基于单片机的电子时钟设计.docx
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基于单片机的电子时钟设计.docx
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基于单片机的电子时钟设计
专业课程毕业设计
基于单片机的电子时钟设计
学院:
电气工程学院
学号:
姓名:
班级:
指导老师:
1.设计任务和性能指标
1.1设计任务
利用单片机(AT89C51)制作简易电子时钟,由八个LED数码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位。
结合本设计实验来说,要求显示的时间为时,分,秒,并且都用两位数码管来实现显示。
因此,具体设计程序时,应尽可能多用一些子程序与数据暂寄存器单元。
本程序设计中,在主程序之外,可以设置时间值处理子程序,时间值显示前的处理子程序,按键情况扫描子程序,1S定时中断子程序以及5ms延时消除按键抖动子程序等多个小型的子程序。
另外,可以设置一些数据单元作为数据寄存器。
用28H,2AH,2BH和2CH地址单元分别作为显示位数的扫描指针值寄存器,时寄存器,分寄存器和秒寄存器,再用20H地址单元作为显示寄存器
1.2性能指标
(1)实现电子时钟的基本功能,最小的定时周期为1秒。
(2)用LED显示,实现时钟当前时间时分秒的指示。
(3)可以根据需要修改电子钟的时间,修改时间精确到秒。
(4)按24小时制,按hh-mm-ss方式显示。
2.摘要
单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。
单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。
由于具有上述优点,在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面,而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次毕业设计通过对它的学习、应用,以AT89C51芯片为核心,辅以必要的电路,设计了一个简易的电子时钟,它由4.5V直流电源供电,通过数码管能够准确显示时间,调整时间,从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。
Designofthesinglechipelectronicsclock
Abstract
Singleslicemachinefrompublishedin70'sfor20centuries,iscomparewithitsveryhighfunctionprice,isvaluebypeopleandpayattentionto,applyverywidely,developveryquickly.Singleslicethemachinephysicalvolumeissmall,theweightislight,theanti-interferenceabilityisstrong,theenvironmenthaven'thighrequest,thepriceischeap,thecredibilityishigh,vividgood,developmoreeasy.Inordertohavinganabove-mentionedadvantage,attheourcountry,singleslicethemachineisbroadlyappliedalreadytoturnanequipmentatindustrialautomationcontrol,automaticexamination,intelligenceinstrumentappearance,homeappliances,electricpowerelectronics,themachineelectricityintegralwholeetc.eachaspect,but51machinesisisatypicalmodelmostandhavearepresentativemostineachmachineofakind.Thisgraduationdesignpassestoitsstudyandapplication,TaketheAT89C51chipsascore,assistwiththeelectriccircuitofthenecessity,designasimpleelectronicsclock,itfromthe4.5Vdirectcurrentpowersupplypowersupply,passthefigurestubecanaccuratemanifestationtime,adjusttime。
Arriveastudyanddesign,developthussoft,theabilityofthehardware.
3.原理简介
3.1关于电子钟
●电子时钟简介
1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表,从而奠定了电子时钟的基础,电子时钟开始迅速发展起来。
现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具,采用延时程序产生一定的时间中断,用于一秒的定义,通过计数方式进行满六十秒分钟进一,满六十分小时进一,满二十四小时小时清零。
