基于LED数码管制作的电子钟C语言设计

1、led 数 码 管 显 示 数 字 钟 设 计 报 告 作者：王海燕 指导老师：王全洲 报告日期：2011.2.12 目目 录录 1.1. 引言引言.1 1 1.1. 编写目的： .1 1.2. 背景 .1 1.3. 定义 .2 1.4. 参考资料 .4 2.2. 总体设计总体设计.4 4 2.1. 开发与运行环境 .4 2.2. 硬件功能描述 .4 2.3. 硬件结构 .5 3.3. 硬件模块设计硬件模块设计.9 9 3.1. 描述 .9 3.2. 功能 .12 4.4. 嵌入式软件设计嵌入式软件设计.1313 4.1. 流程逻辑 .14 4.2. 程序代码 .17 5.5. 经验总结经验总

2、结.2929 6.6. 附录附录.3434 1 1. 引言引言 1.1 编写目的编写目的 （1）巩固和提高学过的基础理论和专业知识； （2）提高运用所学专业知识进行独立思考和综合分析、解决实际问 题的能力； （3）培养掌握正确的思维方法和利用软件和硬件解决实际问题的基 本技能； （4）增强对实际电路的认识，掌握分析处理方法，进行调试、设计 等基本技能的训练，使之具有一定程度的实际工作能力。 （5）通过设计数字电子钟，了解电子钟的工作原理和内部构造。 （6）学会系统（模块）的测试方法，并根据完整的测试数据对系统 （模块）的性能指标做出分析和评价； 1.2 背景背景 20 世纪末，电子技术获得了飞

3、速的发展，在其推动下，现代 电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的 发展和社会信息化程度的提高。目前，单片机正朝着高性能和多品 种方向发展，发展趋势将进一步向着 cmos 化、低功耗、小体积、大 容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机 应用的重要意义在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想 和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能， 现在已能用单片机通过软件方法来实现了。 2 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路 技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准 确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿

4、命，因此得到 了广泛的使用。 因此，本设计报告在 keil vision2 环境下调试与编写程序，在 利用 proteus 软件进行仿真 ，最终设计出 pcb，制作出 led 数码管 显示的数字钟。 产 品 名 称：led 数码管显示数字钟 任务提出者： 王全洲 设 计 者：王海燕 产品运行环境：keil uvision2、proteus、实物 1.3 定义定义 （1）单片机：单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领 域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成， 内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 i/o 接 口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设

5、备相结合， 便可成为一个单片机控制系统。 （2）stc89c52 单片机：本设计中采用型号为 stc89c52 的单片 机，stc89c52 是一个低功耗高性能单片机，40 个引脚，32 个外部 双向输入/输出（i/o）端口，同时内含 6 个中断源，3 个 16 位可编 程定时计数器,2 个全双工串行通信口，片内含 8kb 的可反复擦写的 flash 只读程序存储器（rom）和 256b 的随机存取数据存储器 3 （ram） ，器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存储技术生产， 兼容标准 mcs-52 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 flash 存 储单元。 （3）中断：就是

6、当 cpu 正在执行程序 a 时，发生了另一个急需 处理的事件 b，这时 cpu 暂停当前执行的程序 a，立即转去执行处理 事件 b 的程序，处理完事件 b 后，再返回到程序 a 继续执行，这个 过程被叫做中断。 （4）数码管：分段式显示器（led 数码管）由 7 条线段围成 8 字 型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发 出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字 形或符号。led 数码管有共阳、共阴之分。 （5）keil uvision2 ：是众多单片机应用开发软件中优秀的软件 之一，它支持众多不同公司的mcs51 架构的芯片，它集编辑，编译， 仿真等于

7、一体，同时还支持，plm，汇编和c 语言的程序设计，它的 界面和常用的微软vc+的界面相似，界面友好，易学易用，在调试 程序，软件仿真方面也有很强大的功能。 （6）proteus：proteus 软件是 labcenter electronics 公司的 一款电路设计与仿真软件，它包括 isis、ares 等软件模块，ares 模块主要用来完成 pcb 的设计，而 isis 模块用来完成电路原理图的 布图与仿真。proteus 的软件仿真基于 vsm 技术，它与其他软件最 大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如 mcs-51 系列、pic 系列等等，以及单片机外围电路，比如

