项目二 电子时钟制作工作页.docx

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项目二电子时钟制作工作页

电子时钟制作

课程目标

1.能根据给定任务，明确项目任务和任务要求。

2.能根据原理图，设计布线图。

3.能独立规范使用仪器仪表与工具。

4.能独立进行系统电路设计、安装、编程调试，通过验收，填写验收表格，并签字确认。

5.能按照企业管理制度，确定填写维修记录并归档，确保记录的可追溯性，为以后维修提供参考资料。

6.工作过程中能自觉遵守作业规范。

7.能自觉清理场地、归置物品。

建议课时48

情景描述

本项目的最终目标是设计一个用单片机作为控制核心，以数码管为显示的电子时钟系统。

任务要求

电子钟由电路和程序两部分组成。

可以进行时、分、秒显示；通过按键可以进行时、分、秒调整等功能。

从硬件上看，它主要由以下部分组成:

数码管显示器、按键输入、外围电路等器件。

能够实现数字输入、数字更改等功能。

通过本项目的学习。

熟悉单片机的输入与输出控制的键盘与显示接口技术；中断、定时、按键等技术。

熟悉数码管、按键、蜂鸣器等器件。

任务内容

任务一秒表的设计与制作

任务二按键变数的设计与制作

任务三电子钟的设计与制作

任务一秒表的设计与制作

学习目标

通过学习任务一，熟悉单片机的数码管显示技术等。

任务描述

秒表的设计与制作由电路和程序构成。

从硬件上看，它主要由:

最小系统、数码管等器件组成。

能够实现数码管的显示，显示范围是00–59，程序上涉及计数、中断、定时的编写。

学习地点单片机实训室

课时16

学习过程

（一）技能要点

1、硬件电路制作

电路原理图

2、元器件清单

代    号

名    称

实  物  图

规    格

R1/R2

电阻

2k/200

RP1

排阻

8×1K

C1、C2

瓷介电容

30pF

C3

电解电容

22μF

S1

轻触按键

CY

晶振

12MHz

IC1

单片机

AT89C52

IC插座

40脚

VD1

数码管

四位一体共阴数码管

3、数码管简介

数码管分共阴和共阳二种

4、数码管引脚图

1）一体数码管的管脚图

一体数码管，其内部段已相互连接好。

我们的任务就是找出管脚所对应的数码管的段和位。

2）二位一体数码管的管脚图

二位一体数码管，有用的是二个位选，八个段选共十个管脚。

型号不同管脚图不一样。

用万用表来测，把万用表打到检验二极管的那一档，先找到两个公共端，共阳的公共端接正极，用万用表负极在各段上试，得出abcdefghdp引脚。

二位一体数码管的引脚特点，其A-11B-7C-4D-2E-1F-10G-5DP-3其中12-9为公共端。

3）三位一体数码管的管脚图

三位一体数码管，有三个位选，八个段选共十一个管脚。

型号不同管脚图不一样。

三位一体数码管的引脚特点，其A-11 B-7 C-4 D-2 E-1 F-10 G-5  DP-3其中9-8-6为公共端。

4）四位一体数码管的管脚图

四位一体数码管，有四个位选，八个段选共十二个管脚。

型号不同管脚图不一样。

引脚大致如图所示（正面朝自己，小数点在下方）。

a、b、c、d、e、f、g、dP为段引脚，1、2、3、4分别表示四个数码管的位

                。

。

。

。

。

。

                1  a    f    2  3  b

                。

。

。

。

。

。

                e  d  dp  c  g  4  

即：

12-9-8-6为公共端，A-11 B-7 C-4 D-2 E-1 F-10 G-5  DP-3

5、数码管的检测

数码管的共阴与共阳的区分

识别是共阴型的还是共阳型的数码管，可以通过测量它的管脚，找公共共阴和公共共阳：

首先，我们找个电源（3到5伏）和1个1K（几百欧的也行）的电阻，电源串接电阻后和地接在任意2个脚上，组合有很多，但总有数码管的一段会发光，找到一个然后地不动，电源（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果其他段（一般是7段，一个点）也亮，那它就是共阴的了。

相反电源不动，地逐个碰剩下的脚，如果其他段（一般是7段，一个点）也亮，那它就是共阳的。

直接用万用表，同测试普通半导体二极管一样。

注意!

