数码管电子时钟.docx
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数码管电子时钟
目录
第一章概述1
1.1课题的要求1
1.2课题的目的及意义1
第二章系统总体方案设计2
2.1总体设计框图2
2.1功能键电路设计框图2
第三章系统硬件设计3
3.1单片机的选择3
3.2时钟电路设计3
3.3LED显示电路设计3
3.4蜂鸣器电路设计5
3.5晶振电路和上电复位5
第四章软件设计及调试6
4.1具体程序设计分析6
4.2主程序6
4.3时钟程序7
4.4按键扫描程序7
第五章系统仿真与使用说明8
5.1系统仿真8
5.2使用说明9
总结与体会10
参考文献11
附录A系统原理图12
附录B程序代码13
第一章概述
1.1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，是人民日常生活不可缺少的工具。
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。
1.2课题设计的要求
本课题要求以单片机为核心设计一个电子时钟，要求开机时显示00:
00:
00的时间开始计时，能对分、时、秒进行调节，具有复位功能。
1.3课题设计的目的及意义
课题设计的目的：
1）掌握用51单片机控制LED数码管显示字符的方法和驱动方法。
2）掌握用单片机进行显示系统开发的方法。
3）掌握单片机软件、硬件调试技术。
课题设计的意义：
通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。
第二章系统总体方案设计
2.1电路设计框图
2.2功能键电路
第三章系统硬件设计
3.1单片机的选择
采用STC89C52RC单片机作为硬件核心，该单片机指令代码完全兼容传统的8051单片机。
STC89C52RC的工作电压为5.5-3.4V，
工作频率范围0-80MHz，程序存储器flash容量为8KB，随机存储器RAM空间为512字节，完全满足设计电子时钟的要求。
3.2时钟电路设计
74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。
74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。
当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由B向A传输；（接收）
DIR=“1”，信号由A向B传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。
由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。
P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。
8051的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入（P0.1←D1），其它时间处于输出（P0.1→D1）
图3.174LS245芯片
3.3LED显示电路设计
将数个二极管按一定的规律进行组合，就可以得到LED显示器。
它由发光二极管构成显示字段，每段由一个或几个发同种颜色的发光二极管构成。
如图1-1所示，将a~g,dp表示是的8个发光二极管的某一端连接到一起，而另一端作为控制信号的输入端，当正极引脚连接到一起时，就行成图（b）所示的共阳极数码管；反之，当负极引脚连接到一起时，形成图（a）所示的共阴极数码管。
图3.2数码管接法
共阴极数码管：
当公共连接点接地（低电平），而控制某段输入信号为高电平时，该段就会被点亮；共阳极数码管则与之相反。
图3.3数码管显示
图3.4驱动电路
3.4蜂鸣器电路设计
图3.5蜂鸣器电路图
每按一次功能键蜂鸣器都会发出一次响声（P23为低电平时蜂鸣器接通）。
3.5晶振电路和上电复位
图3.6晶振电路
图3.7上电复位电路
第四章软件设计与调试
4.1具体程序设计分析
本设计要求显示的时间为时、分、秒，并且都用两位数码管来实现显示。
因此，具体设计程序时，应尽可能多用一些子程序与数据暂存寄存器单元。
本程序设计中，在主程序之外，可以设置时间值显示子程序，按键情况扫描子程序，蜂鸣器子程序，50ms定时中断子程序以及1ms延时子程序等多个小型的子程序。
4.2主程序
一般而言，编写一个能运行在操作系统上的程序，都需要一个主函数。
主函数意味着建立一个独立进程，且该进程成为了程序的入口，对其它各函数（在某些OOP语言里称作方法，比如Java）进行调用，当然其它被调用函数也可以再去调用更多函数.......这样整个程序的运行轨迹就像一种栈，有时我们称之为调用栈。
