简易数字钟的设计.doc
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单片机课程设计
科信学院
课程设计说明书
（2012/2013学年第二学期）
课程名称：
单片机课程设计
题目：
简易数字钟课程设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
苗敬利、王立国等
设计周数：
2周
设计成绩：
2013年06月27日
目录
目录
1设计任务描述 1
1.1设计题目：
简易数字钟的设计 1
1.2设计要求：
1
1.2.1设计目的 1
1.2.2基本要求 1
1.2.3元件清单 1
2设计方框图 2
2.1数字钟硬件部分示意图 2
2.2数字钟软件部分组成框图 3
2.2.1时间调整的程序流程 3
2.2.2时钟显示程序流程 4
3各部分模块介绍 5
3.1单片机AT89C52芯片分析 5
3.2晶振电路模块 6
3.3复位电路模块 6
3.4显示模块 7
3.5时间校对按键模块 8
4简易数字钟源程序 8
源程序 8
5数字钟源程序的仿真 12
5.1编译、连接 12
5.2仿真 12
5.3生成HEX文件 13
6数字钟硬件原理图 15
总原理图 15
小结 16
17
1设计任务描述
1.1设计题目：
简易数字钟的设计
1.2设计要求：
1.2.1设计目的
熟练使用Keil开发环境，具备编写单片机程序（汇编语言或C语言）的初步能力，通
过完成本课题的软硬件设计，使同学们了解单片机实例的整个开发流程。
1.2.2基本要求
⑴简要说明
⑵任务和要求
设计简易的数字钟，该数字钟满足以下要求：
设计一台以MCS-5为核心的简易数字钟。
四位数码管显示小时和分钟，中间那个点来区分小时和分钟；每秒用一个LED灯闪烁一下；四个按键，分别为：
选择键，加键，减键，确认键。
时间要精确，整点报时，声音间隔一秒，并且可以调整时间，调整位闪烁提示。
1.2.3元件清单如下:
元件名称
型号
数量
用途
元件名称
型号
数量
用途
单片机
AT89S51
1
控制核心
电阻
10KΩ
7
按键电路
晶振
12MHz
1
晶振电路
按键
4
电容
30pF
2
数码管
8段4位
4
显示电路
电解电容
30uF/10V
1
复位电路
电阻
330Ω
7
电阻
1kΩ
1
电阻
100Ω
1
蜂鸣器及其驱动电路
按键
200Ω
14
蜂鸣器
DC5V
1
电源
+5V/0.5A
1
提供+5V电源
三极管
9013
4
2设计方框图
2.1数字钟硬件部分示意图
该简易数字钟硬件部分主要由晶振、手动复位、单片机AT89C52、数码管显示、时间调整按键模块组成。
框图如下：
单片机
AT89S52
电源
复位电路
晶振电路
声音提示
数码管显示
按键电路
基于AT89S51单片机数字钟系统框图
图2.1数字钟硬件系统示意图
2.2数字钟软件部分组成框图
2.2.1时间调整的程序流程
Y
Y
N
INT1中断服务子程序
时钟分位调整
时钟分位+1
1小时到
时钟分位清零
返回
时钟小时位调整？
时钟小时+1
24小时到
时钟小时位清零
N
Y
图2.2时间调整程序流程框图
2.2.2时钟显示程序流程
T1中断服务子程序
重置T1定时初值
1秒到？
秒位+1
1分到？
分位+1、秒位清零
1小时到？
小时位+1、分位清零
24小时到？
小时位清零
返回
N
N
N
N
图2.324小时时钟
3各部分模块介绍
3.1单片机AT89C51芯片分析
AT89C51单片机引脚图如下：
图3.1AT89C51引脚图
该单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，其各个引脚功能如下：
VCC：
+5V电源。
VSS:
接地。
RST：
复位信号。
当输入的复位信号延续两个周期以上的高电平时即为有效，用来完成单片机的初始化操作。
XTAL1和XTAL2：
外接晶体引线端。
当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。
PO口：
P0口作为一个8位漏极开路双向I/O口，当作输出口使用时，必须接上拉电阻才有高电平输出；当作输入口使用时，必须先向电路中的锁存器写入“1”，使FET截止，以避免锁存器为“0”时对引脚输入的干扰。
本次设计采用P0口作为数码管段选输出使用。
P2口：
内部有上拉电阻的8位I/O口，本次设计中作为数码管位选输出使用。
3.2晶振电路模块
在AT89C51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。
而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。
时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。
图3.2晶振电路
3.3复位电路模块
单片机复位的条件是：
必须使RST/VPD或RST引脚加上两个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。
例如,若时钟频率为12MHz，每个机器周期为1us，则只需要2us以上时间的高电平，在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。
单片机常见的复位如图所示。
电路为上电复位，它利用电容充电来实现的。
在接电瞬间，RESET端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RESET的电位逐渐下降。
只要保证RESET为
高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。
该电路除具有上电复位功能外，若要复
位，只需按图中的RESET键，此时电源VCC经电阻分压，在RESET端产生一个复位高
电平。
图3.3复位电路
3.4显示模块
考虑采用动态显示部分，用P0口作为数码管数据（段选），P2口作为数码管控制（位选）。
动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即循环点亮每一个数码管，这样虽然在任意时刻都只有一位数码管被点亮，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位数码管间隔时间足够短，就可以给人以通俗显示的感觉。
上面第一部分已提到，我们采用了50ms左右的时间间隔，并且是合理的。
6位数码管，实验室的硬件是共阴极的，故我们的数码表采用{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
图3.4显示模块
3.5时间校对按键模块
本次设计要求了该简易数字钟必须具备时、分的调整功能。
故必须接入2个简单的按键（本设计设置问p1.4调时、p1.5调分，按键为实验箱单次脉冲按键模块），并且在软件部分必须引入这2个独立按键的子程序。
图3.5时间校对按键电路
4简易数字钟源程序
源程序
#include
unsignedcharcodedispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};
unsignedchardispbitcode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,
0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
unsignedchardispbuf[8]={0,0,16,0,0,16,0,0};
unsignedchardispbitcnt;
unsignedcharsecond;
unsignedcharminite;
unsignedcharhour;
unsignedinttcnt;
unsignedcharmstcnt;
unsignedchari,j;
sbitP3_0=P3^0;
sbitP3_1=P3^1;
sbitP3_2=P3^2;
voidmain（void）
{
P2=0X00;
TMOD=0x02;
TH0=0x06;
TL0=0x06;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
while
（1）
{
if（P3_0==0）
{
for（i=5;i!
=0;i--）
for（j=248;j!
=0;j--）;
if（P3_0==0）
{
second++;
if（second==60）
{
econd=0;
}
dispbuf[0]=second%10;
dispbuf[1]=second/10;
while（P3_0==0）;
}
}
if（P3_1==0）
{
for（i=5;i!
=0;i--）
for（j=248;j!
=0;j--）;
if（P3_1==0）
{
minite++;
if（minite==60）
{
minite=0;
}
dispbuf[3]=minite%10;
dispbuf[4]=minite/10;
while（P3_1==0）;
}
}
if（P3_2==0）
{
for（i=5;i!
=0;i--）
for（j=248;j!
=0;j--）;
if（P3_2==0）
{
hour++;
if（hour==24）
{
hour=0;
}
dispbuf[6]=hour%10;
dispbuf[7]=hour/10;
while（P3_2==0）;
}
}
}
}
voidt0（void）interrupt1using0
{
mstcnt++;
if（mstcn
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