数字钟电子稿.docx
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数字钟电子稿
摘要：
我们介绍了多功能数字钟的系统设计。
系统具有时间设置及显示、闹钟、温度显示等功能。
系统以AT89C52为核心，主要进行基于AT89C52低功耗MCU的字符型数字钟及其系统的研究。
系统带有数码管显示器，配合按键提供友好的用户界面，操作简单。
该数字钟能长期、连续、可靠、稳定的工作；同时还具有体积小、功耗低等特点，便于携带，使用方便。
系统软件设计包括单片机计算机两部分的编程。
计算机软件编程主要实现参数设置、串行口数据接收、指令发送以及数据的显示和存储，采用汇编语言编程。
单片机软件编程主要实现键盘、数码管显示等各模块的功能，采用汇编语言编程。
该系统通过定时计数器与计算机通信，计算机给单片机发指令实现数据采集及系统控制，并将数据实时地传回计算机。
关键词：
数字钟、数码管显示、定时计数器
Abstract:
Thispaperdescribesthedesignofamulti-functionddigitalclocksystem.Itasdisplayingandsettingtimeforclockandalarm,thissystemhasotherspecialfeaturessuchasdataprotectionatpowerfaillure.ThecorepartofthesystemisbasedonakingofadvancedMCU,AT89C52,thissystemmainlycarriesonlowpowerconsumeMCUthecharacterlisttypetheresearchofthedigitalclockanditssystemaccordingtotheAT89C52.Thesystemtakesliquidcrystaldisplay,matchingwithakeytoprovideamityofcustomerinterface,theoperationissimple,consecution,credibility,stablework;Stillhaveaphysicalvolumeinthemeantimesmall,thepowerconsumealowetc.characteristics,easytotake,theusageconvenience.Thesystemsoftwaredesignincludesasinglesliceaplaitdistancewithtwopartsofmachinecalculator.Thecalculatorsoftwareplaitdistancemainlycarriesoutaparameterconstitution,stringtogoapeople'sdatatoreceive,theinstructionsendoutanddataofmanifestationwithsaving,theadoptionVisualBasic.
Thatsystemgoesandcalculatorcorrespondencethroughastring,thecalculatorgivesingleslicemachinehairtheinstructioncarryoutadatatocollectandthesystemcontrol,andissolidthedatathegroundsendbackacalculator.
Keywords:
digitalclock,LCD,Alarm,
引言
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站,码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
目录
1方案论证6
1.1方案
（一）6
1.2方案
（二）6
2单片机设计的基本原理6
2.1软件时钟的基本原理6
2.2系统硬件电路的设计7
2.3.1主程序7
2.3.2数码管显示模块9
2.3.3定时计数器中断服务程序9
2.3.4按键处理模块9
3扩展功能9
4程序清单9
5元器件清单及功能介绍14
5.1元器件清单14
5.2元器件介绍15
6过程分析和结果15
6.1软件调试15
6.2硬件调试15
结束语16
1.对本课程的学习体会16
2.学习本课程后，希望增加的内容。
16
3.对代课老师的教学有何评价，并提出教学建议。
16
参考文献17
1方案论证
这次课程设计的题目是数字钟，对于这次课设，根据设计要求我们的方案有：
1.1方案
（一）
通过单片机内部的定时/计数器。
采用软件编程实现时钟计数，这种方法硬件线路简单，系统的功能与软件设计相关，通常用在对时间精度不高的的场合。
1.2方案
（二）
采用时钟芯片，它的功能强大，功能部件集成在芯片内部，自动产生时钟等相关功能。
硬件成本相当较高，软件编程简单。
通常用在对时间精度较高的的场合。
考虑到做出来的东西具有实用性，所用的集成片尽量少，成本尽可能的低，连接线路尽可能的简单，方便好用。
