单片机课设LED显示电子钟.docx

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单片机课设LED显示电子钟

辽宁工业大学

单片机与接口技术课程设计（论文）

题目：

LED显示的电子钟

院（系）：

电子与信息工程学院

专业班级：

计算机班

学号：

学生姓名：

指导教师：

教师职称：

起止时间：

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：

电子与信息工程学院教研室：

计算机科学与技术

学号

学生姓名

专业班级

课程设计（论文）题目

LED显示的电子钟

课程设计（论文）任务

以AT89C51单片机为核心，制作一个LED显示的智能电子钟。

用8个7段LED数码管作为显示设备，设计时钟功能。

时钟的显示格式规定如下，日期格式：

YYMMDD,时间格式：

HHMMSS.

通过按键可以分别设置年、月、日，时、分、秒。

按下K1键进入设置页面，在设置页面下按K2调整数字，K3键返回操作，K4键切换日期与时间的显示。

要求：

根据以上功能说明，设计单片机电路结构，编写相应程序代码，用Proteus仿真电路运行查看效果，总结论文。

指导教师评语及成绩

成绩：

指导教师签字：

年月日

清华大学出版社

第1章设计概述与要求

1.1设计概述

课程设计应以学生认知为主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力培养。

根据课程设计具体课题安排时间，确定课题的涉及，变成和调试内容，分团队开展课程设计活动，安排完成每部分工作。

课程设计集中在实验室进行。

在课程设计过程中，坚持独立完成，实现课题规定的各项指标，并写出设计报告。

要求学生自己调研，设计系统功能，划分软硬件功能，选择器件，用Proteus软件在PC机上完成硬件原理图设计。

然后使用使用Proteus软件在PC机运行系统仿真，调试电路和修改调试程序。

对整个系统做试运行，有问题再进一步修改调试，直至达到设计的要求和取得满意的效果。

最后编写系统说明书，其内容主要包括系统功能介绍，使用范围，主要性能指标，使用方法，注意事项等。

要求学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《单片机原理与接口技术》课程中所学的理论知识和实验技能，掌握单片机应用系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。

基于AT89C51单片机，制作一个LED显示的智能电子钟。

1.2设计要求

1、设计题目：

LED显示的电子钟

2、设计任务：

基于AT89C51单片机,制作一个LED显示的智能电子钟。

3、设计要求及功能：

（1）用6个7段LED数码管作为显示设备，设计时钟功能。

（2）显示格式，日期：

YYMMDD,时间：

HHMMSS.

（3）可以分别设计年、月、日，时、分、秒。

在复位后的日期应该为：

120101，

时间为：

000000。

（4）秒钟复位功能，当秒位键按下后，秒的那位回到00。

（5）键盘按键个数应该万为己确定。

（6）@时间、月、日自行交替显示，或者按键切换显示。

第2章系统设计

2.1框图设计

设计中采用AT89C51芯片及LED显示器，一些独立式按键构成一个简单的数字电子钟。

设计中是采用单片机的内部定时器进行定时，程序框图如图2.1所示：

图2.1系统框图

整个电子钟的工作原理是：

在正常的供电状态下，首先利用单片机定时，到了相应的时间由单片机将所需要显示的数据送到LED显示器的输入口，当有键按下时则进入相应的按键显示和调整状态，进行按键调整。

2.2硬件设计

硬件设计是指应用系统的电路设计，包括单片机芯片、控制电路、存储器、I/O接口等等。

硬件设计时，应考虑留有充分余量，电路设计力求无误，因为在系统调试中不易修改硬件结构。

如原理图所示，硬件系统主要由单片机最小应用系统、LED数码管显示模块、电源模块、晶振模块、按键模块等组成。

1、硬件系统各模块功能：

（1）单片机最小系统——AT89C51：

由AT89C51单片机由时钟电路和复位电路构成。

AT89C51是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

时钟电路由一个12MHZ的石英晶体振荡器和两个22pF的的电容组成振荡电路和分频电路，为单片机提供内部时钟。

复位电路采用上电复位和按键复位结合的方式对电路进行复位，主要是通过RST引脚送入单片机。

图2.289C51单片机

VCC：

电源。

GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

（2）LED数码管显示模块

LED数码管是由发光二极管构成的，亦称半导体数码管。

将条状发光二极管按照共阴极（负极）或共阳极（正极）的方法连接，组成“8”字，再把发光二极管另一电极作笔段电极，就构成了LED数码管。

若按规定使某些笔段上的发光二极管发光，就能显示从0～9的…系列数字。

同荧光数码管（VFD）、辉光数码管（NRT）相比，它具有：

体积小、功耗低、耐震动、寿命长、亮度高、单色性好、发光响应的时间短，能与TTL、CMOS电路兼容等的数显器件。

+、-分别表示公共阳极和公共阴极。

a～g是7个笔段电极，DP为小数点。

另有一种字高为7．6mm的超小型LED数码管，管脚从左右两排引出，小数点则是独立的。

本系统利用6位LED数码管显示时间，共阴极结构。

LED数码管由7段发光二极管组成，当要显示某个数字时只要将数字所对应的引脚送入低电平。

图2.3LED数码管的数值表及其引脚图

（3）晶振模块：

下图所示为时钟电路原理图，在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。

而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。

时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。

图2.4晶振电路

（4）按键模块：

本设计中主要有7个控制按键，按键功能为：

1）P1.0键位为清零键，当使用时，使其所显示数据清零，复位；

2）P1.1键位口为时间加“1”；

3）P1.2键位口为分钟加“1”；

4）P1.3键位口为秒钟加“1”；

5）P1.4键位口为暂停键；

6）P1.5键位口为恢复端；

7）P1.6键位口为秒钟清零端。

图2.5独立按键模块

第3章软件设计

3.1程序流程图

（1）主程序流程如图3.1所示，程序运行后系统默认显示初始值，通过判断键位来执行相应子程序，经过程序运算后再显示对应的数值。

图3.1主程序流程图

（3）时间处理程序流程如图3.2所示，键盘相应设置按键后，通过设置每一位的数字来达到设置时间的效果，其中程序需要计算秒钟、分钟、时钟的进制问题，设置完成后显示时间。

