数字电子钟的设计的Proteus软件实现及软硬件仿真.doc

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《微机应用系统设计》课程设计

一、设计课题

数字电子钟的设计

二、设计要求

（一）实现基本数字电子钟的设计，要求能够显示时和分；

（二）通过按键有设置闹钟功能；

（三）有整点报时功能；

（四）通过按键设置能够进行分校时；

（五）用proteus画出原理图，说明各个控制信号的作用；

（六）画出程序流程图，编写程序，采用Proteus软件实现软硬件仿真。

三、设计目的

通过数字电子钟这一课程设计的锻炼，理解单片机系统的组成，及以单片机为主的系统设计方法，掌握单片机最小系统、键盘模块、LED数码管显示系统及各种扩展电路的应用，加深对微控制器系列课程的理解。

四、小组分工

五、材料清单

QTYPART-REFSVALUECODE

---------------------

Resistors

---------

5R1-R54k7W4K7

1R61k

1R7200

Capacitors

----------

1C11uF

2C2,C333pF

IntegratedCircuits

-------------------

1U1AT89C51

1U274LS245

Transistors

-----------

1Q1NPN

Miscellaneous

-------------

4ADD,CONFIRM,MODE,

MOVE

1LS1SPEAKER

1RP1RESPACK-8

1X1CRYSTAL

硬件组成单片机复位电路、按键电路、蜂鸣器驱动电路和显示模块电路四大模块。

六、模块功能说明

（一）按键模块：

通过keyscan（）函数扫描按键，识别外设P3端口要完成的按键功能。

本次设计因为按键较少并且需要独立控制所以采用了4个独立按键，分别是mode（P3==0XFF）、add（P3==0XFD）、move（P3==0XFB）和confirm（P3==0XF7）。

当按mode键一次为调时，两次为调闹。

通过由add（）函数和confirm（）函数同时完成，在不同的模式下，完成时间的更改和确定。

硬件方面，本次设计用AT89C51单片机内部定时/计数器T0作为电子表时钟参考；

（二）显示模块：

由函数show（）、show1（）、show2（）、show3（）和show4（）分别完成正常时间显示、调试模式显示、闹钟设定模式显示、调整位标记显示和闹钟开闭显示程序。

硬件采用共阳方式，外加5V稳压电源供电，通过8个数码管，采用一片74LS245芯片来驱动位码，用P2口进行位选扫描；

（三）响铃模块：

由beep（）函数完成，用于闹钟和整点报时的响铃。

硬件是通过NPN三极管放大后驱动蜂鸣器工作，单片机I/O接三极管基极。

整点报时时由zhengdian（）函数beep（）函数完成，功能是能够在每个整点报时，每次响铃默认10s。

闹钟由alarm_judge（）判断函数和beep（）函数完成，常规响铃1分钟；

（四）复位模块：

由独立按键RES来完成复位，此功能为AT89C51单片机完成。

七、参数计算

（一）定时器T0

1.方式控制寄存器TMOD

GATE

TMOD用以设定通用定时/计数器T0和T1工作方式。

GATE位为门控位，GATE=1时，T0、T1分别受INT0、INT1引脚输入电平控制，常用于测量对应正脉冲的宽度；C/用于选择定时、计数功能。

本次设计选择T0做定时器用，工作在方式1，故TMOD=0X01;

2.控制寄存器TCON

TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

TR0用于开/关定时器T0，TF0为T0溢出标志位。

3.中断允许控制寄存器IE

ET1

EX1

ET0

EX0

EA为总中断允许位，ET0为T0中断允许位。

（二）定时器T0初值计算

初值计算公式：

（1）

X—定时器初值

n—定时器位数（方式0：

13位；方式1:

16位；方式2:

8位）

fosc—单片机主频（本次设计取12MHz）

T—机器周期时间

为了获得1s的时钟周期，需要先获得50ms的时钟周期，每20次中断一次，就能完成时间为1s的获得。

选择计时器T0工作在方式1下，fosc=12MHz，T=50ms,带入公式

（1），解得初值X=3CB0H，所以TH0=0X3C，TL0=0XB0。

八、电路及软件流程

（一）系统框图总览

（二）单片机复位电路

（三）按键电路

（四）蜂鸣器驱动电路

（五）显示模块电路

（六）主函数流程图

主函数流程图

（二）定时器T0中断服务程序流程图

定时器T0中断服务程序流程图

（三）闹钟响应程序流程图

闹钟响应程序流程图

（四）键盘扫描程序流程图

键盘扫描程序流程图

九、调试界面

（一）调试校时功能时时，按下mode按钮，通过move按钮调整位置，更改分钟，再按下confirm键确认，将时间调至00-01-00，调试结果时间从00-01-00开始继续计时：

（二）调试闹钟功能时，按mode按钮两下，通过move按钮调整位置，更改分钟，再按下confirm键确认，将时间调至00-06-00，调试结果：

时间不变，继续计时，在00-06-00前几秒开始时闹钟响起，时长1分钟：

（三）调试整点报时功能，调时定于00-59-00，开始等待，默认00-59-50时扬声器开始鸣叫，时延10s后停止：

十、心得体会

附源代码：

//****************头文件及宏定义*******************************

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

//****************软件延时程序*********************************

voiddelay（uintii）

{while（--ii）;}

//****************定义数码管驱动码******************************

ucharduan[]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,

0XBF,0XFF,0X7F};//段选，0123456789-灭.

ucharwei[]={0X01,0X02,0X04,0X08,0X10,0X20,0X40,0X80};//位选，共阳，从右至左

//****************定义变量**************************************

uchart=0,sec=0,min=0,hour=0; //正常走时时间变量

ucharsec1=0,min1=0,hour1=0;//时间设定值变量

ucharsec2=0,min2=0,hour2=0;//闹钟设定值变量

ucharalarm_en=0;//闹钟开关变量

ucharalarm_flag=0;//闹钟定时到达标志变量

ucharclock_flag=0; //整点报时到达标志变量

ucharp3=0,moshi=0,mov=0;//P3口查询，模式值，调整位

//显示缓冲区,依次为正常、调时、闹钟设定、调整位带点标记

uchartemp[8],temp1[8],temp2[8],temp3[8];

//****************函数声明*************************************

voidinitialize（void）;//初始化

voidshow（void）;//正常走时显示

voidshow1（void）;//时间设定显示

voidshow2（void）;//闹钟设定显示

voidshow3（void）;//调整位标记

voidshow4（void）;//闹钟开关标记

voidkeyscan（void）;//键盘扫描

voidadd（void）;//调时调闹钟加数程序

voidconfirm（void）;//调时确认，闹钟开关

voidalarm_judge（void）;//闹钟定时到达判定

voidzhengdian（void）; //整点报时判定程序

voidbeep（void）;

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