8、键盘、 4 led、lcd 等等。通过 proteus 软件的使用我们能够轻易地获得一个 功能齐全、实用方便的单片机实验室。 1.3 参考资料参考资料 (1)51 单片机 c 语言教程 郭天祥编著 电子工业出版社出版 (2)单片机原理与应用及 c51 程序设计 谢维成、杨加国编著 清 华大学出版社出版 (3)单片机原理及技术接口技术 北京航空航天大学出版社 北 京航空航天大学出版社出版 (4) 网络资料 2. 总体设计总体设计 2.1 开发与运行环境开发与运行环境 本设计以 c 语言为开发语言，在 keil uvision2 软件平台上进 行 c 程序的编辑，连接和调试，最终与 proteus

9、 仿真软件相结合， 进行相关的电路仿真及修改，最后利用 protel dxp 软件进行产品的 pcb 绘制和设计，最终完成电路的焊接和调试，制作出成品。 2.2 硬件功能描述硬件功能描述 此数字钟可实现基本的走时和显示时间时、分、秒；时间的调 整；闹钟的设定和调整；闹钟的开启和关闭功能，具体如下： 5 （1）实现基本的走时和显示时间的时、分、秒，上电自动显示 初始时间 12-00-00，且控制闹钟状态的的蓝色 led 灯为亮的状态。 （2）当第一次按下第一个弹性按键时进入时间的调节状态，此 时实现对显示时间的小时调节，按下第二个按键时实现小时的加一 调节，按下第三个按键时实现小时的减一调节。

10、（3）当第二次按下第一个弹性按键时进入显示时间的分钟调节状 态，按下第二个按键时实现分钟的加一调节，按下第三个按键时实 现分钟的减一调节。 （4）当第三次按下第一个弹性按键时进入闹钟的小时调节状态， 按下第二个按键时实现闹钟小时的加一调节，按下第三个按键时实 现闹钟小时的减一调节。 （5）当第四次按下第一个弹性按键时进入闹钟的分钟调节状态， 按下第二个按键时实现闹钟分钟的加一调节，按下第三个按键时实 现闹钟分钟的减一调节。 （6）当第五次按下第一个弹性按键时返回正常的显示时间走时状 态。 （7）当同时按下第二和第三个弹性按键时，关闭闹钟，且此时 蓝色 led 灯为灭，及定时时间到蜂鸣器并不响，

11、若再次同时按下第 二和第三个弹性按键，则开启闹钟，且此时蓝色 led 灯为亮，定时 时间到蜂鸣器发出滴滴的闹铃声，同时按下第二和第三个弹性按键 即可关闭闹铃。闹铃状态默认为开启。 6 2.3 硬件结构硬件结构 本数字钟显示时间需 8 位，格式为 12- 00 00,因此需采用 8 个 数码管，若采用单独数码管连线时比较麻烦，而市场上无 8 位一体 的数码管，故本数字钟采用 4 位一体的共阴极数码管，其引脚图如 下： 若使 8 个数码管正常显示时间，必须采用数码管的动态扫描方式， 即每一时刻只有一个数码管点亮，采用软件延时和人眼的视觉停留 效果，使人眼看到的数码管是同时点亮的。因此需要用 8 个

12、端口控 制数码管的段选，即决定数码管显示什么字符，8 个端口控制数码 管的位选，即决定该时刻让哪个数码管点亮。考虑到数码管采用动 态扫描方式，即循环扫描数码管的 8 位，并将显示字符送入段选段， 为了节省单片机的输入/输出端口和易于程序的编写，采取直接用 p0 口控制数码管的 8 个段选位，其中数码管的小数点控制位 dp 不用可 直接悬空，为了增加其驱动能力使数码管显示更亮，在此加入 74ls573，有锁存数据和增加驱动的作用。利用 p2.0 p2.2 口接一个 74ls138 的 3 8 译码器控制数码管的位选端。 7 74ls138 为 3 线8 线译码器，共有 54/74s138 和 5

