可调整运行的电子钟设计方案

1 可调整运行的电子钟设计方案 第 1 章 电子钟功能及总体方案的介绍 子钟功能介绍 本功能要求 可调整运行的电子钟具有三种工作状态： “ P.” 状态、运行状态、调整状态。 （ 1）、 “ P.” 状态，依靠上电或按复位键进入，在此状态下，按 B、 C、 D 键均无效，按 入运行状态； （ 2）、运行状态，按奇数次 A 键进入，在此状态下，按 B、 C、 D 键均无效，只有按 下 出运行状态，进入调整状态； （ 3）、调整状态，按偶数次 此状态下，按 A、 B、 C、 D 键 均有效。如按下 退出调整状态，进入运行状态；按下 B、 C、 分别对时、分、秒加 1，调整结束后必须按 可退出调整状态，进入运行状态。 基本功能要求： “ P.” 稳定地显示在 示器的最左端数码管（ ，无 A 键按下（在 “ P.” 状态下，按下 B、 C、 则不进入电子钟的运行状态，继续显示 “ P.” 。 按下 A 键后，电子钟以起始时间： 00时 00分 00秒开始运行。 再次按下 A 键后，电子钟退出运行状态，进入调整状态，利用 B、 C、 间修 改正确后可再次按下 A 键，电子钟则退出调整状态，进入运行状态。 2 注意：每次按下 B、 C、 允许加一，不允许连加。 展功能要求 （ 1）、在调整状态下，按下 B、 C、 D 键，允许连加，而 A 键无论在何种状态下，均不允许连击； （ 2）、时、分、秒的间隔符“。”以一定频率闪烁； （ 3）、时间显示以“灭零”方式进行； （ 4）、可调整运行的电子钟用两个按键（例如： 控制。 体方案介绍 时方案 利用 计数器进行中断定时，配合软件延 时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，且能使读者在定时 /计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。 盘 /显示方案 和 外接由六个 码管 (成的显示器，用 作 段码输出口， 作六个 码管的位控输出线， 、 B、 C、 一种低功耗，高性能的 位微型计算机。它带有 8K 编程和擦除的只读存储器（ 该器件采用 高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的 80 80指令系统及引脚兼容，片内成在一个芯片上，可用与解决复杂的问题，且成本较低。简易电子钟的功能不复杂，采用其现有的 I/O 便可完成，所以本书中采用此的设计方案，结构如图 1 3 第 2 章 电子钟的工作原理 现时钟计时的基本方法 利用 计数器、中断系统来实现时钟计数。 (1) 计数初值计算 : 把定时器设为工作方式 1，定时时 间为 50计数溢出 20 次即得时钟计时最小单位秒，而 100次计数可用软件方法实现。 假设使用 T/式 1， 502 则初值 216 1/1212 s =50000 s X=15536 0011110010110000 32) 采用中断方式进行溢出次数累计 ,计满 20次为秒计时（ 1秒）； (3) 从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。 子钟的时间显示 电子钟的时钟时间在六位数码管上进行显示，因此，在内部 共 8个单元。 1 按键电路晶振电路复位电路9 S 52 驱动电路 37H 36H 35H 34H 33H 32H 31H 30H 时十位 时个位 分隔 分十位 分个位 分隔 秒十位 秒个位 子钟的启、停及时间调整 电子钟设置 4个按键通过程序控制来完成电子钟的启、停及时间调整。 ； 第 3 章 电子钟原理图及元件清单 子钟电路原理图 电子钟原理图 (见附录 1) 件清单 电子钟元件清单 如表 1 所示： 表 1 电子钟元器件清单 元件名称 规格型号 数量（个） 单片机 显示驱动芯片 74 8位一体的共阳 7 晶振 12 电容 33 电容 22 F 1 5 按键 电阻 电阻 1K 1 上拉电阻 10K 4 限流电阻 排阻 0K 1 第 4 章 软件系统设计 子钟程序流程框图 程序流程 框图 6 见图 4扫子程序流程框图 见图 4图 4保存键值 （ A 中 ）结 束开 始有键闭合调显示子程序延时去抖动有键闭合显示子程序按下否检测到 A 键按下进入时间设置状态P . 