从而达到计时的功能,是人民日常生活补课缺少的工具。
●电子时钟的基本特点
现在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、石英钟、石英表都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调试,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。
●电子时钟的原理
该电子时钟由89C51,BUTTON,六段数码管等构成,采用晶振电路作为驱动电路,由延时程序和循环程序产生的一秒定时,达到时分秒的计时,六十秒为一分钟,六十分钟为一小时,满二十四小时为一天。
而电路中唯一的一个控制键却拥有多种不同的功能,按下又松开,可以实现屏蔽数码管显示的功能,达到省电的目的;直接按下不松开,则可以通过按键实现分钟的累加,每按一次分钟加一;而连续两次按下按键不放松,则可实现小时的调节,同样每按一次小时加一。
3.2关于单片机
●单片机简介
单片机全称为单片机微型计算机(SingleChipMicrosoftcomputer)。
从应用领域来看,单片机主要用来控制,所以又称为微控制器(MicrocontrollerUnit)或嵌入式控制器。
单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。
●单片机的特点
1.单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。
ROM称为程序存储器,只存放程序,固定常数,及数据表格。
RAM则为数据存储器,用作工作区及存放用户数据。
2.采用面向控制的指令系统。
为满足控制需要,单片机有更强的逻辑控制能力,特别是单片机具有很强的位处理能力。
3.单片机的I/O口通常时多功能的。
由于单片机芯片上引脚数目有限,为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾,采用了引脚功能复用的方法,引脚处于何种功能,可由指令来设置或由机器状态来区分。
4.单片机的外部扩展能力很强。
在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时,均可在外部进行扩展,与许多通用的微机接口芯片兼容,给应用系统设计带来了很大的方便。
4.方案论证与比较
4.1数字时钟方案
数字时钟是本设计的最主要的部分。
根据需要,可利用两种方案实现。
方案一:
本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS12887A。
该芯片内部采用石英晶体振荡器,其芯片精度不大于10ms/年,且具有完备的时钟闹钟功能,因此,可直接对其以用于显示或设置,使得软件编程相对简单。
为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作,芯片内部包含锂电池。
当电网电压不足或突然掉电时,系统自动转换到内部锂电池供电系统。
而且即使系统不上电,程序不执行时,锂电池也能保证芯片的正常运行,以备随时提供正确的时间。
方案二:
本方案完全用软件实现数字时钟。
原理为:
在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断,每产生一次中断,存储器内相应的秒值加1;若秒值达到60,则将其清零,并将相应的分字节值加1;若分值达到60,则清零分字节,并将时字节值加1;若时值达到24,则将十字节清零。
该方案具有硬件电路简单的特点。
但由于每次执行程序时,定时器都要重新赋初值,所以该时钟精度不高。
而且,由于是软件实现,当单片机不上电,程序不执行时,时钟将不工作。
基于硬件电路的考虑,本设计采用方案二完成数字时钟的功能。
4.2数码管显示方案
方案一:
静态显示。
所谓静态显示,就是当显示器显示某一字符时,相应的发光二极管恒定的导通或截止。
该方式每一位都需要一个8位输出口控制。
静态显示时较小的电流能获得较高的亮度,且字符不闪烁。
但当所显示的位数较多时,静态显示所需的I/O口太多,造成了资源的浪费。
方案二:
动态显示。
所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位,对于显示器的每一位来说,每隔一段时间点亮一次。
利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示,但必须保证扫描速度足够快,字符才不闪烁。
显示器的亮度既与导通电流有关,也于点亮时间与间隔时间的比例有关。
调整参数可以实现较高稳定度的显示。
动态显示节省了I/O口,降低了能耗。
从节省I/O口和降低能耗出发,本设计采用方案二。
5.系统设计
5.1系统仿真图
图中K0为模式选择键,第一次按K0暂停,之后可以按K1,K2键设置当先的小时时间,K1为加1键,K2为减1键;第二次按K0暂停,设置当前时间分钟;第三次按K0,电子钟重新开始走动。
5.2流程图
6.心得体会
通过这次单片机课程设计,我感觉到自己知识的严重不足。
很多方面都没能很好的掌握,在制作过程中,经常遇到自己不理解的问题,当然,在同学的帮助下,我还是把那些疑难的问题给解决啦。