13、4/7 4ls138 两种线路结构型式 ,其工作原理如下： 当一个选通端（ e1）为高电平，另两个选通端（ e2)和/(e3) ）为低电平时，可将地址端（ a、b、c）的二进制编码在一个对 应的输出端以低电平译出。 利用 e1、e2 和 e3 可级联扩展成 2 4 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。 若将选通端中的一个作为数据输入端时， 74ls138 还可作数据分 配器。 74hc573具有数据锁存和数据缓冲的功能，做数据锁存时，当输 入的数据消失时,在芯片的输出端,数据仍然保持; 做数据缓冲时，可 8 加强驱动能力。同样，74ls244/74ls245/74ls37

14、3/74ls573都具备数 据缓冲的能力。 四位一体的数码管的引脚图如上所述，将 2 个四位一体的数 码管的 a 到 g 的引脚依次相连接，既可作为 8 位数码管的段选端， 将 bit1 到 bit4 的引脚依次相连接，即可作为 8 位数码管的位选端。 数码管的段选端控制如上图所示，分别将 2 个 4 位一体的数码 9 管 a 到 g 引脚相连，构成其段选端，用单片机的 p0.0p0.6 经 74hc573 后控制其段选端，使之显示相应的字符。 数码管的位选段控制如上图所示，用单片机的 p2.0p2.2 经 74ls138 的 38 译码器后控制该时刻数码管的哪一位选中，因为 74ls138

15、选中时输出为低电平，故数码管采用共阴级的数码管，方 便控制和编程。 如上图所示，按键采取独立按键控制方式，用单片机的 p3.1p3.3 控制 3 个弹性按键，用以显示时间和闹钟的控制。 3. 硬件模块描述硬件模块描述 3.1 描述描述 （1）数码管显示部分 10 数码管显示部分的电路如图所示，单片机的 p0 口控制 8 数码 管的段选端，决定显示的字符，p0 口经过 74hc573 锁存器后输出数 据控制数码管的段选端，74hc573 在这里起到锁存数据和增加驱动 能力，是数码管亮度增加的作用，此外，单片机 p0 口做输入/输出 端口使用时必须加上拉电阻，一般为 1k 电阻。单片机的 p2.0

16、p2.2 经 74ls138 的 38 译码器后将译出的数据送入数码管的位选端，控 制该时刻数码管的哪一位选中，因为 74ls138 译出为低电平，故数 码管采用共阴级的数码管，方便控制和编程。当然，位选端也可以 直接由单片机的 p2 口控制数码管的 8 位，但因为数码管显示采用动 态扫描方式，数码管循环轮流点亮，采用每个端口控制编写程序比 较繁琐，而且浪费端口，故采用 38 译码器输出。 （2）按键扫描控制部分 11 此部分为按键扫描控制部分 ，用来控制时间的调整、闹钟 的设定及闹钟的开启和关闭，因所用的按键较少，故采用独立按键 控制方式，且所用按键均为弹性小按键，即按下时为低电平接通， 松

17、手时即弹起变为高电平，为了节省输入/输出端口和方便编程，每 个按键根据其按的次数有不同的作用。 （3）闹钟部分 此部分为闹铃部分，当定时时间到，蜂鸣器发出滴滴的声响， 可通过按键关闭或开启，若无手动操作，则响够 1 分中后自动关闭。 （4）闹钟状态指示部分 闹钟指示部分由一只共阳的蓝色 led 充当，若闹钟在开启状 12 态，则 led 为亮的状态，若闹钟在关闭状态，led 为灭的状态，默 认为闹钟开启状态。 总体电路图设计如下 3.1 功能功能 单片机上电，启动开关后，电源指示灯（红色 led）亮，显 示初始时间 12-00-00，且控制闹钟状态的的蓝色 led 灯为亮的状态。 此时可对显示

18、时间进行调整和进行闹钟的设定。具体做法如下： 当第一次按下第一个弹性按键时进入时间的调节状态，此时实 现对显示时间的小时调节，按下第二个按键时实现小时的加一调节， 按下第三个按键时实现小时的减一调节。 当第二次按下第一个弹性按键时进入显示时间的分钟调节状态， 按下第二个按键时实现分钟的加一调节，按下第三个按键时实现分 钟的减一调节。 当第三次按下第一个弹性按键时进入闹钟的小时调节状态，按 13 下第二个按键时实现闹钟小时的加一调节，按下第三个按键时实现 闹钟小时的减一调节。 当第四次按下第一个弹性按键时进入闹钟的分钟调节状态，按 下第二个按键时实现闹钟分钟的加一调节，按下第三个按键时实现 闹钟

