单片机数字时钟课程设计报告.docx
《单片机数字时钟课程设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机数字时钟课程设计报告.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
单片机数字时钟课程设计报告
第1章绪论
1.设计要求
（1）系统可以按“秒”进行计时.
（2）数字时钟可以显示小时（00-23）、分钟（00-59）和秒（00-59）.
（3）可通过按键K1来选择设置“小时”、“分钟”和“秒”.设置时可通过“加”和“减”按键（K2、K3）来调整时间；设置过程中时钟停止计时.
（4）无键按下三秒后，自动进入时钟的计时程序.
2.设计方案
采用AT89C51芯片作为硬件核心，其内部采用FlashROM，具有4KBROM存储空间,能于3V的超低压工作，本系统的计时方案是利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现对时、分、秒的计时.
整个系统的控制方案是：
上电后系统自动进入时间显示，从00：
00：
00开始计时.按下P1.0键，进入调秒状态，时钟停止计时；按P1.1或P1.2键可进行加1或减1操作；继续按P1.0键可分别进行分位、时调整；无键按下3秒钟后退出调整状态，自动进入时钟的计时和显示.
整个系统的硬件原理框图如图1.1，它采用的是AT89C51单片机，只用了P1口.为了简化硬件电路，LED显示采用了动态扫描的方式实现，LED采用共阳极数码管，驱动电流由三极管9012提供.为了提高计数精度，所采用的晶振频率为12MHz.
第2章硬件设计
1单片机的选择
本课程选用AT89C51型号的单片机.AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域.
主要性能参数:
·与MCS-51产指令系统完全兼容
·4k字节可重擦写Flash闪速存储器
·1000次擦写周期
·全静态操作：
0Hz－24MHz
·三级加密程序存储器
·128×8字节内部RAM
·32个可编程I／O口线
·2个16位定时／计数器
2.显示方案
由于系统要显示的内容较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济.LED有共阴极和共阳极两种.如图2.2所示.
二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压.一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管.当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗.为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻.
图2.2LED数码管结构原理图
众所周知，LED显示数码管通常由硬件7段译码集成电路，完成从数字到显示码的译码驱动.本系统采用软件译码，以减小体积，降低成本和功耗，软件译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性.所谓软件译码，即由单片机软件完成从数字到显示码的转换.从LED数码管结构原理可知，为了显示字符，要为LED显示数码管提供显示段码，组成一个“8”字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED数码管的显示段码为1个字节.各段码位与显示段的对应关系如表2.2.
表2.2各段码位的对应关系
段码位
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
显示段
dp
g
f
e
d
c
b
a
需说明的是当用数据口连接LED数码管a～dp引脚时，不同的连接方法，各段码位与显示段有不同的对应关系.通常数据口的D0位与a段连接，D1位与b段连接，……D7位与dp段连接,如表1所示，表2.3为用于LED数码管显示的十六进制数和空白字符与P的显示段码.
根据AT89C2051单片机灌电流能力强，拉电流能力弱的特点，我们选用共阳数码管.将AT89C2051的P1.0～P1.7分别与共阳数码管的a～g及dp相连，高电平的位对应的LED数码管的段暗，低电平的位对应的LED数码管的段亮，这样，当P0口输出不同的段码，就可以控制数码管显示不同的字符.例如：
当P0口输出的段码为11000000，数码管显示的字符为0.
表2.3LED显示段码
字型
共阳极段码
共阴极段码
字型
共阳极段码
共阴极段码
0
C0H
3FH
9
90H
6FH
1
F9H
06H
A
88H
77H
2
A4H
5BH
B
83H
7CH
3
BOH
4FH
C
C6H
39H
4
99H
66H
D
A1H
5EH
5
92H
6DH
E
86H
79H
6
82H
7DH
F
84H
71H
7
F8H
07H
空白
FFH
00H
8
80H
7FH
P
8CH
73H
注：
（1）本表所列各字符的显示段码均为小数点不亮的情况.
（2）“空白”字符即没有任何显示.
数码管显示器有二种工作方式，即静态显示方式和动态扫描显示方式.为节省端口及降低功耗，本系统采用动态扫描显示方式.动态扫描显示方式需解决多位LED数码管的“段控”和“位控”问题，本电路的“段控”（即要显示的段码的控制）通过P0口实现；而每一位的公共端，即LED数码管的“位控”，则由P3口控制.这种连接方式由于多位字段线连在一起，因此，要想显示不同的内容，必然要采取轮流显示的方式，即在某一瞬间，只让其中的某一位的字位线处于选通状态，其它各位的字位线处于断开状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码.在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位则暗.在本系统中,字位线的选通与否是通过PNP三极管的导通与截止来控制,即三极管处于“开关”状态.
第3章软件设计
1.主程序
主程序功能主要是初始化、正常现实时间和判断功能转换键.流程图如图3.1所示.
