基于proteus和单片机的时钟设计报告.docx

1、基于proteus和单片机的时钟设计报告 一、设计题目：基于单片机的时钟设计二、设计目的：1、通过课程设计，进一步巩固、深化和扩充在单片机原理及相关课程方面的基本知识、基本理论和基本技能。 2、 掌握单片机开发软件Keil的使用和调试。 3、 学习Keil与Protel的联合使用，以及主要技术指标的测试方法。三、设计要求及主要技术指标：设计要求：用试验箱设计一个时钟，可以用来显示当前时间。用六位数码管显示增强功能：可以校正时间。主要技术指标 ：1、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。2、小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位。 3、校正时间功能,即能随意设定走时时间。4、设计系统晶振

2、电路、时钟电路、复位电路。一、方案论证与比较1.1 方案提出方案1：采用实时时钟芯片。现在市场上有很多实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需要程序干预。因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。方案2：使用单片机内部的可编程定时器。利用单片机内部的定时计数器进行中端定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，但程序设计较为复杂。方案3：:通过硬件译码实现时间显示系统采用通用的89C51芯片，显示器为6个共阳极LED数码管，用1个BCD 7段译码器74LS47驱动数码管，用3-8译码器74LS13

3、8的输出作为动态扫描时数码管的位选信号，因为采用了上述两个芯片，所以在对数码管进行扫描显示时，只需要单片机的7条I/O线就能完成显示功能了。1.2设计方案的论证和选择方案1：要用到实时时钟芯片，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需要程序干预，因此不适用于软件设计过程中，而且成本相对也比较高。方案2：利用单片机内部的定时计数器进行中端定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时该方案节省硬件成本，但程序设计较为复杂。方案3：采用通用的89C51芯片，电路简单，实现的功能齐全，按键设置简单，程序的设计相对也比较容易，总的来说，此方案可行性比较高。 综上利弊，我们采用方案3。二、系统的功能及设计框图2.1

4、 系统的全部功能、要求及技术指标。时间以24小时为一个周期，时钟的格式为：XX XX XX，由左向右分别为：时、分、秒。完成显示由秒加1，一直加1至529，再恢复为00；分加1，一直加1至59，再恢复00；时加1，一直加1至23，再恢复00。按键功能：1.启动时，数字时钟从23：59：00 开始自动计时； 2.接P1.0按键控制对“时”的调整，每按一次时计数值加1；3. 接P1.1按键控制对“分”的调整，每按一次分计数值加1；4. 接P1.2按键控制对“秒”的调整，每按一次秒计数值加1；5. 接P1.3按键控制对“时”的调整，每按一次时计数值减1；6. 接P1.4按键控制对“分”的调整，每按一

5、次分计数值减1；7. 接P1.5按键控制对“秒”的调整，每按一次秒计数值减1。 8.接RST的按键按下时，时钟恢复初值23：59：002.2确定设计框图（系统包含的单元电路及结构）和总体设计方案 时钟设计原理图 该系统采用通用的89C51芯片，用1个BCD 7段译码器74LS47驱动数码管，用3-8译码器74LS138的输出作为动态扫描时数码管的位选信号，在 6个共阳极LED数码管上显示。2.3软件流程图主程序：首先进行初始化，设置数字时钟的计时初值为23：59：00，启动T0进行50ms定时，且允许T0中断。然后检测S1-S6是否按下，当按键S1-S6按下时，转入时、分、秒计数值的调整程序，

6、系统主程序流程图如图所示。主程序流程图定时器T0中断子程序：中断服务子程序的作用是进行时、分、秒的计时与显示。定时器T0用于定时，定时周期设为50ms，中断累计20次（即1s）。定时器T0中断服务程序流程图如图所示。定时器流程图 时、分、秒计数值调整子程序TIME：时间计数单元分别在40H(s),41H(min),42H(h)内存单元中， 在计数单元中采用组合BCD码计数。TIME子程序的作用是当满1秒时，对秒计数单元进行加1操作，满60向分进位；对分计数单元进行加1操作，满60向时进位；对时计数单元进行加1操作，满24清零。显示子程序VIEW：VIEW子程序的作用是分别将时间计数单元40 H

7、(s),41H(min),42H(h)中的十进制时间值（组合BCD码）转化为个位和十位（分离BCD码）存放在显示缓冲区中，显示缓冲区地址为30H-35H。其中30H-31H存放秒数据，32H-33H存放分数据，34H-35H存放时数据。由于每一个地址单元内均为分离BCD码，用BCD一个7段译码器74LS47直接进行译码，因此不需要软件方式对BCD码数据进行译码。扫描子程序SCAN：SCAN子程序的作用是把显示缓冲区中的数据依次送往显示器显示。把扫描值作为高4位，显示数据值作为低4 位，输出P0口，以完成显示，因为采用了3-8译码器74LS47作为扫描输出，所以用36H单元存放扫描指针，即36H