19、分钟的减一调节。 当第五次按下第一个弹性按键时返回正常的显示时间走时状态。 当定时时间到，蜂鸣器将发出滴滴的闹铃声，此时，若同时按 下第二和第三个弹性按键，关闭闹钟，闹钟指示灯（蓝色 led）灭， 若不手动关闭，则在声音响够 1 分钟后自动关闭，闹铃不影响正常 走时，也可在刚开始就对闹钟的状态进行设置，若刚开始将闹钟关 闭，则定时时间到蜂鸣器也不响，闹钟默认为开启状态。 4. 嵌入式软件设计嵌入式软件设计 4.1 流程逻辑流程逻辑 主程序流程图 主程序流程图如下图所示，在主程序中设置定时器定时器 0 和 1 工作在方式一，开始循环扫描个按键的状态，检测到该按键按 下，则执行相应的程序，其中按键

20、一的按下还有标志位，每次按下 标志位都加一，根据标志位的不同可控制是时间的时、分调整，还 是闹钟的时、分调整，按键二控制加一调节，按键三控制减一调节， 14 同时按下按键二、三控制闹钟的状态。 n y n y n y y n 第三个按键是否按下 开 始 设置定时器初值，开启定时器 循环扫描检测按键状态 第一个按键是否按下 标志位加一，进入调整状态 第二个按键是否按下 小时/分钟加一调整 小时/分钟减一调整 第二、三个键是否同时按 下 控制闹钟的开/关 15 时间显示流程图 时间显示流程图如下图所示，定义 8 个缓冲区，循环扫描 数码管的位选状态，将时、分、秒的十位和各位计算显示，其中定 时器一

21、用来数码管的动态扫描。 时十位计算显示 结束 开始 秒个位计算显示 秒十位计算显示 分个位计算显示 分十位计算显示 时个位计算显示 16 定时器 0 中断流程图 定时器 0 中断流程图如下图所示，定时器 0 中断时先检 测 1 秒是否到，1 秒如果到，秒单元就加 1；如果没到，就检测 1 分 钟是否到，1 分钟如果到，分单元就加 1；如果没到，就检测 1 小时 是否到，1 小时如果到，时单元就加 1，如果没到，就显示时间。 y n 24 小时到？ 分单元清零，时单元加 1 n n n y y 时单元清零 时间显示 中断返回 开始 一秒时间到？ 60 秒时间到？ 60 分钟到？ 秒单元加 1 秒

22、单元清零，分单元加 1 y 17 4.2 程序代码程序代码 （1）初始化及定义部分程序如下 #include sbit key1=p32; sbit key2=p33; sbit key3=p34; sbit speak=p23; sbit led=p12; code unsigned char tab=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; unsigned char strtab8; unsigned char minute=00,hour=12,second; unsigned char minute1=0

23、0,hour1=00; second1; unsigned char flag=0; unsigned char num; unsigned int count; unsigned int flag1=0; 此部分程序定义单片机 p3.2 口为 key1，p3.3 口为 key1，p3.4 口为 key1，分别接三个弹性小按键，用于按键扫描， p2.3 口为 speak，接蜂鸣器，用于闹铃，p1.2 口为 led，接蓝色 led，用于指示闹钟的开/关状态，tab数组中放有 09 共阴极数码 管显示代码，定义 8 个缓冲区，用于数码管的动态扫描，初始化显 示时间为 12-00-00,定义标志位

24、flag，用于标识按键一第几次按下， 定义标志位 flag1，用于标示闹钟的状态。定义变量 num 和 count，用于加一和计数。 18 （2）延时子函数 void delay(unsigned int cnt) while(-cnt); 实现延时 cnt ns 的功能。 （3）正常时间显示子程序 void play(void) strtab0=tabhour/10; strtab1=tabhour%10; strtab2=0 x40; strtab3=tabminute/10; strtab4=tabminute%10; strtab5=0 x40; strtab6=tabsecond/1