我们做的数字钟是采用方案一，采用C语言编程，主要采用集成片AT89C52和74LS08完成了此次设计。
2单片机设计的基本原理
2.1软件时钟的基本原理
软时钟是利用单片机内部的定时/计数器来实现的，它的处理过程如下：
首先设定单片机内部的一个定时/计数器工作于定时方式，对及其周期计数形成基准时间（若10ms），然后用另一个定时/计数器或软件计数的方法对基准时间计数形成秒（对10ms计数100次），秒计60次形成分，分计60次形成时，时计24次则计满一天。
然后通过数码管把它们的内容在相应的位置显示处理即可。
本设计数码管采用动态显示方法，线路相对简单，但需动态扫描，扫描频率要大于人眼视觉暂留频率（每秒24次），信息看起来才稳定。
译码方式可分为软件译码和硬件译码，软件译码通过译码程序查得显示信息的字段码；硬件译码通过硬件译码器得到显示信息的字段码，实际中通常采用软件译码。
在具体处理时，定时计数器采用中断方式工作，对时钟的形式在中断服务程序中实现。
在主程序中只需对定时计数器初始化、调用显示子程序和控制子程序。
另外，为了使用方便，设计了简单的按键，可以通过按键实现时、分的调整，这样在主程序中就加入了键盘设置子程序。
2.2系统硬件电路的设计
本系统的硬件主要包括单片机芯片、数码管显示、按键开关等电路，他的硬件电路如图2.1所示，单片机采用应用广泛的AT89C52，系统时钟采用12MHZ的晶振，3个数码管显示，采用共阳极七段式数码管，P0口为选码输出端,P2口为位选码输出端，按键开关设定了四个，通过P1口相连。
图2.1
2.3系统软件程序的设计
2.3.1主程序
主程序执行流程如图2.2所示，主程序先对显示单元和定时计数初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有键按下，则转入相应的功能程序。
否
否
是
否
是
否
否是
是
图2.2主程序流程图图2.3定时/计数器T0中断服务程序流程图
2.3.2数码管显示模块
本系统共用6个数码管,从右到左依次显示秒个位,秒十位,分个位,分十位,时个位,时十位。
数码管显示的信息用6个内存单元存放，这6个内存单元称为显示缓冲区，其中秒个位和秒十位，分个位和分十位，时个位和时十位分别由秒数据，分数据和时数据分拆得到。
在本系统中数码管显示采用软件译码动态显示。
2.3.3定时计数器中断服务程序
定时计数器用于时间计时。
选择方式1，重复定时，定时时间设为50ms,定时时间到则中断，在中断服务程序中，用一个定时计数器对50ms进行计数，计20次则对秒单元加一，秒单元加到60则对分单元加一，同时秒单元清零；分单元加为60则对时单元加一，同时分单元清零；时单元加到24则对时单元清零，标志一天时间计满。
在对各单元计数的同时，把他们的值放到存储单元的指定位置。
定时计数器T0中断服务程序如图2.3所示：
2.3.4按键处理模块
按键处理设置为：
没有按键时，时钟正常走时；当按下K0按键时，进入选择状态，时钟停止走时;按K1或K2按键可进行加一或减一操作；继续按K0键可分别进行时、分和秒的调整，最后按K3键将退出调整状态，时钟开始计时运行。
3扩展功能
该数字钟的扩展功能为整点报时，每到59分59秒时开始报时一声。
任意定一时间，到达所定时间发光二极管点亮。
4程序清单
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitP1_0=P1^0;
sbitP1_1=P1^1;
sbitP1_2=P1^2;
sbitP1_3=P1^3;
sbitP1_7=P1^7;
sbitP1_6=P1^6;
typedefstruct
{ucharhour;
ucharminute;
ucharsecond;
}time;
timenow={0,0,0};
timedingshi={0,0,0};
ucharcodenum_tab1[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04};
ucharcodenum_tab2[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阳极显示
ucharstate=0;
ucharcount=100;
ucharflag=0;//调整时间/定时的标志
ucharrecount=0;
ucharrecount1=0;
voiddelay（uinttime1）//延时子程序
{
inti;
intk;
for（i=0;ifor（k=0;k<100;k++）;
}
voiddisplay（timedisnum）//显示子程序
{
inthour_shi,hour_ge,min_shi,min_ge,sec_shi,sec_ge,i;
intnum[6]={0,0,0,0,0,0};
hour_shi=disnum.hour/10;
hour_ge=disnum.hour%10;
min_shi=disnum.minute/10;
min_ge=disnum.minute%10;
sec_shi=disnum.second/10;
sec_ge=disnum.second%10;
num[0]=hour_shi;
