多功能电子时钟报告.docx
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多功能电子时钟报告
单片机设计实验报告
多功能电子时钟设计
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
多功能电子时钟
（一）实验目的
1、巩固和加深对单片机实验设计的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力；
2、掌握单片机的P0、P1、P2口的使用方法，及编程实现所需功能；
3、掌握掌握单片机键盘扫描方法；
4、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法；
5、学会keil软件及protuse软件仿真和硬件电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行单片机程序设计应用的基本技能；
（二）实验任务及要求
基本功能：
1、显示时间；
2、调节时间；
3、设置闹钟时间；
4、整点报时（可开可关可随时停止）；
扩展功能：
5、简易计算器（可算加减法）计算范围是：
9999-（-999）内的整数加减运算；
6、秒表（可精确到百分之一秒和十分之一秒，可切换）可存储三个时间并读取显示；
7、倒计时（可设置倒计时时间，减到0后蜂鸣器响）；
（三）实验总电路图（这个硬件电路图是不完善的哈！
）
（四）实验原理
1、显示电路
采用动态扫描的方式，不断给P0和P1口送数，其中，P0口决定数码管显示的内容，而P1口决定哪个数码管显示。
在程序中，首先定义数码管的编码：
unsignedcharcodeSelect[]={0x00,0x07,0x0b,0x0d,0x0e};//全亮，第一个，第二个，第三个，第四个
//code说明把这个表格里面的数据存在程序存储器中
unsignedcharcodeLED_CODES[]=
{0x02,0x9e,0x24,0x0c,0x98,//0-4
0x48,0x40,0x1e,0x00,0x08,//5-9
0x10,0xc0,0x62,0x84,0x60,0x70,//A,b,C,d,E,F
0xFe,0x30,0x90,0x7e,0xBe,0xfc//空格（16），P,H,-,|,
};
然后，在程序中，我定义了一下两个函数，通过对上面数组的操作，进行数码管显示：
voiddisplay（uintx,uinty）//显示函数
{
uinti,j;
i=x;j=y;
P1=Select[i];
P0=LED_CODES[j];
}
voiddisplay2（uinta,uintb,uintc,uintd）//显示函数2
{
uinti,j,m,n;
i=a;j=b;m=c;n=d;
display（1,i）;
delay（5）;
display（2,j）;
delay（5）;
display（3,m）;
delay（5）;
display（4,n）;
delay（5）;
}
通过延时，利用人眼视觉暂留的作用，用动态扫描，达到静态显示的效果。
2、键盘扫描电路
从总电路图可以看到，我把键盘阵通过P2口来检测。
通过不断的给P2口送值，然后检测P2口的状态，从而判断出，究竟哪个按键被按下，然后去执行之后的程序。
键盘检测时，给P2口送的值以及检测到某个按键所对应的值，如下表：
送值
检测
对应按键
送值
检测
对应按键
P2=0xf7
0x70
按键1
P2=0xfd
0x70
按键9
0xb0
按键2
0xb0
按键←
0xd0
按键3
0xd0
按键0
0xe0
按键4
0xe0
按键→
P2=0xfb
0x70
按键5
P2=0xfe
0x70
按键↑
0xb0
按键6
0xb0
按键↓
0xd0
按键7
0xd0
按键OK
0xe0
按键8
0xe0
按键Esc
通过不同的按键，实现不同的功能选择。
（五）实验操作
电子时钟的操作方法，如下图：
下面，具体介绍各功能使用方法：
1、计算器功能，如下图：
2、时钟功能，如下图：
3、秒表倒计时功能，如下图：
（六）时钟误差分析
在51定时器做电子钟的误差分析里，有3项：
1、机器周期误差，由晶体频率相对变化的误差产生；
2、中断响应延迟误差；
3、调整精度产生的误差，就是计数初值改变1对应的时间差。
定时器是独立于CPU的硬件计数器，对于89C51CPU只管理启动和装初值。
一旦定时器启动之后，就一直在计数，在定时器溢出后会从0重新开始计数，不存在等待问题。
所以，定时的误差除了晶体自身的误差（主要指晶体的频率漂移误差，而晶体频率偏离标称值的固定的绝对误差是可以修正的）以外，就是来自从定时器溢出中断到装初值这段时间的误差，由于从溢出到响应中断的时间不确定，所以存在不定的误差。
而在我的程序中，是每50ms产生一次中断，每次进入中断之后，重新赋初值，即会每50ms赋一次初值。
在实际测试时，发现每一分钟就会慢1s，所以一个小时下来基本上就有一分钟的误差了。
出现这个现象的原因也是因为一开始我并没有考虑到误差这个问题。
考虑到这个问题后，我也试着去想一些办法解决这个精度问题。
解决方法有一下几种：
1）配上收音头，1小时或1天收一次中央台的哨声用于校正，可保证累积误差最少；