8、中存放的是数码管的序号，显示时，只需取出30H-35H某一地址中的数据，并从P0口的低4位输出，同时P0口的高4位作为扫描值输出，就能保证数码管的正常工作。三、 系统调试分析3.1软件仿真原理图3.2模拟仿真过程本次设计主要采用软件模拟仿真的方法。在Proteus中画图、连线形成可用电路。在KEIL中编写汇编程序，并产生HEX文件，接着将其导入Proteus中，模拟运行。3.3各项指标测试1.启动时，数字时钟从23：59：00 开始自动计时； 2.接P1.0按键控制对“时”的调整，每按一次时计数值加1；3. 接P1.1按键控制对“分”的调整，每按一次分计数值加1；4. 接P1.2按键控制对“秒

9、”的调整，每按一次秒计数值加1；5. 接P1.3按键控制对“时”的调整，每按一次时计数值减1；6. 接P1.4按键控制对“分”的调整，每按一次分计数值减1；7. 接P1.5按键控制对“秒”的调整，每按一次秒计数值减1； 8.接RST的按键按下时，时钟恢复初值23：59：00。四、结束语（结论及体会）两周的单片机课程设计很快就结束了，在这期间，开始比较困难，但是经过慢慢摸索，合理地进行设计安排，我们终于顺利地完成了本次单片机课程设计，同时也学到了很多东西。在本次课程设计中，我们通过对proteus和keil软件的结合利用，进一步学习和掌握了单片机原理的有关知识，特别是程序的编程方面，加深了对单片

10、机原理及应用技术的认识，进一步巩固了对单片机知识的理解，掌握简单单片机应用系统的设计、制作的方法。在设计时根据课题要求，复习相关的知识，查询相关的资料。根据实验条件，找到适合的方案，找到需要的元器件及工具，进行实验。这次的单片机课程设计重点是通过实践操作和理论相结合，提高科学的思维能力，更在短短两周时间了解了更多的有关单片机的知识，使知识更加丰富。 在设计的过程中，一次性成功的可能性小之又小，在设计完思路之后，要用proteus软件找出元器件进行连接实验，因为平时接触proteus较少，在找一些实验所需的元器件时也花了不少功夫 。而在成功连接并运行时却又发现实验结果与连线有差错，于是我们又对源

11、程序和电路图的连接进行缜密的阅读与检查，也查阅了不少资料并请教了指导老师，终于能够实现我们要的功能。因此，要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，要进过反复修改、不断改进；还有注释程序，一个程序不仅仅是实现功能还，应该让人一看就能明白设计思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便。五、参考文献（1）李朝青编著.单片机原理及接口技术.北京：航空航天大学出版社，1999.3；（2）谢维成等.单片机原理与运用及C51程序设计.北京：清华大学出版社；（3）李广第主编.单片机基础.北京：北京航天工业出

12、版社.2002；（4）丁元杰主编.单片微型计算机.北京：机械工业出版社.2003。（5）附录1：设计中用到的元器件、芯片的外引脚图及引脚功能说明。元器件： 1、AT89C51单片机 2、BCD 7段译码器74LS47 3、3-8线译码器74LS1384、LED数码管（7SEG-MPX6-CA）5、CAP电容6、CRYSTAL晶振7、BUTTON按键使用芯片：（1）AT89C51单片机 89C51单片机管脚图P0端口（P0.0-P0.7）:P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。P1端口（P1.0-P1.7）：P1是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O端口。RST：复位输入。当振荡器复位器

13、件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。PSEN：外部程序存储器的选通信号。EA：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2、BCD 7段译码器74LS47 74LS47管脚图(1)LT：试灯输入，是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当LT=0时，无论输入A3 ，A2 ，A1 ，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，若驱动的数码管正常，是显示8。 (2)BI：灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭

14、灯所设置的。BI=0时。不论LT和输入A3 ，A2 ，A1，A0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极7段数码管熄灭。 (3)RBI：灭零输入，它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。当对每一位A3= A2 =A1 =A0=0时，本应显示0，但是在RBI=0作用下，使译码器输出全1。其结果和加入灭灯信号的结果一样，将0熄灭。 (4)RBO：灭零输出，它和灭灯输入BI共用一端，两者配合使用，可以实现多位数码显示的灭零控制。3、 3-8线译码器74LS138当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（/E2)和/(E3)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译

