基于c语言单片机电子时钟课程设计报告书.docx
《基于c语言单片机电子时钟课程设计报告书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于c语言单片机电子时钟课程设计报告书.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于c语言单片机电子时钟课程设计报告书
课程设计报告
课程名称:
单片机程序设计
报告题目:
电子时钟
学生:
所在学院:
信息科学与工程学院
专业班级:
学生学号:
指导教师:
2013年12月25日
课程设计任务书
报告题目
电子时钟
完成时间
12.25
学生
专业班级
电子信息工程
指导教师
职称
讲师
总体设计要求和技术要点
设计要求如下:
以AT89C51单片机为核心的时钟,在LCD显示器上显示当前的时间:
使用字符型LCD显示器显示当前时间。
显示格式为“时时:
分分:
秒秒”。
用4个功能键操作来设置当前时间。
功能键K1~K4功能如下。
⏹K1—进入设置现在的时间。
⏹K2—设置小时。
⏹K3—设置分钟。
⏹K4—确认完成设置。
程序执行后工作指示灯LED闪动,表示程序开始执行,LCD显示“00:
00:
00”,然后开始计时。
工作容及时间进度安排
第17周
周1--3立题、论证方案设计
周4--5仿真实验
第18周
周1--3综合调试
周4--5验收答辩
课程设计成果
1.与设计容对应的软件程序
2.课程设计总结报告
摘要
单片计算机即单片微型计算机。
由RAM、ROM、CPU构成。
定时,计数和多种接口于一体的微控制器。
它体积小,成本低,功能强,广泛应用于智能产业和工业自动化上。
而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次课程设计通过对它的学习,应用,从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。
本设计主要设计了一个基于AT89C51单片机的电子时钟。
并在数码管上显示相应的时间。
并通过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转换。
应用Proteus的ISIS软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真。
该方法仿真效果真实、准确,节省了硬件资源。
关键词:
单片机;子时钟;键控制
一、概述………………………………………………………………………5
1.1电子时钟简介………………………………………………………………5
1.2电子时钟的基本特点………………………………………………………5
1.3电子时钟的原理……………………………………………………………5
二、方案设计选择………………………………………………………………5
2.1计时方案……………………………………………………………………5
2.2显示方案……………………………………………………………………5
三、硬件设计…………………………………………………………………………6
3.1单片机型号选择……………………………………………………………6
3.2数码管显示工作原理………………………………………………………6
3.3键盘电路设计………………………………………………………………7
3.4电路原理图…………………………………………………………………7
四、软件设计…………………………………………………………………………7
五、结论与心得………………………………………………………………………15
六、参考文献……………………………………………………………………16
一、概述
1.1电子时钟简介
1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表,从而奠定了电子时钟的基础,电子时钟开始迅速发展起来。
现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具,采用延时程序产生一定的时间中断用于一秒的定义,通过计数方式进行满六十秒分钟进一,满六十分小时进一,满二十四小时小时清零。
从而达到计时的功能,是人民日常生活补课缺少的工具。
1.2电子时钟的基本特点
现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调试,数字式电子钟用集成电路计时时,译码代替机械式传动,用LED显示器代替指针显示进而显示时间,减小了计时误差,这种表具有时、分、秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。
1.3电子时钟的原理
该电子时钟由89C51,BUTTON,六段数码管等构成,采用晶振电路作为驱动电路,由延时程序和循环程序产生的一秒定时,达到时分秒的计时,六十秒为一分钟,六十分钟为一小时,满二十四小时为一天。
而电路中唯一的一个控制键却拥有多种不同的功能,按下又松开,可以实现屏蔽数码管显示的功能,达到省电的目的;直接按下不松开,则可以通过按键实现分钟的累加,每按一次分钟加一;而连续两次按下按键不放松,则可实现小时的调节,同样每按一次小时加一。
二、方案设计选择
2.1计时方案
方案1:
采用实时时钟芯片
现在市场上有很多实时时钟集成电路,如DS1287、DS12887、DS1302等。
这些实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能,计时数据的更新每秒自动进行一次,不需要程序干预。
因此,在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。
方案2:
使用单片机部的可编程定时器。
利用单片机部的定时计数器进行中端定时,配合软件延时实现时、分、秒的计时。
该方案节省硬件成本,但程序设计较为复杂。
2.2显示方案
对于实时时钟而言,显示显然是另一个重要的环节。
通常LED显示有两种方式:
动态显示和静态显示。
静态显示的优点是程序简单、显示亮度有保证、单片机CPU的开销小,节约CPU的工作时间。
但占有I/O口线多,每一个LED都要占有一个I/O口,硬件开销大,电路复杂。
需要几个LED就必须占有几个并行口,比较适用于LED数量较少的场合。
当然当LED数量较多的时候,可以使用单片机的串行口通过移位寄存器的方式加以解决,但程序编写比较麻烦。
LED动态显示硬件连接简单,但动态扫描的显示方式需要占有CPU较多的时间,在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。
本系统需要采用6位LED数码管来分别显示时、分、秒,因数码管个数较多,故本系统选择动态显示方式。