2）可以用定时器方式2自动装入初值的方法，从而解决了由于定时器重载后，定时器才重新开始计数，而导致的延迟；
3）选择比较好的晶振，减少由于晶振产生的误差。
（七）实验感想
通过这次实验，我掌握了单片机的P0口、P1口以及P2口的基本功能的使用，学会了在Keil下用c语言编写单片机程序的能力。
在硬件设计及软件编程方面，都有了较大的提升。
会用程序的编写，来实现自己设计的功能。
在硬件电路方面，起先在实验是的实验箱上做实验，后来发现实验箱都很不稳定，容易出现“通讯出错”的问题。
于是，后来自己买了一块开发板。
之后通过对该开发板上的资源的学习，熟练掌握了开发板的硬件电路原理之后，便开始自己编写程序。
利用开发上的资源，实现自己设计的功能。
在软件编程方面，一向习惯用c语言编写程序的我，感觉在掌握了硬件电路之后，在软件编程上还是比较简单的。
通过几天的奋战，终于把所有功能都实现了，代码也是比较多。
由于自己开始时并没有注意各个变量的命名使用，所以，在做后来的代码优化时，发现还是比较乱一点的。
代码不易修改。
这也是我今后编写程序时需要注意的问题。
最后就是电路板的焊接，由于对硬件电路已经比较熟悉了，所以，在电路板的设计上，并没有花多长时间。
焊接完毕之后，发现自己的焊接工艺仍需要提高，但是，由于注意到不能乱“飞线”的问题，所以，这个电路板在这个方面还是做到了。
附件：
程序全部
#include
#include
#defineuintunsignedint
unsignedcharcodeSelect[]={0x00,0x07,0x0b,0x0d,0x0e};//全亮，第一个，第二个，第三个，第四个
//code说明把这个表格里面的数据存在程序存储器中
unsignedcharcodeLED_CODES[]=
{0x02,0x9e,0x24,0x0c,0x98,//0-4
0x48,0x40,0x1e,0x00,0x08,//5-9
0x10,0xc0,0x62,0x84,0x60,0x70,//A,b,C,d,E,F
0xFe,0x30,0x90,0x7e,0xBe,0xfc//空格（16），P,H,-,|,
};
uintzhuantai,flag=0,i=0,weixuan1=0,weixuan2=0,flag1=0,flag2=0,anci=1,qianwei1=0,baiwei1=0,shiwei1=0,gewei1=0,qianwei2=0,baiwei2=0,shiwei2=0,gewei2=0;
uintnum1=3;uintnum2=2;uintnum3=1;uintnum4=17,jieguo1=0;
intjieguo2=0;
uintqianwei3=0,baiwei3=0,shiwei3=0,gewei3=0,/*flag1=0,*/flagjisuanqi=0,flagshizhong=0,flagled=0,flagmiaobiao=0,flagmiaobiao2=0,flagzanting=0;
uintflagshi=0,flagfen=0,flagmiao=0,flagzuoyi=0,yiwei=0,flagyiwei=0,flagnaozhong=0;
uintj4=0,j3=9,j2=5,j1=1,j0=1,tt,ttm=0,jm4=0,jm3=0,jm2=0,jm1=0,jm0=0;
sbitledkg=P3^2;
sbitBUZ=P3^6;
voiddelay（uintz）//延时子程序1s
{
uinti,j;
for（j=z;j>0;j--）
for（i=110;i>0;i--）;
}
voiddisplay（uintx,uinty）//显示函数
{
uinti,j;
i=x;j=y;
P1=Select[i];
P0=LED_CODES[j];
}
voiddisplay2（uinta,uintb,uintc,uintd）//显示函数2
{
uinti,j,m,n;
i=a;j=b;m=c;n=d;
display（1,i）;
delay（5）;
display（2,j）;
delay（5）;
display（3,m）;
delay（5）;
display（4,n）;
delay（5）;
}
voiddisplay3（）//显示函数3
{
uinti;
for（i=10;i>0;i--）
{
delay（5）;
display2（num4,num3,num2,num1）;
}
}
voidqingling（）//清零函数
{
num4=0;num3=0;num2=0;num1=0;anci=1;
qianwei1=0;baiwei1=0;shiwei1=0;gewei1=0;qianwei2=0;baiwei2=0;shiwei2=0;gewei2=0;qianwei3=0;baiwei3=0;shiwei3=0;gewei3=0;
jieguo1=0;jieguo2=0;flagzanting=1;jm0=0;jm1=0;jm2=0;jm3=0;
}
voidbeijiashu（）//被加数存储函数
{if（num4==16）{num4=0;}if（num3==16）{num3=0;}if（num2==16）{num2=0;}if（num1==16）{num4=14;num3=10;num2=10;num1=0;}