显示检测到 A 键按下 断服务程序流程框图 见图 4图 4扫子程序流程框图程框图 开 始现场保护 （ 入栈 ）改变寄存器组组号重装定时器计数初值中断次数减 1满 8 次秒值加 1满 60 秒秒缓冲单元清 0分值加 1满 60 分分缓冲单元清 02111 9 时 值 加 1满 2 4 小 时时 缓 冲 单 元 清 0恢 复 寄 存 器 组 组 号现 场 恢 复 （ 出 栈 ）结 P.”点显示子程序流程框图 见图 44断服务程序流程框图 图 4 P.”点显示子程序流程框图 开始堆栈初始化始化始化“ P . ” 字符序号送显示缓冲区调显示子程序 10 示子程序流程框图 见图 4地址指针 R 0 初始化 、 位控寄存器 R 2 初始化现场保护段位控码送 P 2 口开辟第 3 组寄存器查表取段码段控码送 P 0 口位控码左移延时 1 毫秒显示缓冲区地址加 1恢复现场8 位 示完否 回开始图 4 - 5 显示子程序流程图 11 一子程序流程框图 见图 4开始取十位数使十位数占 A 高半字节取个位数占 A 低半字节加一十进制调整个位数送入缓冲单元把十位数交换到低半字节十位数送缓冲单元结束图 4一子程序 12 子钟总体程序清单 0000H 000 0030H #60H ;确立堆栈区 #00H ; #20H ; #5 ; #00H ; #02H ;先定时器 0 #82H ; #01H ;定时器 0方式 1工作 ;调 ;按键检测子程序 ; ;调用显示子程序 ;调传送子程序 ;开电子钟 ;调用显示子程序 ;按键检测子程序 13 ;调用显示子程序 ; ; P 点显示 ; ; 37H, #12 ; #30H ; #07H #10 ; ; 键扫子程序 ; ; ;调键值处理子程序 ;没有键按下转到返回 ;调显示去抖动 B, 20H ;保存键值 ;调键值处理子程序 ;键释放，转到恢复键值 ;调显示子程序延时 ;等到键释放 A, B ;键值送 20 14 ;返回 #0 ;先向 A, ; A ; A, #0 ;保存 位 20H, A ;0; ; 键功能子程序 ; ; ;关中断 ;判断是否运行 A, #01H, ;转运行 A, #02H, ;转时调整 A, #04H, ;转分调整 A, #08H, ;转秒调整 #45H ;时调整 C A, #24H, 15 #43H ;分调整 C A, #60H, #41H ;秒调整 C A, #60H, ; ; 传送显示数据 ; ; 30H, 40H ;秒显示单元 41 31H, 41H 32H, #11 ; - 33H, 42H ;分显示单元 43 34H, 43H 35H, #11 ; - 36H, 44H ;时显示单元 44 37H, 45H ;关 电子钟并跳出 ;运行电子钟 16 ;无键按下或完成功能跳出 ; ; 运行电子钟 ; ; #0 #3 ;3 #20 ;5020次循环 ;启动定时器 0 ; ; 定时中断 ; ; #0 ;重新设定定时初值 #3 ;启动定时器 0 ;1秒到 #14H ;20次计数 #41H ;秒十位 ;加 1程序 C A, #60H, ;1分到 17 #43H ;加 1程序 C A, #60H, ;1小时到 #45H ;加 1程序 C A, #24H, ;1天到 30H, 40H ;秒显示单元 41 31H, 41H 32H, #11 ; - 33H, 42H ;分显示单元 43 34H, 43H 35H, #11 ; - 36H, 44H ;时显示单元 44 37H, 45H 18 ; ; 时间清零子程序 ; ; A A A ; ; 加一子程序 ; ; A, ;取十位 A A, ;组合十位与个位 A, #01H ;加 1 A ;十进制调整 A ;暂存 A, #0 ;屏蔽十位 A ;放入个位单元 A, ;取值 A A, #0 ;屏蔽个位 A ;放入十位单元 A, ;数值放入 19 ; ;显示子程序 30H ; ; #30H ;显示缓冲存储单元首地址 #80H ;从右至左显示 ;送位控 A, #A, A+ A ;送段控 ;延时 A, B R A A 09H,92H,82H,00H,90H,0 #14H ;显示延时子程序 #19H ; 20 第 5 章 电子钟的使用说明及调试运行 用说明书 作说明 (1)时间显示： 电子钟上电后 ,8 个数码管显示初始状态即最左边的一个数码管显示 P.。如果未显示 P.，只需按一下复位键即可使其显示出 P.。按下 电子钟显示 00时 00分 00秒并开始运行 。 (2)时间调整： 若要进行时间调整，则需再次按下 A 键，进入时间调整状态，然后分别按下 B 键调时，按下 C 键调分，按下 D 键调秒，按下 B、 C、 D 键并松开可使电子钟的时，分，秒分别加一。