基于AT89s52的多功能数字钟.docx

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基于AT89s52的多功能数字钟

基于AT89s52的多功能数字钟

引言

单片机（Single-ChipMicrocomputer）,是集CPU,RAM,ROM,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。

它体积小，成本低，功能强，广泛应用于工业自动化上和智能产品。

时钟，自从它被发明的那天起，就成为了人类的好朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，时钟的应用越来越广范，人们对时间计量的精度要求也越来越高。

怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友再次焕发青春呢？

这就要求我们不断设计出新型的时钟，来不断满足人们的日常生活需要。

然而市场上的时钟便宜的比较笨重，简单实用的又比较昂贵。

那么，有没有一款既简单实用价格又便宜的时钟呢?

我们设计小组设想：

可不可以利用单片机功能集成化高，价格又便宜的特点设计一款结构既简单，价格又便宜，功能又强大的单片机电子时钟呢？

基于这种情况,我们课程设计小组成员多方查阅资料，反复论证设计出了这款集时钟显示、闹铃提醒和秒表功能于一体的单片机数字时钟。

【摘要】本设计由数码管显示模块、单片机处理模块、闹铃提醒模块、按键控制模块和电源模块等组成。

通过单片机软件运算方式进行时钟计时，外部获得的按键信息进行模式切换和控制，输出到信号数码管显示模块，从而控制数码管显示内容，实现时钟显示、闹铃提醒和秒表等功能。

【关键词】数字钟；AT89s52；PNP9012；数码管

【Abstract】Thedesignconsistsofthedigitaldisplaymodule,MCUprocessingmodule,alarmremindingmodule,keycontrolmoduleandpowermoduleandothercomponents.ThroughthewayMCU'ssoftwareoperationtotime,externalinformationonaccesstokeydataprocessingtomodechangingandcontrol,outputsignaltodigitaldisplaymoduletocontrolthedigitaldisplaycontent,andthen,realizingtheclockdisplayandalarmremindingandstopwatch,andotherfunctions.