图3.1主程序流程图
2.定时器T0中断服务程序
定时器T0用于时间计时.定时溢出中断周期可设为50ms，中断进入后，时钟计时累计20次（即1s）时，对秒计数单元进行加1操作.时钟计数单元在定义的6个单元70H～75H中，70H～71H存放秒数据，72H～73H存放分数据，74H～75H存放时数据.最大计时值为23小时59分59秒.在计数单元中采用十进制BCD码计数，秒、分、时之间满60进位.
3.显示子程序
数码管显示的数据放在内存单元70H～75H中，其中70H～71H存放秒数据，72H～73H]存放分数据，74H～75H存放时数据，每一单元内均为十进制BCD码.由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，显示用的十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM表中，显示时，先取出70H～75H中的某一地址中的数据，然后查表得对应的显示段码从P0口输出，P2口将对应的数码管位选中供电，就能显示该地址单元的数据值.
4.定时器T1中断服务程序
进行时间调整是，正在被调整的时间以闪烁的形式表现，定时器T1用于产生闪烁的时间间隔，每隔0.3s闪烁一次.
5.调时功能程序
通过按键K1来选择设置“小时”、“分钟”和“秒”.
通过“加”和“减”按键（K2、K3）来调整时间
6.延时程序
因为系统是动态显示，为了确保系统在有效显示时间范围内必须执行显示程序，所以使用延时程序.
7.结论
这次课程设计项目虽然是最简单的数字时钟设计，但用的技术和知识是源于课本又远远高于课本的，比如说AT89C51基本操作知识，汇编语言方面的知识等.
我负责的是软件设计的时间设置以及T1中断部分，运用到了按键部分以及定时器/计数器部分的知识.通过这次自己编写程序，使我摆脱了以往单纯的理论知识学习状态，并且在和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识.不过在这次课设中我也遇到了不少问题，实际操作时才发现课堂知识和实际运用还是有差距的，不过最终还是在老师或同学的帮助下一个一个解决了.
通过这次对课程设计，我也认识到自己对单片机应用方面的知识的贫乏，对于书本上的很多理论知识还不能灵活运用，有很多我们掌握的知识在等着我去学习，我会在以后的学习生活中弥补我所缺少的知识.同时还从中学到了一件很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化.此次的课程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，使自己掌握更多的技术能力.
8.参考文献
[1]杨忠义.单片机课程设计指导.北京：
清华大学出版社，2009.201～217
[2]靳达.单片机应用系统开发实例导航.北京：
人民邮电出版社，2004.1～37
[3]南建辉.MCS-51单片机原理及应用实例.北京：
清华大学出版社，2004.92～117
[4]刘海成.单片机及应用系统设计原理与实践.北京：
北京航天航空大学出版社，2009.129～180
附录
ORG0000H
AJMPMAINT；转主程序
NOP
ORG000BH
AJMPINT01；转定时器T0中断程序
NOP
ORG001BH
AJMPINT11；转定时器T1中断程序
NOP
MAINT：
MOVR0，#7FH；00H～7FH单元清零
CLRA
WZ1：
MOV@R0，A
DJNZR0，WZ1
MOVSP，#30H；置堆栈指针
MOV5AH，#0AH；放入“熄灭符”数据
MOVTMOD，#11H；设T0，T1为16位定时器
MOVTL0，#0B0H；置50ms定时初值
MOVTH0，#3CH
MOVTL1，#0B0H
MOVTH1，#3CH
SETBEA；开中断
SETBET0；允许T0中断
SETBTR0；启动T0
MOVR4，#14H；用于产生1s定时
MAINT1:
LCALLXSZCX；调用显示子程序
JNBP1.0，SJTZ0；功能键按下，进入调时程序
SJMPMAINT
******T0中断服务程序******
INT01：
PUSHACC；保护现场
PUSHPSW
CLRET0；关T0中断
CLRTR0；关定时器T0
MOVA，#0B7H；修正中断响应时间
ADDA，TL0
MOVTL0，A
MOVA，#3CH
ADDCA，TH0
SETBTR0；启动定时器T0
DJNZR4，INT0U；20次中断未到退出中断
AD1：
MOVR4，#14H；R4重新赋值
MOVR0，#51H；指向秒计时单元（50H，51H）
LCALLADD1；调用加1s程序
MOVA，R3；秒数据放入A
CLRC；清进位标志
CJNEA，#60H，AD2；小于60s吗
AD2：
JCINT0U；小于60s退出中断
CLRA；大于或等于60s，清秒计数单元
MOV@R0，A
DECR0
MOV@R0，A
MOVR0，#57H；指向分计时单元（56H，57H）
ACALLADD1；调用加1min程序
MOVA，R3；分数据放入A
CLRC
CJNEA，#60H，AD3；小于60min吗
AD3：
JCINT0U；小于60min退出中断
CLRA；大于或等于60min，清分计数单元
MOV@R0，A
DECR0
MOV@R0，A
升级会员 