主函数既是程序的入口，又是程序的出口，通常我们还可以指定一个exitcode再退出，以表明程序最后的结果是什么样的。
由于主函数肩负着入口和出口的重任，所以最好不要把太多的细节方面的逻辑直接放在主函数内，这样不利于维护和扩展。
主函数应该尽量简洁，图4.1主函数
具体的实现细节应该封装到被调用的子函数里面去。
此系统的主函数只包含初始化函数init（）,时钟函数conv（）和按键扫描函数keyscan（）。
4.3时钟程序
图4.2时钟函数
4.4按键扫描程序
SECOND、MINUTE、HOUR3个键分别对秒、分、时加1，OFF/ON键关闭或开启调时功能；SESET是复位键。
第五章系统仿真与使用说明
5.1系统仿真
本设计是在Proteus环境下进行仿真的，仿真所用到的器件有：
单片机AT89C51，蜂鸣器，6位数码管，一些电阻，电容，三极管，电解电容等。
仿真结果如下：
开机时，时间显示为00.00.00。
图5.1初始时刻时间
RESET每按一次便复位一次，仿真如下：
图5.2复位前时间
图5.3复位后时间
SECOND、MINUTE、HOUR3个键每按一次分别对秒、分、时加1，秒、分变为59后再加1变为0，时变为23后再按HOUR键变为0；当按键次数为双数时不可以对时钟进行调整。
5.2使用说明
系统由单片机最小系统、74LS245芯片、显示电路、复位电路、时钟电路、按键等组成。
本电路是由STC89C52RC单片机为控制核心，具有与8051系列单片机完全兼容，程序加密等功能，8KB字节可编程闪存，工作电压范围为2.7～6V，全静态工作频率为0～24MHZ；时间调整按钮为四个，可以调节分、时、秒和暂停；复位电路是10K电阻构成的上电自动复位。
将编好的程序输入单片机，用计时器T0计时，每50ms计时一次20次为1s，时钟的显示是24小时显示，即显示00时至23时；分钟的显示是60分，即显示00分到59分，当满59分要没第60分钟时，显示内容为00，而同时使时钟显示值加1；秒钟的显示是60秒，即显示00秒到59秒，当满59秒要没第60秒钟时，显示内容为00，而同时使分钟显示值加1。
要实现几个时间显示值的按键可调，就应该在程序中置有对应的查询指令，以便在有相关的按键动作时，系统及时做出反应。
另外，由于有三个时间显示内容需要分别调整，在查询及响应这三个按键动作的顺序方面，程序设计中也应有相应的设置。
SECOND、MINUTE、HOUR3个键分别对秒、分、时加1，OFF/ON键关闭或开启调时功能；SESET是复位键。
总结与体会
本次的课程设计题目是电子时钟，这个课题有一定的发挥性，如果有兴趣以及能力的同学，是可以同时实现很多实际生活中可能会用到的功能，但是对于我来说，我只能尽自己的努力做到最好。
这次设计主要用到了STC89C52单片机、按键和蜂鸣器。
在焊接电路板的时候，想到之前也做过需要焊电路板的电工实习，因为马虎和不认真，焊错了很多地方，导致后续工作很难展开，所以这次特别的认真的和小心，进过多次确认后，才动手开始焊。
中途遇到板子上一个10K的电阻没有提供，于是在老师的确认下，我们更换为2K的进行替代。
在写程序的过程中很多都用的是模块函数在用到C语言的时候比较低级的错误还是会有的。
例如在if语句中俩句的时候没有加{}导致程序无法编译。
C语言还需要加强学习。
在写长程序的时候在后面加上必要的标注是很重要的。
如果不加等写完后就很难读懂自己写的程序。
在电路设计的时候总要先用仿真，仿真成功之后才实际调试硬件实物的。
但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，在实际调试中有着各种各样的条件制约着。
而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。
所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。
比如，在仿真的时候，仿真软件的数码管是共阳极的，但是我却没有注意到，实物上数码管是共阴极的，所以导致第一次调试的时候，无论如何数码管也不显示任何数值，在同学们的讨论以及帮助下，最后才发现原来问题出在这里。
最后，我们还是要在每一次课设中熟悉它的原理以后，才能少走些弯路成功的完成作品。
从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高。
这就是我在这次课程设计中的最大收获。
参考文献
[1]《单片机原理及应用》王迎旭主编机械工业出版社2012年
[2]《51系列单片机应用与实践教程》周向红编北航出版社2008年
[5]《智能化集成温度传感器原理与应用》沙占友编机械工业出版社2002年
[6]《微型计算机原理与接口技术》吴秀清编中国科学技术出版社2001年
[7]《微型计算机接口技术及应用》刘乐善编华中理工大学出版社2000年
[8]《单片机实用技术问答》谢宜仁主编人民邮电出版社2002年
