基于单片机控制的电子时钟毕业设计论文

1、课题名称：基于单片机的电子钟的设计专业名称： 自动化 单片机技术课程设计任务书一、设计题目：基于单片机的电子钟的设计、基于单片机的频率计的设计二、适用班级：自本04010403三、指导教师：四、任务与要求：1、本课题任务如下：（1）、基于单片机的电子钟的设计设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“p.”， 进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。（2）、基于单片机的频率计的设计设

2、计一个能够测量矩形波信号的频率、周期、脉宽、占空比的频率计。该频率计上电或按键复位后能自动显示系统提示符“p.”， 进入测量准备状态。按频率测量键则测量频率；按周期测量键则测量周期；按脉宽测量键则测量脉宽；按占空比测量键则测量占空比。2、本课题可选择设计方案如下：（1）、基于单片机并行口的设计在at89s52的p0口和p2口上外接led数码管显示器，p0口作led数码管显示器的段控口，p2口作led数码管显示器的位控口，p1口外接四个按键a、b、c、d。（2）、基于单片机串行口的设计将at89s52的串行口扩展成并行口,外接led数码管显示器；p1口外接四个按键a、b、c、d。（3）、基于in

3、tel 8279的设计利用intel 8279芯片为at89s52扩展并行口,通过intel 8279外接led数码管显示器和四个按键a、b、c、d构成的键盘。（4）、基于intel 8155的设计利用intel 8155芯片为at89s52扩展并行口,通过intel 8155外接led数码管显示器和四个按键a、b、c、d构成的键盘。（5）、基于intel 8255的设计利用intel 8255芯片为at89s52扩展并行口,通过intel 8255外接led数码管显示器和四个按键a、b、c、d构成的键盘。3、本课题基本要求如下：（1）、基于单片机的电子钟的设计led数码管显示器显示当前时间；

4、四个按键的功能：a键用于电子钟启动/调整；b键用于调时,范围0-23,0为24点,每按一次时加1；c键用于调分,范围0-59,0 为60分,每按一次分加1；d键用于调秒, 范围0-59，0为60秒,每按一次秒加1；（2）、基于单片机的频率计的设计led数码管显示器显示被测信号的频率、周期、脉宽、占空比；四个按键的功能：a键用于测量频率；b键用于测量周期；c键用于测量脉宽；d键用于测量占空比；（3）、以上两个课题可以任选其一或全选，学生也可以自定课题；（4）、编程语言：汇编或c51；（5）、计算机打印单片机技术课程设计说明书一份；（6）、设计时间：二周；（7）、实物制作或proteus仿真；（8

5、）、人员分组：一人一组或多人一组（不超4人）。五、单片机技术课程设计说明书正文主要内容参照“单片机技术课程设计说明书正文主要内容”文件。六、单片机技术课程设计说明书书写格式 参照“单片机技术课程设计说明书书写格式”文件。七、参考资料1、曹巧媛，单片机原理及应用m，北京：电子工业出版社，1997.7；2、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，2001.8；3、张毅刚，修林成，胡振江，mcs-51单片机应用设计m，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.8；4、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，1997.11；。5、李华，mcs-51系列

6、单片机实用接口技术m，北京：北京航空航天大学出版社，1993.8；6、陈景初，单片机应用系统设计与实践m，北京：北京航空航天大学出版社；7、马忠梅，单片机的c语言windows环境编程宝典m, 北京：北京航空航天大学出版社，2003.6； 8、李光飞,单片机c程序设计指导m,北京:北京航空航天大学出版社，2003.01 ；9、李光飞,单片机课程设计实例指导m,北京:北京航空航天大学出版社，2004.9。 电气自动化教研室 2007年9月10日摘 要时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为

7、人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。 数字电子钟的设计方法有多种，其中，利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，便于电子钟功能的扩充，即可用该电子钟发出各种控制信号，精确度高等特点，同时可以用该电子钟发出各种控制信号。本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机at89s52芯片和led数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。与传统机械表相比，它具有走时精确,显示直观等特点。它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，另外具有校时功能等特点。该电子钟可以做到的功能：上电或按键复位后能自动显示系统提示符“

8、p.”进入时钟准备状态2.第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态。再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。通过设置的a、b、c、d四个键来调整运行，并且利用了8位led显示时分秒。此电子钟严格按照要求设计，最终达到预期的效果，能够正确显示“p”点以及时分秒的计时，算是一次比较成功的设计了。关键词：电子钟，单片机，汇编目 录第1章 电子钟功能及总体方案的介绍11.1电子钟功能介绍11.1.1基本功能要求11.1.2扩展功能要求11.2总体方案介绍21.2.1计时方案21.2

9、.2键盘/显示方案2第2章 电子钟的工作原理32.1实现时钟计时的基本方法32.2电子钟的时间显示32.3电子钟的启、停及时间调整3第3章 电子钟原理图及元件清单43.1电子钟电路原理图43.2元件清单4第4章 软件系统设计54.1电子钟程序流程框图54.1.1主程序流程框图54.1.2键扫子程序流程框图64.1.3中断服务程序流程框图74.1.5显示子程序流程框图94.1.6加一子程序流程框图104.2电子钟总体程序清单11第5章 电子钟的使用说明及调试运行195.1使用说明书195.1.1操作说明195.2电子钟运行结果195.2.1待机195.2.2启动195.2.3运行20第6章 误差