qianwei1=num4;baiwei1=num3;shiwei1=num2;gewei1=num1;
jieguo1=qianwei1*1000+baiwei1*100+shiwei1*10+gewei1;flag1=1;
num4=16;num3=16;num2=16;num1=16;//anci=0;
}
voidbeijianshu（）//被减数存储函数
{if（num4==16）{num4=0;}if（num3==16）{num3=0;}if（num2==16）{num2=0;}if（num1==16）{num4=0;num3=0;num2=0;num1=0;}
qianwei1=num4;baiwei1=num3;shiwei1=num2;gewei1=num1;
jieguo1=qianwei1*1000+baiwei1*100+shiwei1*10+gewei1;flag1=2;
num4=16;num3=16;num2=16;num1=16;//anci=0;
}
voidjiashu（）//加数存储函数
{
if（num4==16）{num4=0;}if（num3==16）{num3=0;}if（num2==16）{num2=0;}if（num1==16）{num4=14;num3=10;num2=10;num1=0;}
qianwei2=num4;baiwei2=num3;shiwei2=num2;gewei2=num1;
jieguo2=jieguo1+qianwei2*1000+baiwei2*100+shiwei2*10+gewei2;
if（jieguo2>9999）
{
num4=14;num3=10;num2=10;num1=0;
}
else
{
if（jieguo2/1000==0）{num4=16;}else{num4=jieguo2/1000;}
if（（jieguo2%1000）/100==0&&jieguo2/1000==0）{num3=16;}else{num3=（jieguo2%1000）/100;}
if（jieguo2%1000%100/10==0&&（jieguo2%1000）/100==0&&jieguo2/1000==0）{num2=16;}else{num2=jieguo2%1000%100/10;}
num1=jieguo2%10;
}
}
voidjianshu（）//减数存储函数
{if（num4==16）{num4=0;}if（num3==16）{num3=0;}if（num2==16）{num2=0;}if（num1==16）{num4=14;num3=10;num2=10;num1=0;}
qianwei2=num4;baiwei2=num3;shiwei2=num2;gewei2=num1;
jieguo2=jieguo1-（qianwei2*1000+baiwei2*100+shiwei2*10+gewei2）;
if（jieguo2<0）
{
if（jieguo2>-9）
{
num4=16;num3=16;num2=21;num1=abs（jieguo2）;
}
elseif（jieguo2>-99）
{
num4=16;num3=21;num2=abs（jieguo2）/10;num1=abs（jieguo2）%10;
}
elseif（jieguo2>=-999）
{
num4=21;num3=abs（jieguo2）/100;num2=abs（jieguo2）%100/10;num1=abs（jieguo2）%10;
}
else
{num4=14;num3=10;num2=10;num1=0;}
}
else
{if（jieguo2/1000==0）{num4=16;}else{num4=jieguo2/1000;}
if（（jieguo2%1000）/100==0&&jieguo2/1000==0）{num3=16;}else{num3=（jieguo2%1000）/100;}
if（jieguo2%1000%100/10==0&&（jieguo2%1000）/100==0&&jieguo2/1000==0）{num2=16;}else{num2=jieguo2%1000%100/10;}
num1=jieguo2%10;
}
}
voidanjian（uintcishu,uintchuzhi）
{
uintn;uintm;n=cishu;m=chuzhi;
if（n==1）num1=m;
elseif（n==2）
{num2=num1;num1=m;}
elseif（n==3）
{num3=num2;num2=num1;num1=m;}
elseif（n==4）
{num4=num3;num3=num2;num2=num1;num1=m;}
else{num4=num3;num3=num2;num2=num1;num1=m;}
}
voidjianpan（）//=============================键盘计算器函数1=====================//
{
uintma;