图3.4时间处理程序流程图

第4章PROTEUS仿真结果

4.1总体电路仿真结果

仿真开始，系统显示默认时间，键盘等待响应，总体电路仿真结果如图4.1所示：

图4.1总体电路仿真结果

4.2各个功能的仿真结果

按下K1键进入设置页面，可以通过多次操作K1来切换设置各个数位的值，更改数字通过按K2执行，设置完成后按K3键确定。

图4.2显示时间时仿真电路图

按下K4键进入显示日期，界面如图4.3所示；设置日期的流程与设置时间的流程相同。

图4.3显示日期的仿真电路图

第5章总结

参考文献

[1]吴亦锋.单片机原理与接口技术.北京：

电子工业出版社，2010：

75—97.

[2]李建中.单片机原理及应用.西安：

西安电子科技大学出版社，2008：

45—56.

[3]张毅刚.单片机原理及应用.北京：

高等教育出版社，2003：

126—135.

[4]胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京：

清华大学出版社,2004：

30—55.

[5]张毅刚.单片机原理及接口技术.北京：

人民邮电出版社，2008：

9－29.

附录程序代码

ORG0000H

MOV40H,#00H

MOV41H,#00H

MOV42H,#00H

MOV43H,#00H

MOV44H,#00H

MOV45H,#00H

MOVR0,#01H

MOVR1,#02H

CLRP3.0

CLRP3.1

UU:

MOVTMOD,#01H；中断

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

CLRTR0

MM:

MOVA,40H；；显示程序：

MOV50H,#0FEH

MOVP2,50H

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLYY；延时

MOVA,50H

RLA

MOV50H,A

MM1:

MOVP2,50H

MOVDPTR,#TAB

MOVA,41H

ADDA,#0AH

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLYY

MOVA,50H

RLA

MOV50H,A

MM2:

MOVP2,50H

MOVDPTR,#TAB

MOVA,42H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLYY

MOVA,50H

RLA

MOV50H,A

MM3:

MOVP2,50H

MOVDPTR,#TAB

MOVA,43H

ADDA,#0AH

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLYY

MOVA,50H

RLA

MOV50H,A

MM4:

MOVP2,50H

MOVDPTR,#TAB

MOVA,44H

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLYY

MOVA,50H

RLA

MOV50H,A

MM5:

MOVP2,50H

MOVDPTR,#TAB

MOVA,45H

ADDA,#0AH

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

LCALLYY

MOVA,50H

RLA

MOV50H,A

JNBP1.0,KK1；按键判断程序

JNBP1.6,KK7

JNBP1.1,KK2

JNBP1.2,KK3

JNBP1.3,KK4

CJNER0,#01H,HH1

JNBP1.4,KK5

SETBTR0

BB:

JBTF0,GG

LJMPMM

KK5:

JNBP1.4,KK5

MOVR0,#00H

LJMPUU

HH1:

JNBP1.5,KK6

LJMPUU

KK1：

LJMPKKK1

KK7:

LJMPKKK7

GG:

CLRTF0

MOVA,47H

CJNEA,#09H,LL1

MOV47H,#00H

MOVA,46H

CJNEA,#09H,LL2

MOV46H,#00H

KK4:

JNBP1.3,KK4

JNBP3.1,QQ1

MOVA,45H

CJNEA,#09H,QQ1

CLRP3.1

QQ1:

MOVA,45H

CJNEA,#09H,LL3

MOV45H,#00H

MOVA,44H

CJNEA,#05H,LL4

MOV44H,#00H

KK3:

JNBP1.2,KK3

MOVA,43H

CJNEA,#09H,LL7

MOV43H,#00H

MOVA,42H

CJNEA,#05H,LL8

MOV42H,#00H

KK2:

JNBP1.1,KK2

MOVA,41H

CJNEA,#09H,LL5

MOV41H,#00H

LL6:

INC40H

LJMPUU

KKK1:

MOVA,#00H

MOV40H,A

MOV41H,A

MOV42H,A

MOV40H,A

MOV43H,A

MOV44H,A

MOV45H,A

LJMPMM

KKK7:

MOVA,#00H

MOV44H,A

MOV45H,A

MOV46H,A

MOV47H,A

LJMPMM

KK6:

JNBP1.5,KK6

MOVR0,#01H

LJMPUU

LL1:

INC47H

LJMPUU

LL7:

INC43H

LJMPUU

LL8:

INC42H

LJMPUU

LL2:

INC46H

LJMPUU

LL3:

INC45H

LJMPUU

LL4:

INC44H

LJMPUU

LL5:

CJNEA,#03H,DD1

MOVA,40H

CJNEA,#02H,DD1

MOV40H,#00H

MOV41H,#00H

LJMPUU

DD1:

INC41H

LJMPUU

YY:

MOVR6,#10；延时程序

YY1:

MOVR7,#09

YY2:

NOP

NOP

DJNZR7,YY2

DJNZR6,YY1

RET

TAB:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,67H

DB0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0E7H

END