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1.1研究背景及意义1
1.2国内外研究现状1
2硬件设计1
2.1元件组成1
2.2电路组成2
3软件设计2
3.1电路原理图设计2
3.2源程序2
4系统调试与实验4
5总结5
参考文献6
1引言
1.1研究背景及意义
随着科技文明的发展,人们对时钟这种生活必需品的要求在不断提高。
它不仅仅被看成是一种用来显示时间的工具,高精度、体积小、多功能、低功耗是时钟发展的必然趋势。
所以,时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导方向。
数字钟是一种数字电路技术来实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
广泛用于个人家庭、码头、车站、办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可缺少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体震荡器的广泛使用,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。
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,有着非常重要的意义。
1.2国内外研究现状
数字电子技术的迅速发展,使各种类型集成电路在数字系统、控制系统、信号处理等方面得到了广泛的应用。
为了适应现代电子技术迅速发展的需要,能够较好地面向数字化和专用集成电路的新时代。
目前,数字钟以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求高、高精确性、容易开发等特性,在工业控制系统、智能化器仪表、办公自动化等诸多领域取得了极为广泛的应用,并已经走入了寻常百姓家。
因此,数字钟技术开发和应用跟我们生活密切相关。
2硬件设计
2.1元件组成
在本设计中,组成电路原理图的元件有:
芯片AT89C51一个;
共阴极8位数码管一个;
按键3个;
普通电容2个;
电解电容一个;
晶振(CRYSTAL)一个;
电阻若干。
2.2设计要求
能够显示23时59分59秒,归零后重新开始,具有校时、校分、校秒功能,具有整点报时功能。
2.3电路组成
在本设计系统中,数字钟的设计原理图包括晶振电路、键盘控制电路、复位电路、数码管显示电路、分频电路、时分秒计数电路、校时电路、译码显示电路和功能扩展电路。
晶振电路:
全称为晶体震荡器,主要作用是产生单片机所需的时钟频率。
单片机执行程序所需的时间完全取决于晶振所提供的时钟频率。
晶振电路如图1所示。
图1
复位电路:
复位是单片机的初始化操作。
单片机启动运行时都需要先复位,其作用是使CPU及系统中其他部件处于一个确定的初始状态,并且从这个状态开始工作。
其电路图如图2所示。
图2
键盘控制电路:
数字钟最基本的功能除了能正常显示时间外,还需要对时间进行设置和调整,所以要配以相应的键盘控制电路。
该设计的键盘控制电路主要包括3个按键:
P0.0控制“秒”的调整,每按一次加1s;
P0.1控制“分”的调整,每按一次加1min;
P2.0控制“时”的调整,每按一次加1h。
键盘控制电路图如图3所示。
图3
数码管显示电路:
本次设计选择共阴极数码管,其中有6位显示“时”,“分”,“秒”,剩下两位显示“—”。
数码管A至DP接单片机P1端口,1至9接单片机P3端口。
其电路图如图4所示。
图4
分频电路:
分频器能将高频脉冲变换为低频脉冲,它可由触发器以及计数器来完成。
由于一个触发器就是一个二分频,N个触发器就是2n个分频器,如果用计数器做分频器,就要按进制数进行分频。
分频器的功能主要有两个:
一个是产生标准秒脉冲信号,二是提供功能扩展电路所需要的信号,如图5所示:
图5
时分秒计数器:
计数电路就要用到计数器,而计数器又有同步和异步之分。
这里时计数电路要用到24进制计数器;
分、秒计数器则需要用到60进制计数器。
74160计数器不仅具有二进制加法计数功能,还具有预置数、保持、和异步置零等附加功能。
如图6所示:
图6
校时电路:
当数字钟的显示时间于实际时间不同时,必须予以校准,校准电路如图7所示:
图7
译码显示电路如图8所示:
图8
3软件设计
在本设计系统中,要求达到的目的是设计一个电子时钟,显示格式为“XX:
XX:
XX”,由左向右分别是时、分、秒。
开机时,显示00:
00:
00的时间开始计时;
当时间不准时,可校时,P0.0控制“秒”的调整,每按一次加1s;
计时满23:
59:
59时,返回00:
00重新计时。
3.1电路原理图设计
根据设计要求,有上述各电路课组成数字钟系统结构图。
其结构图如图9所示。
图9
由结构图可以在proteus仿真软件中画出原理图。
其原理图如图10所示。
图10
3.2源程序
#include<
reg51.h>
intrins.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#definePPP1
ucharcodeSEG7[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};
//显示缓冲
ucharnum[]={1,2,3,4,5,6,7,8};
uchardian=0xbf;
//定义数码管显示位码的端口P20--P25
sbitq1=P3^7;
sbitq2=P3^6;
sbitq3=P3^5;
sbitq4=P3^4;
sbitq5=P3^3;
sbitq6=P3^2;
sbitq7=P3^1;
sbitq8=P3^0;
//按键123456
sbitk3=P0^0;
sbitk2=P0^1;