num[1]=hour_ge;
num[2]=min_shi;
num[3]=min_ge;
num[4]=sec_shi;
num[5]=sec_ge;
for（i=0;i<6;i++）
{
P2=num_tab1[i];
P0=num_tab2[num[i]];
delay
（1）;
}
}
voiddisplay_1（ucharwei,uchark）//显示子程序1
{
ucharwei1,wei2;
wei1=wei/10;
wei2=wei%10;
P2=num_tab1[k];
P0=num_tab2[wei1];
delay
（1）;
P2=num_tab1[k+1];
P0=num_tab2[wei2];
delay
（1）;
}
voidinterrupt_init（void）
{
EA=0;
TMOD=0x01;
TH0=0xd8;
TL0=0xf0;
IT0=1;
ET0=1;
EX0=1;
EA=1;
TR0=1;
}
voidinterrup0（void）interrupt0using3
{
uchari=0;
delay
（1）;
if（P1_0==0）//调时
{
if（flag==1）//定时的调节
{
state++;
if（state==9）
{state=0;}
}
else
{
TR0=0;
state++;
if（state==4）
{
state=0;
TR0=1;
}
}
}
if（P1_1==0）//加
{
switch（state）
{
case0:
break;
case1:
{
now.hour++;
if（now.hour==24）
now.hour=0;
break;
}
case2:
{
now.minute++;
if（now.minute==60）
now.minute=0;
break;
}
case3:
{
now.second++;
if（now.second==60）
now.second=0;
break;
}
case4:
break;
case5:
{
dingshi.hour++;
if（dingshi.hour==60）
dingshi.hour=0;
break;
}
case6:
{
dingshi.minute++;
if（dingshi.minute==60）
now.minute=0;
break;
}
case7:
{
dingshi.second++;
if（dingshi.second==60）
dingshi.second=0;
break;
}
case8:
break;
}
}
if（P1_2==0）//减
{
switch（state）
{
case0:
break;
case1:
{
if（now.hour==0）
now.hour=23;
else
now.hour--;
break;
}
case2:
{
if（now.minute==0）
now.minute=59;
else
now.minute--;
break;
}
case3:
{
if（now.second==0）
now.second=59;
else
now.second--;
break;
}
case4:
break;
case5:
{
if（dingshi.hour==0）
dingshi.hour=23;
else
dingshi.hour--;
break;
}
case6:
{
if（dingshi.minute==0）
now.minute=59;
else
dingshi.minute--;
break;
}
case7:
{
if（dingshi.second==0）
dingshi.second=59;
else
dingshi.second--;
break;
}
case8:
break;
}
}
if（P1_3==0）//定时/取消定时
{
if（flag==0）//定时
{
flag=1;
state=4;
}
else//取消定时
{
flag=0;
state=0;
dingshi.hour=0;
dingshi.minute=0;
dingshi.second=0;
}
}
}
voidinterrup1（void）interrupt1using3
{
TR0=0;
TH0=0xd8;
TL0=0xf0;
TR0=1;
if（count==0）
{
count=100;
now.second++;
if（now.second==60）
{
now.minute++;
now.second=0;
if（now.minute==60）
{
recount=（now.hour+1）*2;//整点提示
now.hour++;
now.minute=0;
if（now.hour==24）
{
now.hour=0;
}
}
}
if（flag==1）
{
if（dingshi.hour==now.hour&&dingshi.minute==now.minute&&dingshi.second==now.second）
recount1=18;
}
if（recount!
=0）
{
P1_7=~P1_7;
recount--;
}
else
{P1_7=0;}
if（recount1!
