数字时钟.docx
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数字时钟
单片机课程设计报告
系部：
机电工程系
班级组别：
二班四组
组长：
邹建华_
成员：
邹建华杨云冲王国庆
设计题目：
数字时钟
指导教师：
龙芬
设计日期：
二零一二年十二月十日至十六日
一设计要求
1、课程设计内容
综合运用51单片机知识设计一个具备校准功能的时钟。
（其中用到定时器、中断、按键、数码管、液晶、时钟芯片）
设计题目1——数字钟的设计与制作
设计并制作出具有如下功能的数字钟：
1）自动计时，由4位LED显示器显示时、分。
第二个数码管的小数点每隔1s闪烁一次，表示秒。
2）具备校准功能，可以设置当前时间。
二．系统方案选择
STC89C52
1.简介：
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能：
8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，2个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
2.特性：
STC89C52RC单片机:
8K字节程序存储空间；
512字节数据存储空间；存储空间;
内带2K字节EEPROM
可直接使用串口下载；
AT89S52单片机:
8K字节程序存储空间；
256字节数据存储空间；
没有内带EEPROM存储空间;
3.编辑本段参数：
1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.[1]
2.工作电压：
5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）
3.工作频率范围：
0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz
4.用户应用程序空间为8K字节
5.片上集成512字节RAM
6.通用I/O口（32个），复位后为：
P0/P1/P2/P3是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。
7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片
8.具有EEPROM功能
9.具有看门狗功能
10.共3个16位定时器/计数器。
即定时器T0、T1、T2
11.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，PowerDown模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒
12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART
13.工作温度范围：
-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）
14.PDIP封装
4.时钟电路
STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。
时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。
内部方式的时钟电路如图4—2（a）所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。
定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
外部方式的时钟电路如图4—2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。
对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。
片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。
示，RXD接地，TXD接外部振荡器。
对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。
片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。
RXD接地，TXD接外部振荡器。
对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。
片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。
（a）内部方式时钟电路（b）外部方式时钟电路
图4—2时钟电路
5.复位电路
（1）复位操作
复位是单片机的初始化操作。
其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。
除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表一所示。
表一一些寄存器的复位状态
寄存器
复位状态
寄存器
复位状态
PC
0000H
TCON
00H
ACC
00H
TL0
00H
PSW
00H
TH0
00H
SP
07H
TL1
00H
DPTR
0000H
TH1
00H
P0-P3
FFH
SCON
00H
IP
XX000000B
SBUF
不定
IE
0X000000B
PCON
0XXX0000B
TMOD
00H
（2）复位信号及其产生
RST引脚是复位信号的输入端。
复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即二个机器周期）以上。
若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。
产生复位信号的电路逻辑如图4—3所示：
图4—3复位信号的电路逻辑图
整个复位电路包括芯片内、外两部分。
外部电路产生的复位信号（RST）送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图4—4（a）所示。
这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图4—4（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，
其电路如图4—4（c）所示：
（a）上电复位（b）按键电平复位（c）按键脉冲复位
图4—4复位电路
上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。
本系统的复位电路采用图4—4（b）上电复位方式。
STC89C52具体介绍如下：
①主电源引脚（2根）
VCC（Pin40）：
电源输入，接＋5V电源
GND（Pin20）：
接地线
②外接晶振引脚（2根）
XTAL1（Pin19）：
片内振荡电路的输入端
XTAL2（Pin20）：
片内振荡电路的输出端
③控制引脚（4根）
RST/VPP（Pin9）：
复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG（Pin30）：
地址锁存允许信号
PSEN（Pin29）：
外部存储器读选通信号
EA/VPP（Pin31）：
程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚（32根）
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。
PO口（Pin39～Pin32）：
8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7
P1口（Pin1～Pin8）：
8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7
P2口（Pin21～Pin28）：
8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7
P3口（Pin10～Pin17）：
8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7
STC89C52主要功能如表二所示。
表二STC89C52主要功能
主要功能特性
兼容MCS51指令系统
8K可反复擦写FlashROM
