《基于stc89c52的电子时钟设计-学位论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于stc89c52的电子时钟设计-学位论文.doc（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、四川师范大学成都学院电子工程学院课程设计报告目 录1.前言12.整体设计方案23.硬件设计方案23.1 复位电路23.2 晶振电路33.3 LED显示电路43.4 按键输入电路43.5 蜂鸣器电路54.软件设计方案64.1 软件设计方法64.2 系统软件设计思想64.3 系统主程序74.4 中断子程序74.4.1 定时器T0的中断程序设计84.4.2 定时器T1的中断程序设计84.5 按键扫描子程序104.6 调时、分、秒子程序104.7 调节闹钟子程序115.调试与功能说明125.1 硬盘调试135.2 系统性能测试与功能说明135.3 系统时钟误差分析135.4 软件调试问题及解决136.
2、设计总结13参考文献14附录1：多功能电子时钟原理图15附录2：C语言源程序1621.前言 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
3、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。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,
4、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
5、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.整体设计方案多功能电子时钟的功能的电路具有实现显示时、分、秒，以（24小时）计时方式的功能；具有快速校准时、分、秒的其本功能；秒表/时钟功能的转换；具有整点报时的功能；还可以实现对时间的调整。由单片机、复位、时钟电路、晶振、LED数码管、按键、蜂鸣器组成。复位电路时钟电路电源电路AT89C51LED数码管显示电路按键输入电路蜂鸣器电路图1 时钟电路框图3.硬件设计方案3.1 复位电路单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行
6、中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位。本课程设计采用手动按键复位。 手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图(3)）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vc
7、c的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如图所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。图2 复位电路3.2 晶振电路51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全程叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。单片
8、机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。图3 晶振电路3.3 LED显示电路LED显示器工作方式有两种：静态显示方式和动态显示方式。静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示
9、即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线连在一起，而各自的公共端称为位选线。显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。图4 LED显示电路3.4 按键输入电路独立式按键采用每个按键单独占有一个I/O口的结构，这是最简单的键盘输入设计。当按下和释放按键时，输入到I/O口端的电平是不一样的，单片机程序根据不同端口的电平变化判断是否有键按下以及
10、是哪一个键被按下。独立式键盘的原理简单，每个按键的电路是独立的，占用一条数据线。这种接法占用硬盘资源大，适合该课程设计的电子时钟电路。图5 独立按键3.5 蜂鸣器电路蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1
11、.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。图6 蜂鸣器电路4.软件设计方案4.1 软件设计方法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：l 根据软件功能要求，将系统软件划分为若
12、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；l 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；l 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；l 绘制程序流程图；l 合理分配系统资源；l 为程序加入注释，提高可读性，实施软件工程；l 注意软件的抗干扰设计，提高系统的可靠性。4.2 系统软件设计思想本系软件设计中，利用单片机定时器设计时间计时处理，采用单片机内部的T0定时器溢出中断来实现，工作在T0方式下，定时250微妙，则连续中断4000次即为一秒，得到了我们所需时间的最小单位该设计用C51编
13、写程序，由于汇编语言的移植性比较差，而C语言则比较灵活。许多子函数都可以直接移植过去。在程序中除了有主函数外还包含许多子函数，如延时函数、按键扫描函数、初始化函数、时间显示函数、设定闹钟显示函数、调时、分、秒函数、功能切换函数、秒表功能函数。4.3 系统主程序在主控程序循环中主要工作为扫描是否有按键，若有按健则做相应的功能处理，同时也扫描显示器显示时间数据，并检查所设置的时间是否到了。时间计时处理程序是等过了1s后，则更新时间数据，将最新的时、分、秒的数据转换为数字数据并显示在八段数码管上。开始蜂鸣器初始化数码管显示初始化按键输入初始化定时器T0、T1初始化开中断开关，允许T0、T1中断调用时
14、钟显示程序调用按键扫描程序等待中断启动T0、T1定义计数变量和状态变量图7 系统主程序流程图4.4 中断子程序中断子程序的主要功能：提供时间基准和快速按键调时功能。4.4.1 定时器T0的中断程序设计定时器T0中断提供时间基准。当T0连续中断4000次时，即为一秒，此时秒加一；当秒值为60时，分钟加一，同时秒清零;当分钟值为60时，小时加一，同时分钟值清零；当小时为24时，小时清零。计数变量清零秒加1分加1秒清零小时加1且分清零小时清零计数到4000否?秒 =60 否?分 =60 否?小时=24否?开始YNYYYNNN返回计数变量加1图8 T0中断程序流程图4.4.2 定时器T1的中断程序设计当T1中断500次时，检测一次选择按键S3，如果按键按下，检测时间加减按键，对应按键按下则执行对应的操作，选择按键可选择调时、调分、调秒以及让时间加减按键失效这四种功能，这样可以达到迅速校准时间的作用。计数变量1加1延时去抖动状态变量m加1m=1m=2m=3m=4调秒程序调分程序调时程序变量清零计数变量1清零按键S3按下否?按键S3按下否?计数到500否?NNNYYY计数变量2加1秒表低位加1，计数变量2清零秒表高位加1低位清零秒表高位清零计数到400否?低位=9999否?高位=9999否?NNNYYY开始Yflag