=0）
{
P1_6=~P1_6;
recount1--;
}
else
{P1_6=0;}
}
else
{
count--;
}
}
voidmain（void）
{
ucharj=0;
flag=0;
interrupt_init（）;//中断初始化
P1_6=0;
P1_7=0;
while
（1）
{
switch（state）
{
case0:
display（now）;break;
case1:
display_1（now.hour,0）;break;
case2:
display_1（now.minute,2）;break;
case3:
display_1（now.second,4）;break;
case4:
display（dingshi）;break;//显示定时初值00：
00：
00
case5:
display_1（dingshi.hour,0）;break;
case6:
display_1（dingshi.minute,2）;break;
case7:
display_1（dingshi.second,4）;break;
case8:
display（dingshi）;break;//显示定时时间
}
}
}
5元器件清单及功能介绍
5.1元器件清单
序号
名称
数量
元器件说明
1
AT89C52单片机
1个
2
晶振
1个
12MHZ
3
数码管
6个
共阳极
4
电阻
6个
510Ω
5
电容
2个
30pf
6
开关
4个
7
发光二极管
1个
8
三极管
1个
NPN型
9
与门
3个
74LS08
5.2元器件介绍
AT89C52芯片的内部结构及引脚
（1）电源及时钟引脚（4个）
VCC:
电源接入引脚;
VSS:
接地引脚;
XTAL1:
晶体振荡器接入的一个引脚（采用外部振荡时,此引脚接地）
XTAL2:
晶体振荡器接入的另一个引脚（采用外部振荡时,此引脚作为外部振荡信号的输入端）。
（2）控制线引脚（4个）
RST/VPD：
复位信号输入引脚/备用电源输入引脚
ALE/PROG：
地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚；
EA/VPP：
内外存储器选择引脚/片内EPROM（或FLASHROM）编程电压输入引脚；
PSEN：
外部程序存储器选通信号输出引脚。
（3）并行I/O引脚（32个，分成4个8位口）
P0.0—P0.7：
一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚；
P1.0—P1.7：
一般I/O口引脚；
P2.0—P2.7：
一般I/O口引脚或高位地址总线引脚；
P3.0—P3.7：
一般I/O口引脚或第二功能引脚。
6过程分析和结果
6.1软件调试
在调试中遇到了很多问题。
刚开始将程序输入后，无法执行。
发现很多处错误，而使程序无法执行。
改正后，重新执行程序。
可以正确的显示时间。
但当达到整点时，时钟不能正常报时。
按Ctrl+C退出后，检查程序。
经仔细分析，发现报时子程序出错；及时修改之后，程序调试正确。
在单片机仿真软件运行后，数码管从左至右按照“时：
分：
秒”的格式显示“XX：
XX：
XX”，并且秒位以每秒递增1的速度变化，即完成数字电子钟的正常显示。
并到达整点时进行长达1秒的报时；到达定时时间后发光二极管点亮。
6.2硬件调试
焊接电路完成后，将程序烧入AT89C52芯片中，插入5V电源后调试，无现象出现。
我们仔细检查电路后发现有几处电路连接错误，经重新接线后再次调试时间正常走时，扩展功能报时不能正常运行。
结束语
1.对本课程的学习体会
通过本次课程设计，我们进一步理解了所学的相关可编程芯片的原理、内部结构、使用方法等，学会了相关可编程芯片实际应用以及编程的方法。
在老师的指导帮助下，顺利完成了该硬件、软件的设计、调试等工作。
通过课程设计，我有了很大的收获。
在调试程序过程中，使我们的编程与调试程序的能力得到了锻炼，同时理解了汇编、计算机所组成原理以及接口技术这三门课程之间的联系与融合渗透，也使我体会到学习计算机接口技术的乐趣。
2.学习本课程后，希望增加的内容。
希望老师能给我们讲解更多有关单片机的知识，对各种片子的功能做更广泛的讲解，不要只讲它的少部分功能，在平时的课堂练习中对片子的功能测试应多样化，不该只测试单一的片子管脚接法。
在课堂上更多的涉及与当今社会有关的知识。
3.对代课老师的教学有何评价，并提出教学建议。
评价：
在平时的课堂上潘老师给了我们一堂又一堂的精彩讲解，不仅教给了我们许多书本上的知识，同时也教会了我们如何做人做事，在我们枯燥无味的学习生活中增添了不少乐趣。
潘老师的耐心也令人感动，一次不会讲两次，两次不会讲三次，从没有厌烦的表情。
教学建议：
建议老师不要太过相信我们的能力，毕竟我们都是刚接触这些实物性的东西，有很多问题都不太了解，希望老师应多指导一下课设类的题目，避免我
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