. This topic in the one-chip computer technology design electric clock. Adopt AT89S52 SCM as the controller chip, has realiz
4、ed the time display, adjustment and integral point to announce the function. According to the clock, minutes, and seconds when the relationship between through programming method of realization electric clock operation. The 8-bit seven sections LED digital tube (two four-in-one digital tube) display
5、s. With traveltime accurate, show intuitional, precision, stability, etc. The more has higher application value.Keywords electric clock; microcontroller; hardware system;software system目 录1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍41.1 设计课题任务41.2 功能要求说明41.3 设计课题总体方案介绍及工作原理说明42 设计课题硬件系统的设计62.1 设计课题硬件系统各模块功能62.2 设计课题相关图纸6
6、2.3 设计课题元器件清单63 设计课题软件系统的设计73.1 设计课题使用单片机资源的情况73.2 设计课题软件系统各模块功能73.3 设计课题软件系统程序流程框图73.4 设计课题软件系统程序清单114 设计结论及教学建议124.1 设计课题的设计结论及使用说明124.2 设计课题的仿真结果124.3 设计课题的误差分析134.4 设计心得及教学建议13参考文献14致 谢15附 录16附录一16附录二19附录三20 1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 设计课题任务设计一个具有特定功能的电子钟。1.2 功能要求说明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
7、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 设计课题总体方案介绍及工作原理说明本课题中的电子钟主要由单片机、独立式键盘、数码管显示电路和复位电路、晶振电路及蜂鸣器构成，设计课题的总体方案硬件结构图如图1.1所示。图1.1 电子钟设计总体方案硬件结构图本次设计电子钟，采用了AT89S52单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、秒，用蜂鸣器来进
8、行整点时间提醒，通过四个模块：单片机、键盘、显示器及蜂鸣器即可满足设计要求。利用单片机定时器中断的方法使电子钟以秒运行。通过按键控制电子钟的启动和调整状态，并通过按键选择调整秒、分、时，选择完后可进行加一或者减一的操作。电路中最重要部分即单片机系统，单片机系统是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。在单片机系统中，单片机是控制核心，是构成单片机系统的硬件和软件基础。在后面章节将具体介绍本课题中单片机硬件及软件系统的个模块的功能。此外，本次课程设计用到最重要的一部分就是单片机的定时器中断功能，其中定时器的工作方式由控制寄存器TMOD控制，其高半字节用于控制T1
9、，也就是本课题中用到的定时器。另外TMOD中的M1和M0是定时器的工作方式选择位，由于定时需要达到1秒，所以选择其工作方式1工作。定时器在模式1工作时为16位计数器，记到65535才溢出，最长计时65.535ms。可以每隔50ms中断一次，中断20次为1秒。计算初值由公式得X=15536=3CB0H。因此TH1=3CH,TL1=0B0H。 2 设计课题硬件系统的设计2.1 设计课题硬件系统各模块功能本课题设计的硬件系统主要由以下几个模块来实现，控制模块、输入模块、输出模块、电源模块。控制模块即单片机系统，主要用于对按键信号的接受和处理以及处理完后控制显示器的显示。输入模块主要是指独立式键盘，用
10、于向控制模块输入各种信息。在本课题中可按键控制时间的调整。输出模块主要是指显示器，用于实时的显示各种信息。在本课中用以显示时间。电源模块主要用于向整个硬件系统供电。2.2 设计课题相关图纸设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图见附录一。2.3 设计课题元器件清单设计课题元器件清单见附录二。3 设计课题软件系统的设计3.1 设计课题使用单片机资源的情况设计课题使用单片机资源情况如下：AT89S52单片机的P0口通过上拉电阻作为输出数码管段控信号， P2口作为输出数码管位控信号，P1口接八个独立式键盘，作为控制键。利用定时器中断的方法实现电子钟的运行。P3.1接蜂鸣器以达到整点报时的功能。复位
11、电路及晶振电路的使用。78H-7FH字节单元用于显示缓存区。各寄存器用于暂存数据，堆栈栈底5FH。3.2 设计课题软件系统各模块功能本课题设计中的软件系统主要采用以下各模块来实现：系统监控程序、中断服务程序、键功能程序和子程序。系统监控程序即主程序，用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。中断服务程序主要用于实现电子钟的准确运行及整点报时功能。键功能程序即实现各个按键不同功能的程序，本设计中有四个键功能程序，包括：启动/调整键、选择调整键、加一键及减一键。子程序包括键盘扫描子程序、数码管显示子程序和延时程序。键盘扫描子程序用于确定按键并进行相应的键值处理；数码管
12、显示子程序则用于控制数码管的显示，以准确的显示时间；延时程序即是数码管动态显示中必要的一部分，因此我们才能看到时间稳稳地显示在数码管上。3.3 设计课题软件系统程序流程框图系统软件采用汇编语言按模块化方式进行设计,然后通过Keil软件开发平台将程序转变成十六进制程序语言，接着使用Proteus 进行仿真，读出显示数据。中断服务程序流程图如图3.1所示。监控程序流程图如图3.2所示。调整键的键功能程序流程图如图3.3所示。加一键的键功能程序流程图如图3.4所示。减一键的键功能程序流程图如图3.5所示。键盘扫描子程序流程图如图3.6所示。数码管显示子程序流程图如图3.7所示。图3.1 中断服务程序
13、流程图图3.2 监控程序流程图图3.3 调整键的键功能程序流程图图3.4 加一键的键功能程序流程图图3.5 减一键的键功能程序流程图图3.6 键盘扫描子程序流程图图3.7 数码管显示子程序流程图3.4 设计课题软件系统程序清单设计课题软件系统程序清单，详见附录三。4 设计结论及教学建议4.1 设计课题的设计结论及使用说明本课题采用单片机技术设计，用独立式键盘控制时钟的显示，上电数码管最左端显示“P.”。按下启动/调整键时钟从0时0分0秒开始运行，再按启动/调整键时钟则进入准备调整状态，此时按下调整选择键可选择调整秒、分或时位数，被选择的位数会闪烁。选择好调整的位数后，可控制加一键对任意位进行加
14、一操作，另外有减一键对任意位进行减一操作，以方便时钟的调整。调整完后按下启动/调整键时钟会重新进入运行状态。此外还利用蜂鸣器有整点报时功能，每到整点，蜂鸣器会叫一声以提醒时间。4.2 设计课题的仿真结果在Proteus ISIS的Debug菜单中选择Execute，运行程序，系统仿真结果如图4.1与4.2所示。实现功能：可调整运行的电子钟具有三种工作状态：“P.”状态、运行状态、调整状态。“P.”状态，依靠上电或按复位键进入，在此状态下，按K1、K2、K3键均无效，按K0键有效，进入运行状态。运行状态，在此状态下，按K2、K3键均无效，按K0进入调整状态，再按K1键可选择调整的位数；按下K0键推出调整状态，重新进入运行状态。调整状态，按K1键可选择进入时、分、秒的闪烁，在此状态下，按K2（+1键）、K3（-1键）键均有效；调整结束后必须按K0键，即可退出调整状态，重新进入运行状态。时间显示格式为：时-分-秒。图4.1 “P.”状态仿真结果图4.2 时钟运行状态仿真结果4.3 设计课题的误差分析该电子钟在运行中存在一定的误差，本课题最好方案应该采用计时器中断的方法编程，虽然已经采
