数字电子时钟.docx

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数字电子时钟

重庆机电职业技术学院

实训报告

设计名称：

单片机原理与应用实训

题目：

数字电子时钟

学生姓名：

000000

专业：

机电一体化技术

班级：

2010级1班

学号：

11111111111111

指导教师：

00000000

日期：

2012年6月5日

重庆机电职业技术学院

实训任务书

机电一体化技术专业2010年级1班

一、设计题目

数字电子时钟设计

二、主要内容

1、利用CPU的定时器定时，设计一个电子时钟，使七段数码管输出记时值，格式如下：

XXXXXX由左向右分别为：

时、分、秒

2、利用蜂鸣器实现整点报时功能

3、利用AN1~AN4实现时，分的分别加减。

三、具体要求

1、硬件电路实验连线板上已经接好，无需另外接线。

①本次实训中要把跳线JP1（板子右上角，LED灯正上方）跳到DIG上，J23（在黄色继电器右上方）接到右端。

②本次实训中要把跳线J9（紧贴51插座右方，蜂鸣器下方，RST复位键上方）跳到右端

③本实训设计要把跳线J6跳到AN端，AN1（P0.0）~AN4（P0.4），J6在51插座右下方，4×4键盘左上方。

2、实训说明

①与定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。

TMOD用于设置定时器／计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。

TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。

本实训中用定时器T0产生1秒钟基本时间单位，本系统fosc=11.0592MHz，当定时器T0工作在方式1（16位）时，最大定时时间为：

216*0.9216μs=60397.9776μs

再利用软件记数,当T0中断17次时，所用时间为

60397.9776*17=1026765.6192μs≈1s

因此在T0中断处理程序中，要判断中断次数是否到17次，若不到17次，则只使中断次数加1，然后返回，若到了17次，则使电子秒表记时值加1（十进制），请参考硬件实验四有关内容。

②电路中共阴极数码管的段码a、b、c、d、e、f、g、dp分别与单片机的P2．0~P2．7依次相连，控制数码管中显示的字型；6个数码管的位选通信号由6个非门控制，分别接到单片机的P1．0~P1．5端口上。

程序中通过P1．0~P1．5输出高低电平控制数码管的显示和关闭，高电平时对应数码管显示，显示内容由P2．0~P2．7输出的段码控制。

要将实时时钟值送到6个共阴极数码管中显示，这可通过调用编写的显示子程序来实现，实现过程是：

先将（时、分、秒）3个记时值按个位和十位拆开成6个数字，然后查（0～9）段码表，再将段码分别送到显示缓冲区（片内数据存储30H~35H设定为显示缓冲区,用于存放段码）中去，最调用显示子程序送到6个共阴极数码管中显示。

③蜂鸣器由单片机的P0.7口控制：

当P0.7输出高电平时，三极管截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P0.7输出低电平时，三极管导通，有电流流过线圈，蜂鸣器发出声音。

④使用独立式按键AN1（P0.0）~AN4（P0.3）时要注意采用软件消抖动的方法，一般采用软件延时（10ms）的方法，通过P0.0~P0.4的变化控制时，分的分别加减（手动调整时间）。

3、实训仪器和设备：

PC机、WAVE软件、Proteus软件、51超级板等。

4、参考资料见附件

5、实训报告含封面、任务书、目录、正文、总结、参考资料。

四、进度安排

第1-2天:

查阅资料，绘制硬件电路原理图；

第3-4天:

编写显示子程序；

第5-6天:

编写主程序和T0中断子程序

第7-8天:

完成硬件仿真调试

第9-10天:

实现实训项目要求，完成实训报告

五、成绩评定

指导教师签名日期年月日

系主任审核日期年月日

目录

一、设计任务分析……………………………………………………………1

二、数字电子时钟方案的设计………………………………………………1

2.1设计要求……………………………………………………………1

2.2数字电子时钟系统硬件原理图……………………………………2

三、数字电子时钟系统硬件的设计…………………………………………2

3.1单片机芯片…………………………………………………………2

3.2时钟及复位电路……………………………………………………3

3.3输出显示硬件电路…………………………………………………4

3.4输入按键硬件电路…………………………………………………4

四、数字电子时钟系统软件的设计…………………………………………5

4.1程序流程图…………………………………………………………5

4.2程序指令……………………………………………………………5

五、数字电子时钟系统硬件仿真图…………………………………………7

六、总结………………………………………………………………………7

参考文献………………………………………………………………………8

一、设计任务分析

本课题设计的主要目的：

本课题设计是一门重要的设计，是运用以前所学的相关知识的综合训练，是实际设计技能实训，进入总职业的必进之路，培养工程师潜能（培养独立工作能力与创造能力，综合运用专业及基础知识能力培养严格的工作作风）,使我在学完了《单片机原理及应用》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。

熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理。

学会检查电路的故障与排除故障的一般方法。

学会检查电路的故障与排除故障的一般方法，掌握虚拟设计，学会使用一种电路分析软件（WAVE或ISIS）在计算机上进行电路设计与分析的方法。

二、数字电子时钟的方案设计

2.1设计要求

①与定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。

TMOD用于设置定时器／计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。

TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。

本实训中用定时器T0产生1秒钟基本时间单位，本系统fosc=11.0592MHz，当定时器T0工作在方式1（16位）时，最大定时时间为：

216*0.9216μs=60397.9776μs

再利用软件记数,当T0中断17次时，所用时间为

60397.9776*17=1026765.6192μs≈1s

因此在T0中断处理程序中，要判断中断次数是否到17次，若不到17次，则只使中断次数加1，然后返回，若到了17次，则使电子秒表记时值加1（十进制），请参考硬件实验四有关内容。

②电路中共阴极数码管的段码a、b、c、d、e、f、g、dp分别与单片机的P2．0~P2．7依次相连，控制数码管中显示的字型；6个数码管的位选通信号由6个非门控制，分别接到单片机的P1．0~P1．5端口上。

程序中通过P1．0~P1．5输出高低电平控制数码管的显示和关闭，高电平时对应数码管显示，显示内容由P2．0~P2．7输出的段码控制。

要将实时时钟值送到6个共阴极数码管中显示，这可通过调用编写的显示子程序来实现，实现过程是：

先将（时、分、秒）3个记时值按个位和十位拆开成6个数字，然后查（0～9）段码表，再将段码分别送到显示缓冲区（片内数据存储30H~35H设定为显示缓冲区,用于存放段码）中去，最调用显示子程序送到6个共阴极数码管中显示。

③蜂鸣器由单片机的P0.7口控制：

当P0.7输出高电平时，三极管截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P0.7输出低电平时，三极管导通，有电流流过线圈，蜂鸣器发出声音。

④使用独立式按键AN1（P0.0）~AN4（P0.3）时要注意采用软件消抖动的方法，一般采用软件延时（10ms）的方法，通过P0.0~P0.4的变化控制时，分的分别加减（手动调整时间）。

2.2数字电子时钟系统硬件原理图

2.2图

三、数字电子时钟系统硬件的设计

3．1单片机芯片

在本次设计中，可以选用8051单片机或AT89C51单片机，而选用AT89S51单片机会比8051单片机好，AT89C51单片机优势在于：

（1）内含可反复擦写10000次的FLASH存储器；

（2）拥有在线编程（ISP）功能，使得不必取下单片机就可以在应用电路板上下载单片机程序，既能够取代昂贵的万用编程器，又可以极大地方便程序调试和更新；（3）支持更高的工作速度：

0~33MHz。

3-1单片机芯片图

3.2时钟及复位电路

单片机芯片可使用内部时钟电路和外部时钟电路两分钟但是产生电路所需的时钟脉冲，内部时钟电路实现课用石英晶体和微调电容外接即可达到，外部时钟电路实现需要一个外部脉冲源引入脉冲信号以保证单片机之间时钟信号的同步。

从硬件实现难易角度考虑，内部时钟电路的实现比外部时钟电路的时间更简易。

既本次数字电子时钟设计所需的时钟源采用内部时钟电路实现，所用定时方式为工作方式1，石英晶振为11.0592M，即最小定时间为1us，最大定时时间约为60.397ms，其电路图如下。

3.2图

3．3输出显示硬件电路

数字电子时钟设计的显示模块用6个一位数码管实现，也可用4个二位一体数码管实现。

这两种实现方式效果一样。

从实物制作的难易程度考虑，采用6个一位数码管实现，电路中共阴极数码管的段码a、b、c、d、e、f、g、dp分别与单片机的P2．0~P2．7依次相连，控制数码管中显示的字型；6个数码管的位选通信号由6个非门控制，分别接到单片机的P1．0~P1．5端口上。

程序中通过P1．0~P1．5输出高低电平控制数码管的显示和关闭，高电平时对应数码管显示，显示内容由P2．0~P2．7输出的段码控制。

3.3图

3．4输人按键硬件电路

这数字电子时钟所需按键用于进行显示时间的调整与设置。

单片机芯片4个I/O口可与按键直接连接，通过编程，单片机芯片即可控制按键接口电平的高低，即按键的开与关，以达到用按键进行显示时间的调整和设置的设计要求。

3.4图

四、数字电子时钟系统软件设计

4.1程序流程图

4.2程序指令

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG000BH

LJMPT0

ORG0100H

MAIN:

MOV30H,#0；缓冲区清零

MOV31H,#0

MOV32H,#0

MOV33H,#0

MOV34H,#0

MOV35H,#0

MOVTMOD,#01H

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

MOVR4,#20

SETBET0

SETBEA

SETBTR0

L:

LCALLCF

LCALLLOL

LCALLDIS

SJMPL

CF:

JBP0.0,L1；判断是否按键按下

LCALLDEL

JBP0.0,L1

INCR1

CJNER1,#60,L1

INCR2

MOVR1,#0

CJNER2,#60,L1

L1:

JBP0.1,L2

LCALLDEL

JBP0.1,L2

INCR2

CJNER2,#24,L2

INCR3

MOVR2,#0

CJNER3,#24,L2

L2:

JBP0.2,L3

LCALLDEL

JBP0.2,L3

INCR1

CJNER1,#60,L3

INCR2

MOVR1,#0

CJNER2,#60,L3

L3:

JBP0.3,L4

LCALLDEL

JBP0.3,L4

INCR2

CJNER2,#24,L4

INCR3

MOVR2,#0

CJNER3,#24,L4

L4:

RET

LOL:

MOVa,R0；拆字程序

MOVb,#10

DIVab

MOV30H,b

MOV31H,a

MOVa,R1

MOVb,#10

DIVab

MOV32H,b

MOV33H,a

MOVa,R2

MOVb,#10

DIVab

MOV34H,b

MOV35H,a

RETI

DIS:

MOVDPTR,#TAB；延时子程序

MOVA,30H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

CLRP1.5

LCALLDEL

SETBP1.5

MOVDPTR,#TAB

MOVA,31H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

CLRP1.4

LCALLDEL

SETBP1.4

MOVDPTR,#TAB

MOVA,32H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

CLRP1.3

LCALLDEL

SETBP1.3

MOVDPTR,#TAB

MOVA,33H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

CLRP1.2

LCALLDEL

SETBP1.2

MOVDPTR,#TAB

MOVA,34H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

CLRP1.1

LCALLDEL

SETBP1.1

MOVDPTR,#TAB

MOVA,35H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP2,A

CLRP1.0

LCALLDEL

SETBP1.0

RET

TAB:

DB,3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH

DEL:

MOVR6,#10H

DEL1:

MOVR7,#0FFH

DJNZR7,$

DJNZR6,DEL1

RET

T0:

MOVTH0,#3CH；T0中断服务程序

MOVTL0,#0B0H

DJNZR4,NEXT

MOVR4,#20

INCR0

CJNER0,#60,NEXT

INCR1

MOVR0,#0

CJNER1,#60,NEXT

INCR2

MOVR1,#0

CJNER2,#60,NEXT

INCR3

MOVR2,#0

NEXT:

RETI

END

五数字电子时钟系统硬件仿真图

仿真图

六总结

我在这一次单片机最小系统的设计过程中，很是受益匪浅。

通过对自己在大学三年时间里所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对毕业设计的思考及书面表达能力，最终完成了。

这为自己今后进一步深化学习，积累了一定宝贵的经验。

撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实际训练。

培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。

通过这次课程设计我发现，只有理论水平提高了；才能够将课本知识与实践相整合，理论知识服务于教学实践，以增强自己的动手能力。

这个实验十分有意义我获得很深刻的经验。

通过这次课程设计，我们知道了理论和实际的距离，也知道了理论和实际想结合的重要性，，也从中得知了很多书本上无法得知的知识。

我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题，解决问题即课程研究，学生自己就是一个专家，通过自己的手来解决问题比用脑子解决问题更加深刻。

学习就应该采取理论与实践结合的方式，理论的问题，也就是实践性的课题。

这种做法既有助于完成理论知识的巩固，又有助于带动实践，解决实际问题，加强我们的动手能力和解决问题的能力。

参考文献

[1]何立民单片机高级教程{M}。

北京：

北京航空航天大学出版社，2000。

[2]李朝春单片机原理及接口技术{M}。

北京：

北京航空航天大学出版社，1999。

[3]刘迎春，林毓梁，等。

MCS-51单片机原理与应用原理{M}。

北京：

清华大学出版社，2005。

[4]江力，林毓梁，等。

单片机原理与应用技术{M}。

北京：

清华大学出版社，2006。

[5]胡汉才单片机原理及接口技术{M}。

北京：

清华大学出版社，1996。

[6]李广弟单片机基础（修订本）{M}。

北京：

北京航空航天大学出版社，2001。