万用表应放在R×10K档，因为R×1K档测不出数码管的正反向电阻值。

对于共阴极的数码管，红表笔接数码管的“-”，黑表笔分别接其他各脚。

测共阳极的数码管时，黑表笔接数码管的“+”，红表笔接其他各脚。

红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。

（二）程序编写

1、程序编写

#include//头文件

#defineucharunsignedchar//声明变量

#defineuintunsignedint

ucharcnt,miao_ge,miao_shi;//计数变量

Ucharcodeledcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71};//0-F

ucharcodeledwei[]={0XFE,0XFD,0XFB,0XF7,0XEF,0XDF,0XBF,0X7F};//位码

voiddelay（uintz）//延时函数

{

while（z--）;

}

voidled（ucharduan,wei）

{

P2=ledwei[wei];//P2口为段码显示

P0=ledcode[duan];//P0口为位码显示

}

voidtimer0（）interrupt1//定时中断子程序

{

TH0=0x3C;//给定时器赋初值50ms

TL0=0xB0;

cnt++;//中断一次加一

}

voidmain（）//主程序

{

ucharmiao;//初始化

TMOD=0x01;//设置定时器0工作方式1

TH0=0x3C;//50ms定时

TL0=0xB0;

EA=1;//开总中断

ET0=1;//开定时/计数期0中断

TR0=1;//启动定时/计数期0

while

（1）//循环

{

if（cnt==20）//计数

{

cnt=0;//中断标志位0

miao++;

if（miao==60）//满60变为0

{

miao=0;

}

}

miao_ge=miao%10;

miao_shi=miao/10;