25、0; strtab7=tabsecond%10; 用于显示正常的走时，显示格式为 12-00-00，取小时的十 位放在第一个数码管缓冲区，取小时的个位放在第二个数码管缓冲 区， 第三个数码管缓冲区放入字符“”，取分钟的十位放在第四个数 码管缓冲区，取分钟的个位放在第五个数码管缓冲区，第六个数码 管缓冲区放入字符“”，取秒的十位放在第七个数码管缓冲区， 取秒的个位放在第八个数码管缓冲区。 19 （4）闹钟时间显示 void nplay(void) strtab0=tabhour1/10; strtab1=tabhour1%10; strtab2=0 x40; strtab3=tabminute1

26、/10; strtab4=tabminute1%10; strtab5=0 x40; strtab6=tab0/10; strtab7=tab0%10; 原理与正常走时显示相同，只是函数名不同。 （5）主程序 main() tmod =0 x01;/定时器 0 用于计时 th0=0 x3c; tl0=0 xb0; et0=1; tr0=1; tmod =0 x10; /定时器 1 用于动态扫描 th1=0 xf8; tl1=0 xf0; et1=1; tr1=1; ea =1; play(); while(1)/主循环 20 if(!key1) /按键 1 去抖以及动作 delay(10000

27、); if(!key1) flag+; if(flag=1) if(!key2) delay(10000); if(!key2) hour+;if(hour=24)hour=0; /正常时间 小时 加 1 play(); if(!key3) delay(10000); if(!key3) hour-;if(hour=0)hour=23; /正常时间 小时 减 1 play(); 21 if(flag=2) if(!key2) /按键去抖以及动作 delay(10000); if(!key2) minute+;if(minute=60)minute=0;/分加 1 play(); if(!key

28、3) /按键去抖以及动作 delay(10000); if(!key3) minute-;if(minute=0)minute=59; /分减 1 play(); if(flag=3) /闹钟对时 if(!key2) delay(10000); if(!key2) 22 hour1+;if(hour1=24)hour1=0; /闹钟时间 小时 加 1 nplay(); if(!key3) delay(10000); if(!key3) hour1-;if(hour1=0)hour1=23; /闹钟时间 小时 减 1 nplay(); if(flag=4) if(!key2) /按键去抖以及动作

29、 delay(10000); if(!key2) minute1+;if(minute1=60)minute1=0;/闹钟分加 1 nplay(); if(!key3) /按键去抖以及动作 delay(10000); 23 if(!key3) minute1-;if(minute1=0)minute1=59; /闹钟分减 1 nplay(); 此部分程序用来对定时器设置初值和按键扫描，定时器 0 和 1 都工作在方式 1，定时器 0 用于计时，计时时间为 50ms，定时器 1 用于数码管动态扫描，即使时间为 10ms，设置定时器初值和开启定 时器后，调用显示时间子程序进行显示，同时不断循环扫描

30、按键的 状态，其中，按键一每按下一次，标志位加一，第一次按下时，标 志位为一，标志进入显示时间小时的调节，此时若检测到按键 2 按 下，则进行加一调节，若检测到按键 3 按下，则进行减一调节，若 无则继续扫描，标志位为 2 时指示显示时间分钟的调节，标志位为 3 时指示闹钟小时的调节，标志位为 4 时指示闹钟分钟的调节。其 中，按键加入延时 10ms 的去抖动程序，当标志为为 5 时重新赋值标 志位为 0 。在进行显示时间和闹钟显示时调用相应的响应子程序。 （6）闹钟控制子程序 void nz() if(minute=minute1 else speak=1; if(!key2 if(flag

31、1=1) led=0; else led=1; if(flag1=2) flag1=0; if(flag=5) flag=0; 此本分程序为闹钟控制子程序，当正常走时的分和闹钟的分、 正常走时的时和闹钟的时相等且闹钟标志位为 0 时，蜂鸣器发出滴 滴的响声，否则蜂鸣器不发声。此外还加了闹钟状态标志位 flag1，初值为 0，标志着闹钟开启。当按键 2 和 3 同时按下时，标 志位加一，且 led 给低电平，即 led 灭，标志着闹钟关闭，否则 led 亮。当 flag1 为 2 时，重新赋值为 0. （7）定时中断 1 子程序 void time1_isr(void) interrupt 3