32个双向I/O口
256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断
时钟频率0-24MHz
2个串行中断
可编程UART串行通道
2个外部中断源
共6个中断源
2个读写中断口线
3级加密位
低功耗空闲和掉电模式
软件设置睡眠和唤醒功能
6.动态驱动显示
动态显示是指每隔一段时间循环点亮每个LED数码管，每次只有一个LED被点亮。
根据人眼的视觉暂留效应，当循环点亮的速度很快的时候，可以认为各个LED是稳定显示的。
动态显示的硬件连接比较简单。
这里使用了4个LED数码管，将所有LED的8段引脚并联在一起，连接到8位的I/O数据总线上。
而各个LED的共阳极引脚或共阴极引脚分别由另一组I/O线控制，从图中可以看出，使用两个8位的I/O端口便可以动态显示8位LED数码管。
其中一个并口作为LED数码管的控制引脚，另一个并口作为公共的数据总线。
程序中采用扫描显示的方式，即在同一时刻，只使用一个LED显示数据。
通过为共阴极LED（或共阳极LED）的公共引脚赋低电平（或高电平），从而选择某个LED显示。
如此循环，使每个LED显示该LED应显示的数据，并进行适当的延时，形成视觉暂留效果。
这样便可以达到动态显示的目的
7.键盘功能定义
键盘用来修改时间。
分别与P1.0P1.1P1.2相连
按键功能：
key_1键为时钟参数修改功能键
1.按键按一次，修改时钟的分
2.按键按两次，修改时钟的时
Key_2键为时钟增一功能键
Key_3确认键
8.工作流程设计
（1）主流程图
（2）.S1按键流程图
三系统硬件设计
仿真原理图
四系统软件设计
参考程序：
#include
sbitP27=P2^7;//分个位控制端
sbitP26=P2^6;//分十位控制端
sbitP25=P2^5;//时个位控制端
sbitP24=P2^4;//时十位控制端
sbitkey0=P2^0;//模式设置
sbitkey1=P2^1;//加1
sbitkey2=P2^2;//确认
unsignedcharhour,min,sec,T50ms;
unsignedcharmodstate;//模式状态
bitflag;
unsignedcharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x7f};//段码
voidinit（）;//初始化子程序声明
voiddelay500us（unsignedcharX）;//延时子程序声明
voiddisplay（）;//显示子程序声明
voiddisplay001（）;//显示子程序声明
voiddisplay002（）;//显示子程序声明
voidkeyscan（）;//按键识别子程序声明
voidmain（）
{
init（）;
while
（1）
{
keyscan（）;
}
}
voidinit（）//初始化子程序
{
TMOD=0x01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
ET0=1;
EA=1;
TR0=1;
}
voiddelay500us（unsignedcharX）
{
unsignedchari,j;
for（i=X;i>0;i--）
for（j=248;j>0;j--）;
}
voidtimer0（）interrupt1
{
TMOD=0x01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
T50ms++;
if（T50ms>=20）
{
T50ms=0;
flag=~flag;
sec++;
if（sec>=60）
{
sec=0;
min++;
if（min>=60）
{
min=0;
hour++;
if（hour>=24）
hour=0;
}
}
}
}
voiddisplay（）
{
P27=1;
P26=1;
P25=1;
P24=1;
P0=table[hour/10];
P27=0;
delay500us（5）;
P27=1;
P26=1;
P25=1;
P24=1;
P0=table[hour%10];
P26=0;
delay500us（5）;
if（flag==1）
{
P27=1;
P26=1;
P25=1;
P24=1;
P0=table[10];
P26=0;
delay500us（5）;
}
P27=1;
P26=1;
P25=1;
P24=1;
P0=table[min/10];
P25=0;
delay500us（5）;
P27=1;
P26=1;
P25=1;
P24=1;
P0=table[min%10];
P24=0;
delay500us（5）;
}
voiddisplay001（）
{
P27=1;
P26=1;
P25=1;
P24=1;
P0=table[hour/10];
P27=0;
delay500us（10）;
P27=1;
P26=1;
P25=1;
P24=1;
P0=table[hour%10];
P26=0;
delay500us（10）;
}
voiddisplay002（）
{
P27=1;
P26=1;
P25=1;
P24=1;
P0=table[min/10];
P25=0;
delay500us（10）;
P27=1;
P26=1;
P25=1;
P24=1;
P0=table[min%10];
P24=0;
delay500us（10）;
}
voidkeyscan（）//按键识别钟程序
{
while（modstate==0）
{
display（）;
if（key0==0）
{
display（）;
if（key0==0）modstate++;
while（key0==0）display001（）;//等待按键释放。
}
}
//****************************************************************************//
while（modstate==1）
{
display001（）;
if（key0==0）
{
display001（）;
if（key0==0）modstate++;//这两句加在一起为延时10ms软件防抖设计。
while（key0==0）display002（）;//等待按键释放。
}
if（key1==0）
{
display001（）;
if（key1==0）
{
hour++;
if（hour>=24）hour=0;
while（key1==0）display001（）;
}
}
if（key2==0）
{
display（）;
if（key2==0）;
{
modstate=0;
TR0=1;
}
while（key2==0）display（）;
}
}
//****************************************************************************//
while（modstate==2）
{
display002（）;
if（key0==0）
{
display002（）;
if（key0==0）modstate=0;//这两句加在一起为延时10ms软件防抖设计。
while（key0==0）display（）;//等待按键释放。
}
if（key1==0）
{
display002（）;
if（key1==0）
{
min++;
if（min>=60）min=0;
while（key1==0）display002（）;
}
}
if（key2==0）
{
display（）;
if（key2==0）;
{
modstate=0;
TR0=1;
}
while（key2==0）display（）;
}
}
}
五总结
1.心得
单片机作为我们主要的专业课程之一，我觉得单片机课程设计很有必要，而且很有意义。
在做的过程中能够发现很多的问题，只有自己亲身去做了就会遇到你在书上所没有的，并且你要一个又一个的解决，这个有点难，要找到自己的错误在哪里，这还真的难，有时候自己的错误自己很难的看出来，我就一个main写错了，我找了半天还没找问题在哪里，表面看是看不出的，因为我只是a与i对调了一下，害的我搞了半天才查出来，这个无形的，编译是不会出错，只是一个警告，但是下载单片机里就是不出现结果，改了之后就ok了，在写程序的时候大小写特别要注意的，还有程序的结构清楚明了，最后还是完成任务。
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