基于89C51的数字电子钟设计.docx
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基于89C51的数字电子钟设计.docx
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基于89C51的数字电子钟设计
基于89C51的数字电子钟设计
单片机系统
课程设计
成绩评定表
设计课题:
基于89C51的数字电子钟设计
学院名称:
专业班级:
自动
学生姓名:
学号:
指导教师:
设计地点:
设计时间:
指导教师意见:
成绩:
签名:
年月日
单片机系统
课程设计
课程设计名称:
基于89C51的数字电子钟设计
专业班级:
自动
学生姓名:
学号:
指导教师:
课程设计地点:
课程设计时间:
单片机系统课程设计任务书
学生姓名
专业班级
自动
学号
题目
基于89C51的数字电子钟设计
课题性质
工程设计
课题来源
自拟
指导教师
主要内容
(参数)
利用89C51设计电子时钟,并能实现以下功能:
1、能显示时、分、秒
2、能对时间进行手动修正
3、具有复位功能
任务要求
(进度)
第1-2天:
熟悉课程设计任务及要求,查阅技术资料,确定设计方案。
第3-4天:
按照确定的方案设计单元电路。
要求画出单元电路图,元件及元件参数选择要有依据,各单元电路的设计要有详细论述。
第5-6天:
软件设计,编写程序。
第7-8天:
实验室调试。
第9-10天:
撰写课程设计报告。
要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确,篇幅合理。
主要参考
资料
[1]张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术(第2版)[M].北京:
国防工业出版社,2004
[2]伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书
[3]阎石.数字电路技术基础(第五版).北京:
高等教育出版社,2006
审查意见
系(教研室)主任签字:
年月日
1绪论
1.1电子时钟的概述
在日新月异的21世纪里,家用电子产品得到了迅速发展。
许多家电设备都趋于人性化、智能化,这些电器设备大部分都含有CPU控制器或者是单片机。
单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点,近几年得到迅猛发展和大范围推广,广泛应用于工业控制系统、通讯设备、日常消费类产品和玩具等。
并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各个方面,如车间流水线控制、自动化系统等、智能型家用电器(冰箱、空调、彩电)等。
用单片机来控制的小型家电产品具有便携实用,操作简单的特点。
时钟,自从它发明的那天起,就成为人类的朋友,但随着时间的推移,科学技术的不断发展,人们对时间计量的精度要求越来越高,应用越来越广。
现今,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,石英表,石英钟都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调校,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。
时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础。
本文设计的日历和时钟的显示广泛用于小型智能家用电子产品,如电子钟。
利用单片机进行控制,实时时钟芯片DS1302进行记时,外加掉电存储电路和显示电路,可实现时间的调整和显示。
1.2设计思想及基本功能
该系统具有一般电子时钟的基本功能,即显示时、分、秒,通过键盘模块可以修改时间,采用24小时制,该系统本着简单实用经济的思想,尽量简化电路设计,用最简单的电路布线和选用最经济实用的器件来达到设计要求。
电子时钟具有以下几个基本功能:
1、能显示时、分、秒
2、能对时间进行手动修正
3、采用24小时制
4、使用LED显示时间参数
5、上电后,电子钟显示“12时00分00秒”
2方案设计
2.1显示模块选择方案和论证
方案一:
采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用LED液晶显示屏。
方案二:
采用点阵式数码管显示,点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成,对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示。
方案三:
采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。
所以采用了LED数码管作为显示。
2.2电路设计最终方案确定
综上各方案所述,对此次作品的方案选定:
以单片机AT89C51为主控制器,时间数据是通过晶振来读取,并通过LED数码管显示出来,并用点控开关来完成对当前时间的调整。