【Keywords】Dgitalclock;AT89s52;PNP9012;nixietube

附录

一、

课程选题及设计目的

1.1课程选题及相关设计要求

1.1.1课程题目

基于AT89s52的多功能数字钟

1.1.2设计要求

1.显示时间：

用数码管显示时：

分，时间可用硬件调整。

2.定时功能，可硬件调整（时分）定时，定时到驱动蜂鸣器（或LED）提示。

3.计时功能：

精确到0.1秒，结果在数码管显示。

4.设计出相应电路并用protel出图。

5.给出完整的汇编语言（或C语言）源程序。

1.1.3本设计功能完成情况

1.显示时间：

完整实现并自由发挥。

用数码管显示，按照时-分-秒的格式显示，时间可用硬件调整，比照设计要求增加了秒显示功能。

2.定时功能，完整实现。

可硬件调整（时分）定时，定时到驱动蜂鸣器（或LED）提示，本设计采用了LED提示（亮1min）。

3.计时功能：

完整实现并自由发挥。

精确到0.01秒，结果在数码管显示，比照设计要求秒表精度提高了10倍。

4.设计出相应电路并用protel出图，完整实现。

。

5.给出完整的汇编语言（或C语言）源程序，完整实现。

6.仿真，此步骤为自行添加，用于验证了设计的可行性。

1.2课程设计目的

（1）学习使用protel设计电子线路原理图和PCB图的方法。

（2）学习使用protues仿真并调试电路及程序的方法。

（3）学习使用以AT89s52为核心设计外围电路及实现预期功能的思想和方法。

（4）学习查找电路所用元件封装方式的查找和自行制作的方法。

（5）学习使用KeilC设计相应程序实现硬件控制和功能的方法。

1.3课程设计所用软件

软件工具：

AltiumDesignerSummer09、Protel99用于设计电路原理图和PCB图。

KeiluVision4用于软件的编写、编译以及hex文件的生成。

Protues7.5用于软件的仿真。

二、

硬件设计与实现

2.1课题分析

2.1.1元件选择

本设计使用到的元器件包括：

AT89s52芯片、数码管、PNP9012、电容、电阻、晶振、按键开关、。

AT89s52芯片是系统的核心，它主要负责控制各个部分的协调工作。

选择该芯片的原因主要有以下几点：

（1）该芯片在以前的电子设计中使用过一次，手头恰好有，便于节省课程设计资金。

（2）内部资源丰富，功能强大，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

（3）能工作在3.5~5.5V，其工作电压范围宽泛，便于使用。

在AT89s52芯片外围接上复位电路，外部时序电路、上拉电阻，数码管，按钮等外部设备，通过数码管、PNP9012搭配实现功能的显示。

P3.3为蜂鸣器（用LED代替）输出口，P0为数码管段选显示输出，P2为数码管位选显示输出，P3.0-P3.2为按键控制接口。

原件列表：

AT89s52

1片

四位共阳极数码管

2片

PNP9012三极管

8个

22μF电容

1个

30pF电容

2个

1KΏ电阻

12个

4.7KΏ电阻

8个

12M晶振

1个

导线、焊锡

若干

2.1.2工作原理

基于上述设计要求，根据功能要求，设计中除了必要的单片机复位和时序电路外，还需要有闹铃提醒电路、显示电路、按键控制电路等部分。

各个电路都有其自己的功能。

电路进入就绪状态后，开始计时。

然后由按键控制进行模式切换和控制状态。

在电路中P3.0-P3.2为按键控制部分的3个按键，P3.0对应模式切换功能，P3.1在时钟显示和闹铃模式下起到加1功能，P3.2在时钟显示和闹铃模式下起到减1功能，在秒表模式下起到控制秒表开始和暂停的功能。

P3.3为闹铃输出口，闹铃时间到，则该输出口置高，保持1min，使LED保持高亮达到闹铃提醒功能。

P0为数码管段选显示输出，同个8个口电平高低不同，控制单个数码管的显示，；P2为数码管位选显示输出，通过8个口的输出电平高低不同，控制相连的PNP9012的导通状态，从而控制共阳数码管的显示。

AT89s52的针脚定义如下：

2.1.3系统的硬件构成及功能

（1）抢答器的电路框图

抢答器电路功能框图

2.2由原理设计实际电路

2.2.1抢答器实际电路图

抢答器工作电路原理图

2.2.2PCB图设计

（注明：

因为沟通的原因，实际作出的PCB图未按照此图制作，而是制作了第一版设计的一个PCB，其中有错误，故在实际应用时，自行焊接了设计电路。

）

三、电子线路软件设计与实现

3.1软件功能需求

为了能够计时准确，显示无闪烁，按键响应及时无抖动等功能需求，根据设计要求，可以得出相应的软件功能可分为以下部分：

（1）初始化部分

（2）显示部分（3）键盘扫描判断部分（4）数码管驱动部分（5）主程序（6）定时器计时设计

3.2系统主程序设计

基于以上软件需求，以及ATMega16L指令集特点，编写了如附录程序来实现逾期功能。

（1）初始化部分。

#include

sbitKEY1=P3^0;

sbitKEY2=P3^1;

sbitKEY3=P3^2;

sbitled=P3^3;

codeunsignedchartab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,

0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阴数码管0-9

unsignedcharStrTab[8];//定义缓冲区

Unsigned

charminute=30,hour=12,second,msecond,miao,key1flag=0,key2flag=0;//定义并且初始化值12:

30:

00

unsignedcharkeytemp1=0,keytemp2=0,clockhor=0,clockmin=0,clocksec=0,clockflag,keycount,keyflag1,t;

（2）显示部分。

voidDisplaypro（void）

{StrTab[0]=tab[hour/10];//显示正常时间

StrTab[1]=tab[hour%10];

StrTab[2]=0xbf;

StrTab[3]=tab[minute/10];

StrTab[4]=tab[minute%10];

StrTab[5]=0xbf;

StrTab[6]=tab[second/10];

StrTab[7]=tab[second%10];

}

voiddisplaymiao（）

{StrTab[6]=tab[msecond/10];//显示秒表时间

StrTab[7]=tab[msecond%10];

StrTab[2]=0xbf;

StrTab[3]=tab[miao/10];

StrTab[4]=tab[miao%10];

StrTab[5]=0xbf;

StrTab[0]=tab[0];

StrTab[1]=tab[0];

}

voidtiming（void）

{StrTab[0]=tab[hour/10];//显示正常时间

StrTab[1]=tab[hour%10];

StrTab[2]=0xff;

StrTab[3]=tab[minute/10];