调整好时间后，按下 A 键就可以回到调整好的时间为基础的自动计时状态。无论是在自动计时，还是在调整校正时，都可按下复位键使系统回到显示 中 围为 0为 24 点； C， 为 60分。 子钟运行结果 机 （如图 5 动 （如图 5 图 5 图 5动 21 行 （如图 5 图 5行 22 第 6 章 误差分析 在调试运行过程中，在所有参数正确的情况下，我的结果仍出现运行缓慢情况。产生误差的主要原因是我们用软件计时，计时 1 秒是采用定时器的中断服务程序。当电子钟运行 1 秒，执行中断程序需要一定时间，这个时间就是所产生的误差，这个误差是不可避免的。同时 ,单片机工作也会受到环境的影响，比如温度、湿度，以及其它电子设备的干扰。 因此，应该让电子钟工作在适度温度、干燥和电子干扰较少的环境下，还有一种方法就是采用实时时钟芯片，这样可以使误差降低到最少。 23 第 7 章 设计体会 这次课程设计持续了几周时间，开始一直就想着等别人做出来再去请教别人，没想到，自己做出来的人并不多，也没有谁能够帮我的，于是就和吴娟去图书馆借书自己琢磨。借了胡辉主编的单片机应用系统设计与训练，细细阅读了里面关于电子钟设计的介绍，学到了蛮多知识的。后来在二班汪宇那里又弄来了王老师关于电子钟设计的的课件包，借鉴了相当一部分内容，不管怎么样我也终于是自己搞定了。但是自己还是去认真再次学习了汇编语言的，还有熟练了 件的运用，还用了蛮久没用的 更好的锻炼了用 流程图。虽然大部分都是借鉴的，只是照着描描但自己还是用心去弄懂了。有时间还是会更多锻炼的。感觉这些软件都越来越顺手了。挺开心。发现自己真是不逼就不学的人啦。 24 教学建议 所谓的教学建议是第一次写，也不知道应该写些什么。只知道自己没学好，也似乎不爱学这方面的东西。王老师您是个好老师，虽然我感觉您上学期的教学比这学期的吸引人，当然这其中的大部分的原因也都是因为这学期时间太松，加上我们这些大四学生太放任自流了的原因吧。 如果要我提出建议，我想，以下这些不成熟也没条理性可言的语句就算是我的所谓“建议”吧。 教学，教与学，本来就时老师与学生的互动。老师教得再好，学生没去认真有什么用处？所以我觉得一个好老师可能应该更多的去带动学生去学，勾起学生学习的兴趣。虽然王老师您在这方面已经下了很多功夫，但似乎成效并不大，适得其反，一部分根本不想学的人反而还觉得您逼迫得太紧了，对您意见颇多。形成了这样的局面，我想也不时您所希望见到的，所以为什么您要对每个人都做一样的要求呢？ 教学，并不是抓学生抓得紧他们就一定学得好的。不是说，上有政策，下有对策吗？您不管怎么样严格要求，可最后，真正不想学的仍旧老油条一根。您的脑细胞却在以极大的速度消亡。 您现在已经不时青春年华了，为了您自己的身体着想，请适当的对学生施压，对某些对这方面感兴趣的同学严格要求些。以后又并不是每个学过单片机这一科的人都会走上单片机这条路，为什么不让那些对单片机没兴趣的人有多些时间做别的事情？ 我知道自己提的意见很不讨您欢心，但是，上学期我就觉得每个人都在您的严格要求下捣鼓单片机。可最终的成效呢？这学期所表现处理的“成效”好像也并不如您意吧？ 请恕我愚昧！ 25 参考资料 1胡辉，单片机应用系统设计与训练 M，中国水利水电出版社， 2曹巧媛，单片机原理及应用 M，北京：电子工业出版社， 3赵秀珍，单永磊，单片微型计算机原理及其应用 M，北京：中国水利水电出版社， 4张毅刚，修林成，胡振江， M，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 5张洪润，兰清华，单片机应用技术教程 M，北京：清华大学出版社， 6李华， M，北京：北京 航空航天大学出版社， 26 附 录 Y: 23 4 5 6 7 8 90 1 2 3 4 5 6 7 8 9I:4:06:08: C D E F G 2 4 6 14272000633244 C 7 致 谢 这次的课程设计，所谓是一波三折啊。但终于还是完成了 !这个历史性时刻的来临，要感谢的人太多太多 ! 首先，感谢我们尊敬的王老师，有了他的谆谆教诲，处处提点，我才得以成功的完成。是他在课堂上将电子钟的原理及设计思路详细讲解给我们听，也是王老师一次次给我们指出原理图的错误，让我们修改再重新绘制。老师在课堂上严格要求我们，这是对 我们的负责，毕竟严师出高徒。而我自由散漫的性格弱点也 说明了我需要这样的老师来对我进行督促和鞭策，我学到的不仅仅只有书本上的知识，还有做人的道理。 他严肃的科学态度，严谨的治学精神