32、/定时器 1 用来动态扫描 ,l,l 25 th1=0 xf8;/重入初值 tl1=0 xf0; switch (num) case 0:p2=0;p0=strtabnum;break; /分别调用缓冲区的值进行扫描 case 1:p2=1;p0=strtabnum;break; case 2:p2=2;p0=strtabnum;break; case 3:p2=3;p0=strtabnum;break; case 4:p2=4;p0=strtabnum;break; case 5:p2=5;p0=strtabnum;break; case 6:p2=6;p0=strtabnum;break;

33、 case 7:p2=7;p0=strtabnum;break; default:break; nz(); num+; /扫描 8 次，使用 8 个数码管 if(num=8) num=0; 此部分为定时器 1 动态扫描数码管子程序，定时器 1 重新赋初 值，定时时间 10ms，利用 case 语句进行循环动态扫描，给数码管 相应的位送入相应的段码，完成数码管的动态扫描显示，且在定时 器 1 中调用闹钟子程序，不断检测闹钟时间是否到。 （8）定时中断 0 子程序 void tim(void) interrupt 1 /using 1 th0=0 x3c; tl0=0 xb0; count+; 2

34、6 switch (count) case 0: case 20: if(flag=1 | flag=2 | flag=0) /隔一定时间调用显示处 理 play(); break; case 40: if(flag=3 | flag=4) nplay(); break; case 60: case 80: default:break; if (count=159) 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

35、=0; 此部分程序为定时器 0 中断子程序，对定时器重新赋初值，完成 50ms 的计时，当秒加到 60 时，秒清零分加一，当分加到 60 时，分 清零小时加一，当小时加到 24 时，小时清零，依次循环。 27 proteus 仿真结果如下 此图为在 proteus 软件下仿真的数字钟正常走时下的画面。 实物设计如下 28 此图为 pcb 绘制刻板后完成的实物图 绘制的电路 pcb 图如下 此图为在 protel dxp 软件下绘制的电路 pcb 图 pcb 印制电路图如下 29 此图为刻出的 pcb 印制板电路实物图 5.经验总结经验总结 led 数码管显示的数字钟是单片机中的经典系统模块，可

36、以 说掌握了其基本原理就基本掌握了单片机的知识。自己也从这次 的制作中收获不少，从最初的程序代码编写，到仿真调试，到 pcb 的绘制，再到最终的元件焊接和实物调试，每一个环节都让 我有所收获。 先是程序代码的编写，刚开始时采用最基本的 p0 口控制段 选，p2 口控制位选，6 个独立按键分别控制秒、分、时的加一和 减一。编写程序时虽然简单易懂，但比较繁琐，且浪费的端口较 多，而且在后面加了闹钟的调节后，编写程序显得非常麻烦，故 30 又重新换了方案，位选端通过 74ls138 的 38 译码器控制，这 样在数码管动态扫描是方便编程，且节省了端口，按键控制部分 也改为 3 个独立按键，且引进了标

37、志位，用来标识时间时、分调 整和闹钟时、分调整，这样不仅节省了端口，而且方便编程。编 写程序时，刚开始想着不借助别人的思想，自己试着编，但发现 自己有很多知识和思想都很匮乏，遇到了好多问题，最终都无法 解决，后来在网上搜了很多别人的数字钟设计方案，发现用汇编 编程的设计远大于用 c 语言编程的，汇编语言主要优点是占用资 源少、程序执行效率高。但是不同的 cpu，其汇编语言可能有所 差异，所以不易移植。 c 语言是一种结构化的高级语言。其优点 是可读性好，移植容易，是普遍使用的一种计算机语言。缺点是 占用资源较多，执行效率没有汇编高，就个人认为，刚开始学单 片机时对汇编有所了解有助于更好的了解单

38、片机的内部结构，学 习 c 语言时上手也比较快。通过对数字钟程序的编写，我对单片 机定时器的应用有了很好的掌握，对数字钟的设计流程和思想也 有了较好的认识。同时也让我认识到，不依靠别人的思想和已有 的知识去创造是不可能实现的，只有在有一定的知识基础，借鉴 别人的思想，再加入自己的思想去创新才是有效可行的。程序的 编写我是和 proteus 仿真相结合完成的，可根据仿真的结果修改 程序，proteus 仿真软件虽然很强大，但毕竟和实际调试还是有 一定的差距的，我在仿真时发现在按键防抖动这部分仿真软件处 理的不是很好，同样的程序，用软件延时 10ms 去抖动，在仿真 31 时，调整时间时点一次按键