StrTab[4]=tab[minute%10];

StrTab[5]=0xff;

StrTab[6]=tab[second/10];

StrTab[7]=tab[second%10];

}

voidclock（void）

{StrTab[0]=tab[clockhor/10];//显示闹铃时间

StrTab[1]=tab[clockhor%10];

StrTab[2]=0x7f;

StrTab[3]=tab[clockmin/10];

StrTab[4]=tab[clockmin%10];

StrTab[5]=0x7f;

StrTab[6]=tab[clocksec/10];

StrTab[7]=tab[clocksec%10];

}

voidzero（void）

{StrTab[0]=tab[0];//显示零时间

StrTab[1]=tab[0];

StrTab[2]=0xbf;

StrTab[3]=tab[0];

StrTab[4]=tab[0];

StrTab[5]=0xbf;

StrTab[6]=tab[0];

StrTab[7]=tab[0];

}

（3）键盘扫描判断部分。

voidkeyjudge（）//模式切换键扫描

{keyflag1=0;

delay（1000）;

if（keyflag1=1）

{if（key1flag<=4）

{key1flag++;}

if（key1flag>=4）

{key1flag=0;}

}

keyflag1=0;

}

（4）数码管驱动部分。

voidtime1_isr（void）interrupt3using0//定时器1用来动态扫描

{staticunsignedcharnum;

TH1=0xf8;//重入初值

TL1=0xf0;

switch（num）{

case0:

P2=0xfe;P0=StrTab[num];break;//分别调用缓冲区的值进行扫描

case1:

P2=0xfd;P0=StrTab[num];break;

case2:

P2=0xfb;P0=StrTab[num];break;

case3:

P2=0xf7;P0=StrTab[num];break;

case4:

P2=0xef;P0=StrTab[num];break;

case5:

P2=0xdf;P0=StrTab[num];break;

case6:

P2=0xbf;P0=StrTab[num];break;

case7:

P2=0x7f;P0=StrTab[num];break;

default:

break;

}

num++;//扫描8次，使用8个数码管

if（num==8）

num=0;

}

（5）延时程序。

voiddelay（unsignedintcnt）//延时函数

{

while（--cnt）;

}

（6）主程序。

main（）//主函数

{TMOD|=0x01;//定时器0用于计时

TH0=0xd8;

TL0=0xf0;

ET0=1;

TR0=1;

TMOD|=0x10;//定时器1用于动态扫描

TH1=0xF8;

TL1=0xf0;

ET1=1;

TR1=1;

EA=1;

EX0=1;

IT0=1;

t=0;

Displaypro（）;

while

（1）//主循环

{

while（（key1flag==0））

{Displaypro（）;

}

while（（key1flag==1））

{zero（）;

if（!

KEY3）//按键去抖以及动作

{

delay（10000）;

if（!

KEY3）

{

msecond=0;miao=0;

}

while（（key1flag==1））

{displaymiao（）;}

}

}

while（（key1flag==2））

{timing（）;

if（key2flag==0）

{if（!

KEY3）//按键去抖以及动作

{delay（10000）;

if（!

KEY3）

{

minute++;if（minute==59）minute=0;//分加1

timing（）;

}

}

}

if（key2flag==1）

{

if（!

KEY3）//按键去抖以及动作

{delay（10000）;

if（!

KEY3）

{hour++;if（hour==24）hour=0;//分减1

timing（）;

}

}

}

timing（）;

}

while（（key1flag==3））

{clock（）;

if（key2flag==0）

{if（!

KEY3）//按键去抖以及动作

{

delay（10000）;

if（!

KEY3）

{

clockmin++;if（clockmin==59）clockmin=0;//分加1

clock（）;

}

}

}

if（key2flag==1）

{if（!

KEY3）//按键去抖以及动作

{

delay（10000）;

if（!

KEY3）

{

clockhor++;if（clockhor==24）clockhor=0;//分减1

clock（）;

}

}

}clock（）;

}

}

}

////////////////////////////////////////////////////////////////

voidinter（）interrupt0

{

if（key1flag==1）

{if（t==0）

{t=1;}

elset=0;

}

}

（7）闹铃响应设计

if（（hour==clockhor）&&（minute==clockmin））

{clockflag=1;}

else{clockflag=0;}

if（clockflag==1）

{led=1;}

else{led=0;}

（8）秒表设计

voidtim（void）interrupt1using1

{

staticunsignedintcount;//定义内部静态变量

TH0=0xf8;//重新赋值

TL0=0x30;

count++;

keycount++;

if（!