附录A系统原理图
附录B程序清单
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharcodetab[]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
ucharcodetab1[]=
{0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};
ucharcodeACT[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
uchardeda,sec,min,hour;
ucharcnt,num;
sbitbeep=P2^3;//蜂鸣器
sbits1=P3^0;//秒加1键
sbits2=P3^1;//分加1键
sbits3=P3^2;//时加1键
sbits4=P3^3;//暂停键
sbits5=P3^4;//复位键
sbitP0_7=P0^7;
voiddelay（uintz）//延时zms程序
{
uintm,n;
for（m=z;m>0;m--）
for（n=110;n>0;n--）;
}
voiddic（）//蜂鸣器发声函数
{
beep=0;
delay（0）;
beep=1;
}
voidinit（）//初始化函数
{
TMOD=0x11;
TH0=-（50000/256）;
TL0=-（50000%256）;
ET0=1;
TR0=1;
TH1=-（1000/256）;
TL1=-（1000%256）;
ET1=1;
TR1=1;
EA=1;
}
voidtime0（）interrupt1//定时器方式1
{
TH0=-（50000/256）;
TL0=-（50000%256）;
deda++;
}
voidtime1（）interrupt3//段选、位选函数
{
TH1=-（1000/256）;
TL1=-（1000%256）;
if（++cnt>5）cnt=0;
switch（cnt）
{
case0:
P1=ACT[7];P0=tab[sec%10];delay（5）;break;
case1:
P1=ACT[6];P0=tab[sec/10];delay（5）;break;
case2:
P1=ACT[5];if（deda>10）P0=tab1[min%10];
elseP0=tab[min%10];delay（5）;delay（5）;break;
case3:
P1=ACT[4];P0=tab[min/10];delay（5）;break;
case4:
P1=ACT[3];P0=tab1[hour%10];delay（5）;break;
case5:
P1=ACT[2];P0=tab[hour/10];delay（5）;break;
default:
break;
}
}
voidconv（）//时钟函数
{
if（deda>=20）{deda=0;sec++;}
if（sec>=60）{sec=0;min++;}
if（min>=60）{min=0;hour++;}
if（hour>=24）{hour=0;}
}
voidkeyscan（）//按键扫描函数
{
if（s1==0）
{
while（!
s1）;
dic（）;
if（++sec>59）sec=0;
}
if（s2==0）
{
while（!
s2）;
dic（）;
if（++min>59）min=0;
}
if（s3==0）
{
while（!
s3）;
dic（）;
if（++hour>23）hour=0;
}
if（s4==0）
{
while（!
s4）;
dic（）;
num++;
TR0=0;
if（num>1）{num=0;TR0=1;}
}
if（s5==0）
{
while（!
s5）;
dic（）;
sec=0;min=0;hour=0;
}
}
voidmain（）//主函数
{
init（）;
while
（1）
{
conv（）;
keyscan（）;
}
}
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案合理性与创造性（10%）
开发板焊接及其调试完成情况*（10%）
硬件设计或软件编程完成情况（20%）
硬件测试或软件调试结果*（10%）
设计说明书质量（20%）
答辩情况（10%）
完成任务情况（10%）
独立工作能力（10%）
出勤情况（10%）
综合评分
电气信息学院课程设计评分表
指导教师签名：
________________
日期：
________________
注：
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）
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