led（miao_ge,7）;//第8个数吗管

delay（500）;//延时

led（miao_shi,6）;//第7个数吗管

delay（500）;//延时

}

}

2、程序仿真

3、烧写芯片

（三）秒表制作要点

1）根据自己设计的电路图，完成焊接与组装任务。

焊接注意事项：

（1）元件的成形，电阻采用卧式安装法。

（2）数码管注意方向和管脚。

（3）所有集成电路先装IC座，严禁将IC直接焊接在电路板上。

（4）排阻注意第一脚的位置。

（5）按键注意方向。

2）程序设计。

程序设计训练步骤：

（1）八位数码管的静、动态扫描显示程序设计与调试。

（2）定时/计数器、中断控制程序的设计与调试。

（3）定时器和数码管显示的综合程序设计与调试。

知识要点：

1．数码管简介

（1）静态显示

静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。

优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多。

（2）数码管动态显示

利用发光二极管的余辉效应和人眼的视觉暂留效应，通过分时轮流控制各个数码管的位选端，使各个数码管轮流受控显示。

动态扫描频率太低，LED数码管将出现闪烁现象；频率太高，由于每个LED数码管点亮的时间太短，LED数码管的亮度太低，无法看清。

因此，在编程时，常采用调用延时子程序来达到要求的保持时间，一般取几毫秒为宜。

（3）显示字形码

显示字符

字形

共    阳    极

共    阴    极

dp

g

f

e

d

c

b

a

字形码

dp

g

f

e

d

c

b

a

字形码

0

1

1

0

0

0

0

0

0

C0H

0

0

1

1

1

1

1

1

3FH

1

1

1

1

1

1

0

0

1

F9H

0

0

0

0

0

1

1

0

06H

2

1

0

1

0

0

1

0

0

A4H

0

1

0

1

1

0

1

1

5BH

3

1

0

1

1

0

0

0

0

B0H

0

1

0

0

1

1

1

1

4FH

4

1

0

0

1

1

0

0

1

99H

0

1

1

0

0

1

1

0

66H

5

1

0

0

1

0

0

1

0

92H

0

1

1

0

1

1

0

1

6DH

6

1

0

0

0

0

0

1

0

82H

0

1

1

1

1

1

0

1

7DH

7

1

1

1

1

1

0

0

0

F8H

0

0

0

0

0

1

1

1

07H

8

1

0

0

0

0

0

0

0

80H

0

1

1

1

1

1

1

1

7FH

9

1

0

0

1

0

0

0

0

90H

0

1

1

0

1

1

1

1

6FH

熄灭

1

1

1

1

1

1

1

1

FFH

0

0

0

0

0

0

0

0

00H

2.定时、计数的概念

（1）计数概念

（2）计数器的容量

（3）定时

（4）溢出

（5）任意定时及计数的方法

3.定时/计数器概述

（1）定时/计数器的方式控制字

TMOD位 

D7 

D6

D5 

D4 

D3 

D2 

D1 

D0

位名称 

GATE 

C/T

M1 

M0

GATE 

C/T

M1 

M0 

功能 

门控位 

定时/计数方式选择 

工作方式选择 

门控位

定时/计数方式选择

工作方式选择 

高4位控制定时器/计数器1 

低4位控制定时器/计数器0 

（2）定时/计数器的4种工作方式

①工作方式0。

定时/计数器的工作方式0称为13位定时/计数方式。

它由TL的低5位和TH的8位构成13位的计数器，TL的高3位未用。

②工作方式1。

工作方式1是16位的定时/计数方式，M1M0为01，其他特性与工作方式0相同。

③工作方式2。

工作方式2是16位加法计数器，TH0和TL0具有不同功能，其中，TL0是8位计数器，TH0是重置初值的8位缓冲器。

方式2具有初值自动装入功能，每当计数溢出，就会打开高、低8位之间的开关，预置数进入低8位。

这是由硬件自动完成的，不需要由人工干预。

④工作方式3。

定时/计数器工作于方式3时，定时器T0被分解成两个独立的8位计数器TL0和TH0。

（3）三种工作方式定时时间的比较

晶振频率fosc=12MHz

方式0（13位）：

8192us

方式1（16位）：

65536us

方式2（8位）：

256us

当晶振频率为12M时最长定时时间为65.536ms，怎样才能实现1秒定时。

（2）定时/计数器的编程和应用

例1用定时器1方式0实现1s的延时。

解：

因方式0采用13位计数器，其最大定时时间为：

8192×1s=8.192ms，因此，定时时间不可能像方式1一样选择50ms，但可选择定时时间为5ms，再循环200次。

定时时间选定后，再确定计数值为5000，则定时器1的初值为：

X=M−计数值=8192−5000=3192=C78H=0110001111000B

因13位计数器中TL1的高3位未用，应填写0，TH1占高8位，所以，X的实际填写值应为：

X=0110001100011000B=6318H

即TH1=63H，TL1=18H，又因采用方式0定时，故TMOD=00H。

例2利用T0方式0产生1ms的定时，在P1.0端口上输出周期为2ms的方波。

设晶振频率为6MHz。

解：

要在P1.0得到周期为2ms的方波，只要使P1.0端口每隔1ms取反一次即可。

①设置T0的方式字。

T0的方式字为：

TMOD＝00H。

TMOD.0、TMOD.1M1M0=00，T0工作在方式0；

TMOD.2=0，T0为定时状态；

TMOD.3GATE=0，表示计数不受控制；

TMOD.4～TMOD.7可为任意字，因不用T1，这里均取“0”值。

②计算1ms定时T0的初值。

晶振频率为6MHz，则机器周期为2μs，设T0的初值为X，则：

（213 − X）×2×10−6=1×10−3，这样X＝7692D＝1111000001100B＝0F00CH。

因此，TH0的初值为F0H，TL0的初值为0CH。

③编程。

能力拓展

1、到计时秒表的设计与制作

2、8只数码管显示不同的数字设计与制作

3、8只数码管滚动显示数字（移位显示）设计与制作

任务二按键变数的设计与制作

学习目标

通过学习任务二，熟悉单片机的按键控制技术等。

任务描述

按键变数的设计与制作由电路和程序构成。

从硬件上看，它主要由:

最小系统、数码管、按键等器件组成。

本任务为使用三个独立按键，按下按键A使数字变大，按下按键B使数字变小，按下按键C清零。

要求使用按键识别方法、按键抖动消除等技术。

学习地点单片机实训室

课时16

学习过程

（一）技能要点

1、硬件电路制作

电路原理图

2、元器件清单

代    号

名    称

实  物  图

规    格

R1/R2

电阻

2k/200

RP1

排阻

8×1K

C1、C2

瓷介电容

30pF

C3

电解电容

22μF

S1、S2、S3、S4

轻触按键

CY

晶振

12MHz

IC1

单片机

AT89C52

IC插座

40脚

VD1

数码管

四位一体共阴数码管

（3）按键简介

按键简单的说就是一个开关。

按键根据结构可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。

目前，单片机系统中最常见的是触点式开关按键。

（4）按键的检测

直接用万用表，R×1电阻挡，检测按键的通断即可。

（二）程序编写

1、程序编写

#include//头文件

unsignedcharNumb;//定义变量

voiddelay10ms（void）//延时10ms

{

unsignedchari,j;

for（i=20;i>0;i--）

for（j=248;j>0;j--）;

}

voiddelay02s（void）//延时0.2s

{

unsignedchari;

for（i=20;i>0;i--）

{

delay10ms（）;//调用延时10ms

}

}

voidmain（void）//主程序

{

while

（1）

{

if（P3_7==0）

{

delay10ms（）;

if（P3_7==0）

{

Numb++;

if（Numb==4）

{

Numb=0;

}

while（P3_7==0）;

}

}

switch（Numb）//提供四种选择

{

case0:

P1_0=~P1_0;

delay02s（）;

break;

case1:

P1_1=~P1_1;

delay02s（）;

break;

case2:

P1_2=~P1_2;

delay02s（）;

break;

case3:

P1_3=~P1_3;

delay02s（）;

break;