我是通过Kei和proteus两个软件来实现的。
Proteus是一个单片机的仿真软件,发现它之后真的很受用,通过它可以不用连接硬件就能检查程序是否好使。
Keil则帮助我检查程序是否存在语法错误之类的问题,还可以生成hex文件,供proteus软件仿真使用。
通过这两个软件,我把整个的程序调试正确。
这次课程设计我是全身心的投入进去了,从中确确实实学到了不少东西,使我受益匪浅。
这次课程设计中犯下了不少错误,以后我会接受这些教训,同时把这些教训转换为经验应用到以后的此类设计中。
最后,衷心感谢在课程设计期间老师对我们的无私帮助,还要感谢和我同组的合作者,以及所有帮助过我的同学。
在这次学习中,让我更深刻的了解啦AT89C51芯片在电气控制方面的广泛运用和重大作用,所以我们一定要认真。
扎实。
深入的了解。
掌握好AT89C51芯片。
7.参考目录
[1]李全利.单片机原理及接口技术,高等教育出版社2009
[2]张靖武.单片机系统的Proteus设计与仿真.电子工业出版社.2007
[3]徐维祥.单片微型机原理及应用大连理工大学出版社,2006.12
●附录1仿真结果图
●附录2主程序代码
ORG0000H
LJMPSTART
ORG000BH;定时器/计数器T0中断程序入口
LJMPINTT0;主程序
START:
MOVR0,#70H
MOVR7,#0CH
INIT:
MOV@R0,#00H
INCR0
DJNZR7,INIT
MOV72H,#10
MOV75H,#10
MOVTMOD,#01H
MOVTL0,#0B0H
MOVTH0,#03CH
SETBEA
SETBET0
SETBTR0
START1:
LCALLSCAN
LCALLKEYSCAN
SJMPSTART1;延时1MS子程序
DL1MS:
MOVR6,#14H
DL1:
MOVR7,#19H
DL2:
DJNZR7,DL2
DJNZR6,DL1
RET;延时20MS子程序
DL20MS:
ACALLSCAN
ACALLSCAN
ACALLSCAN
RET;数码管显示程序
SCAN:
MOVA,78H;时间存入显示缓冲区相应位置
MOVB,#0AH
DIVAB
MOV71H,A
MOV70H,B
MOVA,79H
MOVB,#0AH
DIVAB
MOV74H,A
MOV73H,B
MOVA,7AH
MOVB,#0AH
DIVAB
MOV77H,A
MOV76H,B
MOVR1,#70H;循环扫描显示
MOVR5,#80H
MOVR3,#08H
SCAN1:
MOVA,R5
MOVP2,A
MOVA,@R1
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
MOVA,R5
LCALLDL1MS
INCR1
MOVA,R5
RRA
MOVR5,A
DJNZR3,SCAN1
MOVP2,#00H
MOVP0,#0FFH
RET
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH;"0~9","-"的共阳极字段码
//时器/计数器T0中断服务程序
INTT0:
PUSHACC
PUSHPSW
CLRET0
CLRTR0
MOVTL0,#0B0H
MOVTH0,#03CH
SETBTR0
INC7BH
MOVA,7BH
CJNEA,#14H,OUTT0
MOV7BH,#00
INC78H
MOVA,78H
CJNEA,#3CH,OUTT0
MOV78H,#00
INC79H
MOVA,79H
CJNEA,#3CH,OUTT0
MOV79H,#00
INC7AH
MOVA,7AH
CJNEA,#18H,OUTT0
MOV7AH,#00
OUTT0:
SETBET0
POPPSW
POPACC
RETI;按键处理程序
KEYSCAN:
CLREA
JNBP1.0,KEYSCAN0
JNBP1.1,KEYSCAN1
JNBP1.2,KEYSCAN2
KEYOUT:
SETBEA
RET
KEYSCAN0:
LCALLDL20MS
JBP1.0,KEYOUT
WAIT0:
JNBP1.0,WAIT0
INC7CH
MOVA,7CH
CLRET0
CLRTR0
CJNEA,#03H,KEYOUT
MOV7CH,#00
SETBET0
SETBTR0
SJMPKEYOUT
KEYSCAN1:
LCALLDL20MS
JBP1.1,KEYOUT
WAIT1:
JNBP1.1,WAIT1
MOVA,7CH
CJNEA,#02H,KSCAN11
INC79H
MOVA,79H
CJNEA,#3CH,KEYOUT
MOV79H,#00
SJMPKEYOUT
KSCAN11:
INC7AH
MOVA,7AH
CJNEA,#18H,KEYOUT
MOV7AH,#00
SJMPKEYOUT
KEYSCAN2:
LCALLDL20MS
JBP1.2,KEYOUT
WAIT2:
JNBP1.2,WAIT2
MOVA,7CH
CJNEA,#02H,KSCAN21
DEC79H
MOVA,79H
CJNEA,#0FFH,KEYOUT
MOV79H,#3BH
SJMPKEYOUT
KSCAN21:
DEC7AH
MOVA,7AH
CJNEA,#0FFH,KEYOUT
MOV7AH,#17H
SJMPKEYOUT
END
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