三、硬件设计
3.1单片机型号的选择
通过对多种单片机性能的分析,最终认为89C51是最理想的电子时钟开发芯片。
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C5是一种高效微控制器,而且它与MCS-51兼容,且具有4K字节可编程闪烁存储器和1000写/擦循环,数据保留时间为10年等特点,是最好的选择。
3.2数码管显示工作原理
数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。
有两种类型,一种是共阳型,一种是共阴型。
共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起,又称为公共端。
共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起,即为公共商。
阳极即为二极管的正极,又称为正极,阴极即为二极管的负极,又称为负极。
通常的数码管又分为8段,即8个LED显示段,这是为工程应用方便如设计的,分别为A、B、C、D、E、F、G、DP,其中DP是小数点位段。
而多位数码管,除某一位的公共端会连接在一起,不同位的数码管的相同端也会连接在一起。
即所有的A段都会连在一起,其它的段也是如此,这是实际最常用的用法。
数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。
静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。
动态显示的原理是,各个数码管的相同段连接在一起,共同占用8位段引管线;每位数码管的阳极连在一起组成公共端。
利用人眼的视觉暂留性,依次给出各个数码管公共端加有效信号,在此同时给出该数码管加有效的数据信号,当全段扫描速度大于视觉暂留速度时,显示就会清晰显示出来。
3.3键盘电路设计
该设计只用了一个键盘,但实现的功能却是比较完善,减少了硬件资源的损耗,该键盘可以实现小时和分钟的调节;直接按下不松开,则可以通过按键实现分钟的累加,每按一次分钟加一;而连续两次按下按键不放松,则可实现小时的调节,同样每按一次小时加一。
达到时间调节的目的。
3.4电路原理图
四、软件设计
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#definesomenop{_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}//宏定义掩延时函数
sbitK1=P3^0;//位定义
sbitK2=P3^1;
sbitK3=P3^2;
sbitK4=P3^3;
sbitD34=P3^4;
sbitSCL=P2^0;
sbitSDA=P2^1;
voiddiyi();
voidxianshi();//函数声明
voidpanduan();//函数声明
voiddelay(ucharz);//函数声明
uchart=0,n=1,m=59,a,temp;//定义变量
ucharcodeat[]={0xe0,0xd0,0xb0,0x70};//定义数组
ucharcodeas[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
ucharcodeb[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};
uintt;
voiddelay_us(uchartt)//短延时函数
{
while(tt--);
}
/****************************/
/***********初始化***********/
/**************************/
/********at24c02***********/
voidI2C_start()//I^2C模块
{
SDA=1;
_nop_();
SCL=1;
somenop;
SDA=0;
somenop;
SCL=0;
}
voidI2C_stop()
{
SDA=0;
_nop_();
SCL=1;
somenop;
SDA=1;
}
voidI2C_ack(bitackbit)
{
if(ackbit)
SDA=0;
else
SDA=1;
somenop;
SCL=1;
somenop;
SCL=0;
SDA=1;
somenop;
}
bitI2C_waitack()
{
SDA=1;
somenop;
SCL=1;
somenop;
if(SDA)
{
SCL=0;
I2C_stop();
return0;
}
else
{
SCL=0;
return1;
}
}
voidI2C_write(uchardat)
{
uchari;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(dat&0x80)
SDA=1;
else
SDA=0;
somenop;
SCL=1;
dat<<=1;
somenop;
SCL=0;
}
}
ucharI2C_read()
{
uchardat;
uchari;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;
somenop;
dat<<=1;
if(SDA)
dat|=0x01;
SCL=0;
somenop;
}
returndat;
}
voidW_at24c02(ucharadd,uchardat)
{
I2C_start();
I2C_write(0xa0);
I2C_waitack();
I2C_write(add);
I2C_waitack();
I2C_write(dat);
I2C_waitack();
I2C_stop();
delay_us(300);
}
ucharR_at24c02(ucharadd)
{
ucharAT_temp;
I2C_start();
I2C_write(0xa0);
I2C_waitack();
I2C_write(add);
I2C_waitack();
I2C_start();
I2C_write(0xa1);
I2C_waitack();
AT_temp=I2C_read();
I2C_ack(0);
I2C_stop();
returnAT_temp;
}
/**************************/
/************main**********/
voidmain()
{
diyi();
t=R_at24c02(24);//程序运行时,读取掉电前数据
m=R_at24c02(23);