15、出。74LS138管脚图4、LED数码管 该系统使用的是共阳极的LED数码管，ABCDEFGK控制段选，123456控制位选，DP为小数点。附录2：（1）时钟电路原理图： （2）晶振电路原理图：（3）复位电路原理图：（4）按键电路原理图：附录3：源程序 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP TT0 ORG 0050H START: MOV SP,#70H MOV 36H,#00H MOV 40H,#00H MOV 41H,#59H MOV 42H,#23H MOV 30H,#00H MOV 31H,#00H MOV 32H,#09H MOV 33H,#05H

16、MOV 34H,#03H MOV 35H,#02H MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH MOV IE,#82H MOV 50H,#20 SETB TR0 LOOP: JB P1.0,N2 CALL DE MOV A,42H ADD A,#01H DA A MOV 42H,A CJNE A,#24H,N1 MOV 42H,#00HN1: JNB P1.0,$ CALL DEN2: JB P1.1,N4 CALL DE MOV A,41H ADD A,#01H DA A MOV 41H,A CJNE A,#60H,N3 MOV 41H,#00HN3:

17、JNB P1.1,$ CALL DEN4: JB P1.2,N6 CALL DE MOV A,40H ADD A,#01H DA A MOV 40H,A CJNE A,#60H,N5 MOV 40H,#00HN5: JNB P1.2,$ CALL DEN6: JB P1.3,N8 CALL DE MOV R7,34H CJNE R7,#00H,N60 MOV R6,35H CJNE R6,#00H,N61 MOV 42H,#23H JMP N7N60: MOV A,34H DEC A MOV 34H,A MOV A,35H SWAP A ADD A,34H MOV 42H,A JMP N7N6

18、1: MOV 34H,#09H MOV A,35H DEC A SWAP A ADD A,34H MOV 42H,AN7: JNB P1.3,$ CALL DEN8: JB P1.4,N10 CALL DE MOV R7,32H CJNE R7,#00H,N80 MOV R6,33H CJNE R6,#00H,N81 MOV 41H,#59H JMP N9N80: MOV A,32H DEC A MOV 32H,A MOV A,33H SWAP A ADD A,32H MOV 41H,A JMP N9N81: MOV 32H,#09H MOV A,33H DEC A SWAP A ADD A,

19、32H MOV 41H,AN9: JNB P1.4,$ CALL DEN10: JB P1.5,N11 CALL DE MOV R7,30H CJNE R7,#00H,N100 MOV R6,31H CJNE R6,#00H,N101 MOV 40H,#59H JMP N11N100: MOV A,30H DEC A MOV 30H,A MOV A,31H SWAP A ADD A,30H MOV 40H,A JMP N11N101: MOV 30H,#09H MOV A,31H DEC A MOV 31H,A SWAP A ADD A,30H MOV 40H,AN11: JNB P1.5,$

20、 CALL DE TT0: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H PUSH ACC PUSH PSW DJNZ 50H,TINT0 CALL TIME CALL VIEWTINT0: CALL SCAN POP PSW POP ACC LJMP LOOPSCAN: MOV R0,#36HSCAN0: MOV A,R0 ADD A,#30H MOV R1,A MOV A,R0 SWAP A ORL A,R1 MOV P0,A CALL DELAY INC R0 CJNE R0,#06H,SCAN0 MOV R0,#00H RETTIME: MOV A,40H ADD A,#01H

21、 DA A MOV 40H,A CJNE A,#60H,TTI MOV 40H,#00H MOV A,41H ADD A,#01H DA A MOV 41H,A MOV A,41H CJNE A,#60H,TTI MOV 41H,#00H MOV A,42H ADD A,#01H DA A MOV 42H,A CJNE A,#24H,TTI MOV 42H,#00HTTI: RETVIEW: MOV A,40H ANL A,#0FH MOV 30H,A MOV A,40H SWAP A ANL A,#0FH MOV 31H,A MOV A,41H ANL A,#0FH MOV 32H,A MOV A,41H SWAP A ANL A,#0FH MOV 33H,A MOV A,42H ANL A,#0FH MOV 34H,A MOV A,42H SWAP A ANL A,#0FH MOV 35H,A RETDELAY: MOV R7,#65 DJNZ R7,$ RETDE: MOV R4,#10 DE1: MOV R5,#100 DJNZ R5,$ DJNZ R4,DE1 RET END