2.3电路原理
一个AT89C51单片机做为控制电路,用P0、P2口来控制数码管的段码和位码,利用动态扫描来实现数码管的显示。
开通定时器T0中断来对数码管的查表和1秒的准确计时,然后利用P3口的低三位作为判断程序,判断是否分时秒是否溢出,若无溢出则显示当前值,若溢出则清零实现时分秒的加一。
3硬件设计
3.1单片机的复位电路
在系统运行的过程中,有时可能对系统需要进行复位,为了避免对硬件系统经常加电和断电造成的损害,设计了手动的复位电路。
如图3-1所示。
这种电路的设计,在系统的运行过程中需要复位时,只需使开关闭合,在RST端就会出现一定时间的高电平信号,从而使单片机实现复位。
电路原理图如图3-1所示:
图3-1手动复位电路原理图
3.2单片机系统的晶振电路
单片机必须在时钟的驱动下才能进行工作。
MCS-51系列单片机内部都有一个时钟振荡电路,只需外接晶振源,就能产生一定频率的时钟信号送到单片机的内部的各个单元,决定单片机的工作速度。
图3-2就是内部时钟工作方式的电路图,这是一种常用的方式。
这种方式是外界振荡源,本设计就采用这种外接晶振的方法。
电路中的两个电容的作用有两个:
一是帮助振荡器起振(C1 C2的值大起振的速度慢;反之,速度快。
);二是对振荡器的频率起到微调的作用(C1 C2的值大,频率略有减少,反之,频率略有提高)。
C1 C2的值采用22pF。
其原理图如图3-2所示:
图3-2单片机系统的晶振电路原理图
3.3单片机键盘模块
三个按键分别接P3.0、P3.1、P3.2,从而实现时、分、秒的加1功能。
其原理图如图3-3所示:
图3-3键盘模块
3.4单片机动态数码管显示模块
动态数码管段选端接AT89C51的P0口并接八个的上拉电阻;动态数码管的位选端接74LS245锁存器的B端,74LS245锁存器的A端接AT89C51的P2口,通过段选和位选实现动态数码管的数字显示。
其原理图如图3-4所示:
图3-4动态数码管显示模块
3.5单片机电源电路模块
直流电源的稳定性和输出电源的质量影响单片机系统运行的稳定性,所以一个完整的可靠的电子设计需要可靠的电源供电。
除了用市面上的干电池供电外,还可以采用市电220v变压、整流、滤波、整流和稳压后获得稳定的直流电源。
本设计采用后者输出5v直流电压。
图3-5为采用三端集成稳压器7805构成的正5v直流电源:
图3-5直流电源原理图
4软件设计
软件的设计是设计控制系统的应用程序。
其任务是在整体设计和硬件设计的基础上,确定程序结构,分配内RAM资源,划分功能模块,然后进行主程序和各模块程序的设计,最后连接起来成为一个完整应用程序,与硬件相结合完成相应功能。
4.1主程序设计
主程序才用模块化设计,流程图如图4-1所示。
整个程序先给数码管送初值12_00_00,然后进行初始化工作,包括定时器及其初值设置、开中断等。
程序通过按键扫描程序来确定是否调用中断程序来对时间进行调整,整个程序较为简短,但是时间误差很小。
其流程图如图4-1所示:
图4-1主程序设计框图
4.2键盘子程序设计
通过循环扫描三个按键的电平变化来判断对应按键是否按下,并带有去抖动功能,当某个按键按下时,则对应的进行增一操作。
若分秒增一到底60次或者时增一到达24次,将对其清零,各个操作均实时的通过数码管显示。
其流程图如图4-2所示:
图4-2键盘子程序设计框图
5调试结果
总结
不知不觉,为期两周的单片机课程设计已经结束,在这次设计过程中收获真的很多。
首先要谈一下对这次设计全过程的一个认识和感受:
硬件系统关系到所要设计的电子产品好怀,如系统抗干扰性等,所以要合理的安排尽量减少干扰提高性能。
单片机是很容易受干扰的控制器,当采用外部晶振时,应尽量让其靠近单片机减少对其干扰,防止程序乱飞现象。
同时还可以采用隔离等方式减少干扰,硬件系统设计的好坏很大部分来源于经验,所以要有动手的好习惯。
软件设计是核心部分,具有多样化,灵活性高,易移植等优点,要深深理会各指令的含义才能更加熟练应用,中断的合理利用可以减少CPU利用资源,具有执行效率高等优点,本设计用到定时器中断以减少对CPU的占用,更好的处理其他功能。
软件的设计大部分采用模块化设计的方法以方便调试,并使其可读性大大增强,方便更改和移植。
在软硬件的设计过程中,通过查找各方面的相关资料,学到了很多的知识,比如学会了DS1302时钟芯片的应用,学会了74573、74138等这些芯片在电路中所起的作用,尤其是熟悉并掌握了protel、proteus和keil等软件,深刻的意识到它们在单片机开发系统中所起的作用。
本次设计最大的感受就是在进行项目设计中,一定要保持严谨的头脑,总揽全局,面面俱到,每一个细节都应该深知熟虑,做到万无一失,只有这样才能完美的设计出一个具有实用的产品。
自己感觉本设计就在万年历、时间牌等方面,具有现实实用价值。
当然还有很多纰漏瑕疵,相信在以后的学习生涯中,一会逐步改善和完善相关功能,所以还需要继续努力。
参考文献
[1]杨家成.单片机原理与应用及C51程序设计.北京:
清华大学出版社,
2007
[2]夏路易、石宗义.Protel99se电路原理图与电路板设计教程.北京:
北京希望电子出版社,2004
[3]邓兴成.单片机原理与实践指导.北京:
机械工业出版社,2010
[4]阎石.数字电子技术基础.北京:
高等教育出版社,2009
[5]张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.北京:
国防工业出版社,2007
[6]李丽荣,张常全,郑建红.51单片机应用设计.北京:
北京理工大学出版社,2007
附录
附录一系统原理图
附录二元件清单
AT89C511个
8位动态数码管1个
上拉电阻1个
74LS2451个
按钮4个
电阻10K5个
极性电容10uf1个
电容22pf2个
晶振12M1个
附录三机器码
ORG00H
LJMPSTART
ORG0BH
LJMPINT_T0
START:
MOV30H,#00H
MOV31H,#00H
MOV32H,#12
MOV48H,#00H
MOV49H,#00H
MOV4AH,#00H
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#248
MOVTL0,#248
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
ADDMIAO:
JBP3.2,ADDFEN
LCALLDELY10MS
JBP3.2,ADDFEN
INC30H
MOVA,30H
CJNEA,#60,NS60
MOV30H,#00H
NS60:
LCALLDISP
JNBP3.2,$
ADDFEN:
JBP3.1,ADDSHI
LCALLDELY10MS
JBP3.1,ADDSHI
INC31H
MOVA,31H
CJNEA,#60,NM60
MOV31H,#00H
NM60:
LCALLDISP
JNBP3.1,$
ADDSHI:
JBP3.0,RETURN
LCALLDELY10MS
JBP3.0,RETURN
INC32H
MOVA,32H
CJNEA,#24,NH24
MOV32H,#00H
NH24:
LCALLDISP
JNBP3.0,$
RETURN:
LJMPADDMIAO
DELY10MS:
MOVR6,#10
MOVR6,#10
D1:
MOVR7,#248
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
RET
DISP:
MOVA,#40H
ADDA,#8
DECA
MOVR1,A
MOVA,32H
MOVB,#10
DIVAB
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,B
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,#10
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,31H
MOVB,#10
DIVAB
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,B
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,#10
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,30H
MOVB,#10
DIVAB
MOV@R1,A
DECR1
MOVA,B
MOV@R1,A
DECR1
RET
INT_T0:
MOVTH0,#248
MOVTL0,#248
MOVA,#40H
ADDA,48H
MOVR0,A
MOVA,@R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,#0FFH
MOVP0,A
MOVA,48H
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
INC48H
MOVA,48H
CJNEA,#08H,KNA
MOV48H,#00H
KNA:
INC49H
MOVA,49H
CJNEA,#100,DONE
MOV49H,#00H
INC4AH
MOVA,4AH
CJNEA,#05H,DONE
MOV4AH,#00H
INC30H
MOVA,30H
CJNEA,#60,NEXT
MOV30H,#00H
INC31H
MOVA,31H
CJNEA,#60,NEXT
MOV31H,#00H
INC32H
MOVA,32H
CJNEA,#24,NEXT
MOV32H,#00H
NEXT:
LCALLDISP
DONE:
RETI
TABLE:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H
TAB:
DB0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH
END
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- 基于 89 C51 数字 电子钟 设计