KEY1）

{

keyflag1=1;

keyjudge（）;

}

if（!

KEY2）

{

if（key2flag<=2）

{key2flag++;}

if（key2flag>=2）

{key2flag=0;}

}

if（（count%5）==0）

{

if（t==1）

msecond++;

if（msecond==100）

{

msecond=0;

miao++;//秒加1

if（miao==100）

miao=0;

}

}

（9）走时设计

if（count==500）

{

count=0;

second++;//秒加1

if（second==60）

{

second=0;

minute++;//分加1

if（minute==60）

{

minute=0;

hour++;//时加1

if（hour==24）

hour=0;

}

}

}

}

四、系统功能仿真

4.1仿真电路设计

因为使用Protues7.5进行电路仿真时，默认单片机正常工作同时电路驱动能力无限大，因此可以省略掉复位和时序电路以及三极管驱动部分，仿真电路图设计如下：

4.2功能仿真结果

4.2.1时间显示

4.2.2闹铃设定

4.2.3时间设定

4.2.4秒表使用

附录：

完整程序设计

#include

sbitKEY1=P3^0;

sbitKEY2=P3^1;

sbitKEY3=P3^2;

sbitled=P3^3;

codeunsignedchartab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,

0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

//共阴数码管0-9

unsignedcharStrTab[8];//定义缓冲区

unsignedcharminute=30,hour=12,second,msecond,miao,key1flag=0,key2flag=0;//定义并且初始化值12:

30:

00

unsignedcharkeytemp1=0,keytemp2=0,clockhor=0,clockmin=0,clocksec=0,clockflag,keycount,keyflag1,t;

voiddelay（unsignedintcnt）//延时函数

{

while（--cnt）;

}

voidDisplaypro（void）

{

StrTab[0]=tab[hour/10];//显示正常时间

StrTab[1]=tab[hour%10];

StrTab[2]=0xbf;

StrTab[3]=tab[minute/10];

StrTab[4]=tab[minute%10];

StrTab[5]=0xbf;

StrTab[6]=tab[second/10];

StrTab[7]=tab[second%10];

}

voiddisplaymiao（）

{

StrTab[6]=tab[msecond/10];//显示秒表时间

StrTab[7]=tab[msecond%10];

StrTab[2]=0xbf;

StrTab[3]=tab[miao/10];

StrTab[4]=tab[miao%10];

StrTab[5]=0xbf;

StrTab[0]=tab[0];

StrTab[1]=tab[0];

}

voidtiming（void）

{

StrTab[0]=tab[hour/10];//显示正常时间

StrTab[1]=tab[hour%10];

StrTab[2]=0xff;

StrTab[3]=tab[minute/10];

StrTab[4]=tab[minute%10];

StrTab[5]=0xff;

StrTab[6]=tab[second/10];

StrTab[7]=tab[second%10];

}

voidclock（void）

{

StrTab[0]=tab[clockhor/10];//显示闹铃时间

StrTab[1]=tab[clockhor%10];

StrTab[2]=0x7f;

StrTab[3]=tab[clockmin/10];

StrTab[4]=tab[clockmin%10];

StrTab[5]=0x7f;

StrTab[6]=tab[clocksec/10];

StrTab[7]=tab[clocksec%10];

}

voidzero（void）

{

StrTab[0]=tab[0];//显示零时间

StrTab[1]=tab[0];

StrTab[2]=0xbf;

StrTab[3]=tab[0];

StrTab[4]=tab[0];

StrTab[5]=0xbf;

StrTab[6]=tab[0];

StrTab[7]=tab[0];

}

voidkeyjudge（）

{keyflag1=0;

delay（1000）;

if（keyflag1=1）

{if（key1flag<=4）

{key1flag++;}

if（key1flag>=4）

{key1flag=0;}

}

keyflag1=0;

}

main（）//主函数

{

TMOD|=0x01;//定时器0用于计时

TH0=0xd8;

TL0=0xf0;

ET0=1;

TR0=1;

TMOD|=0x10;//定时器1用于动态扫描

TH1=0xF8;

TL1=0xf0;

ET1=1;

TR1=1;

EA=1;