39、，有时会增加或减少几个数，很不稳 定，而将程序下载到开发板上运行时，防抖动程序完全合适，按 一次按键只增加或减少一个数。而且在仿真时，不用加驱动电路， 不用考虑各部分驱动能力和一些保护电路，因此，仿真软件只能 用来检测程序是否合适，至于一些细节问题还要自己在实际中解 决。 程序编写合适后，就是 pcb 的绘制，在绘制 pcb 时我采用了 orcad 软件，但无论怎么布局，所用到的芯片 74ls138 和 74ls573 总是会有一个布不通，需要跑飞线，此外还有 3 根飞线， 听着别人布通了而且只有 1/2 根飞线，心里真的挺着急的。用 orcad 画 pcb 的另外几个人也没合适，本想着让他们

40、帮忙，但他 们自己的还没合适根本无暇顾及我，任庆的电路图中也采用了 74ls138 和 74ls573，他的情况和我一样，也是 2 个芯片中有一 个芯片布不通，第二天就要刻板子了，情急之下我将王鹏绘制的 pcb 刻了一块。后来任庆把之前的问题也解决了，他在绘制时直 接把 74ls73 和电路断开，在布不通的地方全部加了插槽，等图 刻出来后全部借上杜邦线就可以了。通过这件事，我认识到自己 在绘制 pcb 方面还有很多的缺陷，要在以后好好补一补这一块， 而且自己没有耐心，遇到困难认为解决不了就退缩了，其实只要 肯动脑，总会想出解决办法的。因为是我们第一次刻板子，大家 也没什么经验，基本都是用自动布

41、线，在布线时只想着将全部的 线全部布通，尽量不要有飞线，对于以后的焊接问题基本没有考 32 虑，因此有的同学出现了焊孔间距不合适，焊盘太小，铜线太细 及铜线比较密集，四周没有留下空余的地方等问题，给后面的焊 接元件和调试带来了不便。由于 pcb 不是自己亲自绘制的，我也 只是在焊接元件和调试时才发现了问题，首先是焊接时焊盘很小， 一定要有很高的焊接技术，且一定要细心，否则一不留神就会与 地相连，而且焊完一个要及时检查，否则最后全部焊完后很难检 查出问题。自己刚拿到板子准备焊元件时，心里挺紧张的，对自 己的焊接技术很没信心，而越怕出错就越会出错，平均焊 6 了引 脚就会焊坏一个引脚，只能用吸锡枪

42、吸了重焊，后来放松了心态， 焊起来才比较得心应手，其实有时候心态决定成败，遇到事情不 要先被自己打到了，无论多大的困难以一颗平常心对待就好了。 在焊接时，为了用刀片刮掉残留在引脚的一点点焊锡，不下心刮 断了一根铜线，不过后来又用焊锡点好了。在之前的焊接中，我 一直不喜欢用尖头烙铁，觉得尖头烙铁不好焊接，所以一直采用 扁头的烙铁，但这次的焊盘都非常的小，用扁头烙铁很容易焊坏， 不得不采用尖头烙铁。因此，我认识到有些东西不是你不喜欢就 可以永远排斥它的，不要由着自己的性子轻易地排斥什么，任何 东西都有它的使用价值。有些事情也不是你不喜欢就可以按你喜 欢的方式发展的，也不会因为你不喜欢就永远不会发生

43、，当我们 无法改变环境时我们只能改变自己。 元件焊接完成，焊接好飞线后，检查完电路没有问题，但是 上电后发现数码管根本不亮，测量加到单片机上的电压为 4.3 伏， 33 这说明单片机上是加上电压，单片机是工作的。于是便用万用表 检查了数码管的好坏，数码管是可以点亮，元件是没有问题的。 但是数码管却没加上电压，便猜想是驱动芯片的问题。因为在买 元件时想增大其驱动能力，故将原图中 18 引脚的 74ls573 换成 了 20 引脚的单片机专用驱动芯片 uln2003，绘制 pcb 时也用的是 uln2003 芯片。我便将仿真电路中的 74ls573 换成了 una2003， 发现数码管确实不显示，