n=R_at24c02(25);
while
(1)
{
panduan();//判断子函数
xianshi();//显示子函数
}
}
voiddiyi()//定义子函数
{
P2=0xbf;
P0=0xbf;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
voidexer1()interrupt1//定时器/计数器1
{
uchart1;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
t1++;
if(t1==10)
{P2=0x9f;P0=0x00;}
if(t1==20)
{
P2=0x9f;P0=0xff;
t1=0;
t++;
W_at24c02(24,t);//每隔一秒,保存当前数据
delay(3);
W_at24c02(23,m);
delay(3);
W_at24c02(25,n);
if(t==60)
{t=0;m++;
if(m==60)
{m=0;n++;}
if(n==24)
n=0;
}
}
}
voidxianshi()//显示函数
{
P2=0xdf;P0=b[0];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[t%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2=0xdf;P0=b[1];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[(t/10)%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2=0xdf;P0=b[2];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=0xbf;P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2=0xdf;P0=b[3];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[m%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2=0xdf;P0=b[4];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[(m/10)%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2=0xdf;P0=b[5];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=0xbf;P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2=0xdf;P0=b[6];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[n%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2=0xdf;P0=b[7];P2=0x1f;P0=0xff;P2=0xff;P0=as[(n/10)%10];P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
}
voiddelay(ucharz)//延时函数
{
uchari,j;
for(i=0;ifor(j=0;j<110;j++);
}
voidpanduan()//判断函数
{
P3=0xfe;
delay(5);
temp=P3;
temp=temp&0xf0;
if(temp!
=0xf0)
{
delay(5);
if(temp!
=0xf0)
{
while(P3!
=0xfe);
if(temp==at[0])
{
a++;TR0=0;if(a==4){a=0;TR0=1;}
}
if(temp==at[1])
{
if(a==1)
{t++;if(t==60){t=0;}}
if(a==2)
{m++;if(m==60){m=0;}}
if(a==3)
{n++;if(n==24){n=0;}}
}
if(temp==at[2])
{
if(a==1)
{if(t==0){t=60;}t--;}
if(a==2)
{if(m==0){m=60;}m--;}
if(a==3)
{if(n==0){n=24;}n--;}
}
P2=0xc0;P0=b[7];P2=0x00;P0=0xff;P2=0xe0;P0=0xff;P2=0x00;P0=0x00;delay(3);
}
}
}
五、结论与心得
在廖亦凡和铁军老师耐心的指导下,我顺利完成了这次单片机课程设计课题中的电子时钟设计,过这次的设计使我认识到本人对单片机方面的知识知道的太少了,对于书本上的很多知识还不能灵活运用,尤其是对程序设计语句的理解和运用,不能够充分理解每个语句的具体含义,导致编程的程序过于复杂,使得需要的存储空间增大。
损耗了过多的存资源。
本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西,那就是如何从理论到实践的转化,怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。
在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识,而我们应把所学的用到我们现实的生活中去,此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础,我会在以后的学习、生活中磨练自己,使自己适应于以后的竞争,同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识,在和同学协作过程中增进同学间的友谊,使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。
最后,感廖亦凡和铁军老师对我的细心的指导,正是由于老师们的细心的辅导和他们提供给我们的参考资料,使得我的课程设计能够顺利的完成,同时在课程设计过程中,我们巩固和学习了我们的单片机知识。
相信这对我以后的课程设计和毕业设计将会有很大的帮助!
六、参考文献
[1]毅刚.《单片机原理及应用》.高等教育,2009
[2]谭浩强.《C程序设计教程》.清华大学
[3]周兴华.《单片机C程序设计》.航空航天大学
教师评语及设计成绩
教师评语:
课程设计成绩:
指导教师:
(签名)
日期:
年月日