sbitk1=P2^0;
//显示时间
uinth=0;
uintmin=0;
uintmiao=0;
//计数器计时变量
uintjishu1=0;
//时分秒变量
uinth1=18;
//
uintm1=0;
//
uints1=20;
//延时函数ms
void_delay_ms(uintt)
{
uinti,j;
for(i=0;
i<
t;
i++)
for(j=0;
j<
250;
j++);
}
//延时函数us
void_delay_us(uchart)
while(t>
0)t--;
//显示子函数
voiddispaly()
{
//------------------------------------------
//显示时间
//载入第12345678个数码管显示缓冲-
num[0]=SEG7[h%100/10];
num[1]=SEG7[h%10];
num[2]=dian;
num[3]=SEG7[min%100/10];
num[4]=SEG7[min%10];
num[5]=dian;
num[6]=SEG7[miao%100/10];
num[7]=SEG7[miao%10];
PP=~num[0];
//送位码
q1=0;
//延时后关闭位码
_delay_ms
(1);
q1=1;
//送段码---------------
PP=~num[1];
q2=0;
q2=1;
PP=~num[2];
q3=0;
q3=1;
PP=~num[3];
q4=0;
q4=1;
PP=~num[4];
q5=0;
q5=1;
PP=~num[5];
q6=0;
q6=1;
PP=~num[6];
q7=0;
q7=1;
PP=~num[7];
q8=0;
q8=1;
//按键处理函数
voidkey()
//按键端口拉高
k1=1;
k2=1;
k3=1;
//判断按键
if(k1==0){_delay_ms(50);
if(k1==0)h=(h+1)%24;
if(k2==0){_delay_ms(50);
if(k2==0)min=(min+1)%60;
if(k3==0){_delay_ms(50);
if(k3==0)miao=(miao+1)%60;
//主函数-
voidmain(void)
_delay_us
(1);
//-------定时器0配置
TMOD=0x01;
//使能定时器0
ET0=1;
//定时器的初值
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
//停止开启定时器0
TR0=1;
//使能中断
EA=1;
while
(1)
{
dispaly();
//-----------显示子函数
key();
//-----------按键处理
}
//----T0计数
voidTime0()interrupt1
//重装初值50ms;
//时间缓冲+1;
jishu1=jishu1+1;
if(jishu1>
=20)
{
jishu1=0;
miao++;
if(miao>
59)
min++;
miao=0;
if(min>
59){h=h+1;
min=0;
if(h==24)h=0;
4系统调试与实验
Keil软件是德国Keil公司推出的单片机软件编译器,其中uV3集成化开发环境工具和C51编译器主要用于典型的8051单片机系统开发。
KeiluV3可以编辑、编译汇编语言、C51语言,连接定位目标文件和库文件,创建“.hex”文件,调试目标程序等。
所以我们可以用该软件来开发工程,调试程序,最终生成的“.hex”文件是可以执行的代码文件,用于Proteus中单片机系统的程序开发与仿真。
打开KeilVision3,新建KEIL项目,选择AT89C51单片机作为CPU,新建汇编源文件,编写程序,并将其导入到“SourceGroup1”中。
在"
OptionforTarget"
对话框中,选中”Output“选项卡中的”CreateHEXFile"
。
最终会生成“.hex”代码文件。
在ProeusISIS中,画出上述原理图,鼠标双击89C51芯片,在ProgramFile栏中添加生成的“.hex”文件。
完成后即可开始调试。
下图是分别为开机状态和启动状态下的数字钟调试结果。
开机状态启动状态
本次设计完成了一个数字钟的设计,其显示格式为“XX:
00重新计时,达到了课程设计的目的和要求。
5总结
在本次设计中,从开始的收集资料到修改程序、设计电路、画原理图、到完成调试这一过程中,使我更加熟悉了单片机的相关知识以及仿真软件的应用,同时也提高了自己的动手实践能力,更为重要的是培养了自身科学严谨的学习态度,一点小错误都有可能导致结果的偏差。
同时为我以后做毕业设计积累了一定的经验。
可以说本次课程设计让我收获颇丰。
通过本次实验,是我对已学过的电路、数电、模电等电子的知识更深一步的了解。
刚开始做这个设计的时候感到不知从何下手,脑子里比较凌乱,通过从温已学过的知识和参考一些文献,和老师的指导,使我对所设计的课题有所了解。
最后,感谢一下老师给我一次实践的机会。
使我增加了知识面。
参考文献
阎石。
数字电子技术基础.5版.北京:
高等教育出版社,2006
张毅刚。
单片机原理及接口技术[M].人民邮电出版社,2011
康华光。
电子技术基础:
数字部分.4版.北京:
高等教育出版社.2000
基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计[M].人民邮电出版社,2012
朱清慧。
Proteus教程,清华大学出版社,2008
彭伟,等。
单片机C语言程序设计实训100例[M].北京:
电子工业出版社,2010
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