display2（num4,num3,num2,num1）;
P2=0xf7;
zhuantai=P2;
zhuantai=zhuantai&0xf0;
while（zhuantai!
=0xf0）
{
delay（5）;
zhuantai=P2;
zhuantai=zhuantai&0xf0;
if（zhuantai!
=0xf0）
{
switch（zhuantai）
{
case0x70:
display3（）;ma=1;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键1
case0xb0:
display3（）;ma=2;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键2
case0xd0:
display3（）;ma=3;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键3
case0xe0:
display3（）;ma=4;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键4
}
}
}
//=============================================================================//
P2=0xfb;
zhuantai=P2;
zhuantai=zhuantai&0xf0;
while（zhuantai!
=0xf0）
{
delay（5）;
zhuantai=P2;
zhuantai=zhuantai&0xf0;
if（zhuantai!
=0xf0）
{
switch（zhuantai）
{
case0x70:
display3（）;ma=5;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键5
case0xb0:
display3（）;ma=6;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键6
case0xd0:
display3（）;ma=7;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键7
case0xe0:
display3（）;ma=8;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键8
}
}
}
//================================================================================//
P2=0xfd;
zhuantai=P2;
zhuantai=zhuantai&0xf0;
while（zhuantai!
=0xf0）
{
delay（5）;
zhuantai=P2;
zhuantai=zhuantai&0xf0;
if（zhuantai!
=0xf0）
{
switch（zhuantai）
{
case0x70:
display3（）;ma=9;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键9
case0xb0:
display3（）;ma=0;anjian（anci,ma）;display2（num4,num3,num2,num1）;anci++;break;//按键0
case0xd0:
if（flagshizhong==0）{qingling（）;num4=16;num3=16;num2=16;num1=16;}elseif（flagshizhong==1）{display2（num4,num3,num2,num1）;}display2（num4,num3,num2,num1）;break;//清零
case0xe0:
display2（num4,num3,num2,num1）;break;//无效按键
}
}
}
//====================================================================================//
P2=0xfe;
zhuantai=P2;
zhuantai=zhuantai&0xf0;
while（zhuantai!
=0xf0）
{
delay（5）;
zhuantai=P2;
zhuantai=zhuantai&0xf0;
if（zhuantai!
=0xf0）
{
switch（zhuantai）
{
case0x70:
display3（）;if（flagshizhong==0）{beijiashu（）;display2（num4,num3,num2,num1）;}elseif（flagshizhong==1）{display2（num4,num3,num2,num1）;}break;//加法
case0xb0:
display3（）;if（flagshizhong==0）{
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