44、而且输入 uln2003 的电平并未输出，由 此可见 uln2003 也没有正常工作。在网上查资料时才发现 uln2003 正常工作电压为 12v，而单片机正常工作电压为 5v，故 驱动芯片并未工作。因为 uln2003 和 74ls573 的引脚数目和功能 并不相同，硬件和软件都无法更改，只能将 uln2003 芯片不接， 而直接用导线短接，相当于 p0 口直接接到数码管的段选端，这 样虽然数码管的亮度不是很好，但能正常工作了。但数码管显示 的时间并不正常，为秒的个位、符号“-” 、小时的个位、分的个 位、分的十位、秒的十位、符号“-” 、小时的十位。再确认线未 连接错误后，仔细查看了原理图

45、，才发现在网上找的四位一体的 数码管引脚图有误，致使数码管的位选段接线错误，因此，只能 在程序上改正。只需将数码管的位选顺序改变即可。因此，将程 序中的正常走时和闹钟程序改为如下即可： 原程序： strtab0=tabhour1/10; strtab1=tabhour1%10; strtab2=0 x40; strtab3=tabminute1/10; 34 strtab4=tabminute1%10; strtab5=0 x40; strtab6=tabsecond/10; strtab7=tabsecond%10; 修改后的程序： strtab7=tabhour/10; strtab5=t

46、abhour%10; strtab1=0 x40; strtab4=tabminute/10; strtab3=tabminute%10; strtab6=0 x40; strtab2=tabsecond/10; strtab0=tabsecond%10; 修改后则运行正常。后来又添加了闹钟的关闭和其状态标志， 因此在原有的pcb板子上又打了2个钻孔，用刀片刻了焊盘，从单片 机的p1.2口接上蓝色的led，加上程序后便可完成。刚开始时，以为 pcb刻出来硬件电路就算是定下来，无法修改了，压根没想到用刀片 刻焊盘，在别人指点下在恍然大悟。任何东西都不是一成不变的， 关键是要动脑去改造它。最后数字

47、钟终于正常工作了，在此次制作 中，自己真的收获很大，但同时也看清了自己的不足，pcb方面的欠 缺及自己缺乏创新的勇气，遇到困难便失去了信心，而不是开动自 己的大脑去寻找办法，以后一定要加以改正。 6.附录附录 用软件方法如何消除单片机的时间误差： 用单片机做的数字钟，由于软件和硬件的原因，总会出现走时 误差误差，电子钟的走时误差 s=s1-s2,s1 表示程序实际运行计算所 得的秒；s2 表示客观时间的标准秒。s0 时表示电子钟秒单元数值 35 刷新滞后，即走时误差为“慢”；反之，s0 表示秒单元数值的刷 新超前，即走时误差为“快”。 一个常规电子计时器的计时准确度，取决于晶振标称频率 （fs

48、）与实际频率（fo）的频率偏差和晶振频率的时漂、温漂等离 散参数。普通晶振的实际频率与标称频率有较大的偏差，可达万分 之五（万分之 5），折算到一天计时误差就是 43.2s。每天 10左 右，对应。因此电子计时器的误差主要取决于晶振实际频率与标称 频率的偏差。 本次设计的单片机电子钟系统中，其误差主要来源包括晶体频 率误差，定时器溢出误差，延迟误差。晶体频率产生震荡，容易产 生走时误差；定时器溢出的时间误差，本应这一秒溢出，但却在下 一秒溢出，造成走时误差；延迟时间过长或过短，都会造成与基准 时间产生偏差，造成走时误差。 减少走时误差的方法有如下几种： 1.硬件方法 对于纯硬件计时电路，因分频系数 n 固定不变，要提高计时准确 度只能调整 fo，使得已尽可能接近于 fs。常规减少计时误差的方法 是：微调元件 l、c、r 的参数，调节硬件频率，使得时钟源的频率 误差减小。但此方法操作复杂，没有一定的电子技术知识和专用仪 器很难校准，而且会降低晶振频率稳定度。 2 .纯软件方法 36 由微控制器控制的实时时钟，可以采用软件的方法消除晶振实 际频率与标称频率间误差引起的计时误差。 3.测量晶振实际长期振荡频率 以标称频率下的定时计数值 ns 作为实际计数值，在电台报时 时将时间设置正确，然后让它运行一段较长的时间，再与电台的报 时比较求出误差的秒数，即可算出实际频