}

}

}

2、程序仿真

3、烧写芯片

（三）按键变数制作要点

1）根据自己设计的电路图，完成焊接与组装任务。

焊接注意事项：

（1）元件的成形，电阻采用卧式安装法。

（2）数码管注意方向和管脚。

（3）所有集成电路先装IC座，严禁将IC直接焊接在电路板上。

（4）排阻注意第一脚的位置。

（5）按键注意方向。

2）程序设计。

程序设计训练步骤：

（1）独立按键程序设计与调试。

（2）矩阵按键程序设计与调试。

（3）数码管显示、按键控制的综合程序设计与调试。

知识要点

1、独立式键盘

单独按键键盘很简单：

只需要测试与按键相连接口线的电平即可。

如果是高电平则没有被按下；如果是低电平则该按键被按下。

2、行列式键盘

单个按键在键盘上的结构

（1）．行列式键盘工作原理

行列式键盘电路原理如上图所示。

按键设置在行列式交点上，行列线分别连接到按键开关的两端。

当行线通过上拉电阻接+5伏时，被钳位在高电平状态。

键盘中有无按键按下是由列线送入全扫描字、行线读入行线状态来判断的。

键盘中哪一个键按下可由列线逐列置低电平后，检查行输入状态来判断。

（2）行列式键盘工作过程

A判断有没有键被按下

B键盘抖动的消除

C键盘按下键的辨认

D键盘松开的等待

A判断案键的按下

首先判断是否有按键动作

P10、P11、P12三线有上拉电阻，平时高电平

输出P13、P14、P15、P16低电平，

如果没有键盘按下，P10、P11、P12仍高电平

如果有键盘按下，P10、P11、P12就有低电平出现

B机械按键的抖动消除

抖动现象：

按键按下过程，列线的状态如下

按下按键前，列线为高电平松开按键之后

按键按下与送开后，列线处于抖动的不稳定状态

根据机械键盘的特性，抖动的时间在10—30毫秒之间

所以，一般在判断到有可能是按键按下之后，再延时10—30毫秒，再判断，这时已经是键盘按下的稳定时期。

——没有抖动了！

！

下面的事情就是判断是哪个键被按下了

C判断是哪个按键被按下

一行一行地扫描：

什么叫扫描？

送出低电平给行线，再判断列线状态比如：

P13低电平，如果P11被检测到也是低则说明在P13与P11的交叉点上的按键，被按下了！

！

四行全扫一遍，就得到全部情况

D等待按键松开

原因：

如果按键没有松开就退出程序则又检测到有按键被按下了，如果等松开再退出，则只得到唯一一个被按下的按键值。

3、键盘工作方式

键盘的工作方式：

编程扫描方式、定时扫描方式、中断扫描方式三种。

在键盘扫描子程序中完成下述几个功能。

（1）判断键盘上有无键按下

（2）去键的机械抖动影响。

（3）求按下键的键号。

（4）键闭合一次仅进行一次键功能操作

中断式

查询式

中断方式键盘接口

能力拓展

1、个位数的加减乘除计算器的设计与制作

2、密码锁的设计与制作

任务三电子钟的设计与制作

学习目标

通过学习任务三，熟悉单片机输入与输出控制技术等。

任务描述

电子钟的设计与制作由电路和程序构成。

从硬件上看，电子钟采用八位数码管显示，能够显示小时，分钟和秒，用三个按键来调整时、分、和秒，你还可以增加定时闹钟等功能。

涉及数码管显示的方法、独立式按键识别、计时和中断处理方法等。

学习地点单片机实训室

课时16

学习过程

（一）技能要点

1、硬件电路制作

2、元器件清单

代    号

名    称

实  物  图

规    格

R1/R2

电阻

2k/200

RP1

排阻

8×1K

C1、C2

瓷介电容

30pF

C3

电解电容

22μF

S1、S2、S3、S4

轻触按键

CY

晶振

12MHz

IC1

单片机

AT89C52

IC插座

40脚

VD1

数码管

四位一体共阴数码管

（二）程序编写

#include

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitkey1=P3^5;

sbitkey2=P3^6;

sbitkey3=P3^7;

//sbitbuzzer=P3^0;

ucharcnt,shi,fen,miao,shi_shi,shi_ge,fen_shi,fen_ge,miao_shi,miao_ge;

ucharcodeledcode[]={

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71,0x40};//共阴dp~a

//ucharcodeledcode[]={0xFC,0x60,0xDA,0xF2,0x66,0xB6,0xBE,0xE0,0xFE,0xF6,0x40};//共阴a~dp

//ucharcodeledcode[]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49,0x41,0x1F,0x01,0x09,0x40};//共阳a~dp

//ucharcodeledcode[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x40};//共阳dp~a

ucharcodeledwei[]={0XEF,0XDF,0XBF,0X7F,0XFE,0XFD,0XFB,0XF7};

voiddelay（uintz）

{

while（z--）;

}

voidled（ucharduan,wei）

{

P2=ledwei[wei];

P0=ledcode[duan];

}

voidtimer0（）interrupt1

{

TH0=0x3C;//50ms定时

TL0=0xB0;

cnt++;

if（cnt==20）

{

cnt=0;

miao++;

if（miao==60）

{

miao=0;

fen++;

if（fen==60）

{

fen=0;

shi++;

if（shi==24）

{

shi=0;

}

}

}

}

if（key1==0）//调秒按键

{