10、分析21第7章 设计体会22教学建议23参考资料24附 录25致 谢26第1章电子钟功能及总体方案的介绍1.1电子钟功能介绍1.1.1基本功能要求 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a键有效，进入运行状态； （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a键有效，按下a键后，退出运行状态，进入调整状态； （3）、调整状态，按偶数次a键进入，在此状态下，按a、b、c、d键均有效。如按下a键，则退出调整状态，进入运行状态；按下b、c、d键，则分别对时

11、、分、秒加1，调整结束后必须按a键，即可退出调整状态，进入运行状态。基本功能要求： “p.”稳定地显示在led显示器的最左端数码管（led5）上，无a键按下（在“p.”状态下，按下b、c、d键无效），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、d键把电子钟的显示时间修改为当前实时时间，时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。 注意：每次按下b、c、d键，只允许加一，不允许连加。1.1.2扩展功能要求 （1）、在调整状态下，按下b、c、d键，允

12、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：a键、b键）来控制。1.2总体方案介绍1.2.1计时方案利用at89s52单片机内部的定时/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。1.2.2键盘/显示方案at89s52的p0口和p2口外接由六个led数码管(led5led0)构成的显示器

13、，用p0口作led的段码输出口，p2口作六个led数码管的位控输出线，p1口外接四个按键a、b、c、d构成键盘电路。at89s52 是一种低功耗，高性能的cmos 8位微型计算机。它带有8k flash 可编程和擦除的只读存储器（eprom），该器件采用atmel的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的80c51和80c52的指令系统及引脚兼容，片内flash 集成在一个芯片上，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1-1如示。11 at89s52电路显示方框图第2章电子钟的工作原理2.1实现时钟计时的基

14、本方法利用mcs-51系列单片机的可编程定时/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50ms，则计数溢出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/c0，方式1，50ms定时，fosc=12mhz。则初值x满足（216-x）1/12mhz12s =50000sx=1553600111100101100003cb0h(2) 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。2.2电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ram

15、中设置显示缓冲区共8个单元。 led8led7led6led5led4led3led2led137h36h35h34h33h32h31h30h时十位时个位分隔分十位分个位分隔秒十位秒个位2.3电子钟的启、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。a键控制电子钟的启、停；b键调整时；c键调整分；d键调整秒。第3章 电子钟原理图及元件清单3.1电子钟电路原理图电子钟原理图 (见附录1)3.2元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at89s521显示驱动芯片74ls24528位一体的共阳led显示器7seg-mpx8-c

16、a-blue1晶振12mhz1电容33pf2电容22f1按键button5电阻0.2k1电阻1k1上拉电阻10k4限流电阻0.1k8排阻respack-8/10k1第4章软件系统设计4.1电子钟程序流程框图4.1.1主程序流程框图图4-1主程序流程框图 见图4-1所示 4.1.2键扫子程序流程框图 见图4-2所示 图 4-2 键扫子程序流程框图程框图4.1.3中断服务程序流程框图 见图4-3所示 4-3中断服务程序流程框图4.1.4“p.”点显示子程序流程框图见图4-4所示图4-4 “p.”点显示子程序流程框图4.1.5显示子程序流程框图 见图4-5所示4.1.6加一子程序流程框图 见图4-6

17、所示图 4-6 加一子程序4.2电子钟总体程序清单org 0000hajmp mainorg 000bhljmp intt0org 0030hmain: mov sp, #60h;确立堆栈区 mov psw, #00h ; mov r0, #20h ;ram区首地址 mov r7, #5fh ;ram区单元个数ql: mov r0, #00h ;ram清零 inc r0 djnz r7, ql mov ip, #02h ;ip初始化，优先定时器0 mov ie, #82h ;ie初始化， mov tmod, #01h ;定时器0方式1工作lcall pp;调p.子程序next: lcall k

18、ey ;按键检测子程序 jbacc.0, runf ;a键按下运行 lcall disp ;调用显示子程序 sjmp nextrunf: lcall outt;调传送子程序 lcall time;开电子钟jk: lcall disp;调用显示子程序 lcall key ;按键检测子程序 jz jk lcall ankey lcall disp ;调用显示子程序 sjmp jk; p点显示 ;pp: mov 37h, #12;p点编码送寄存器 mov r0, #30h;p点编码送寄存器 mov r7, #07hppp: mov r0, #10 inc r0 djnz r7, ppp ret; 键

19、扫子程序 ;key: lcall keys ;调键值处理子程序jz exit ;没有键按下转到返回 lcall disp lcall disp ;调显示去抖动lcall keys jz exitmov b, 20h ;保存键值keysf: lcall keys ;调键值处理子程序jz keyy ;键释放，转到恢复键值lcall disp ;调显示子程序延时ajmp keysf ;等到键释放keyy: mov a, b ;键值送20h单元保存exit: ret ;返回keys:mov p1, #0ffh ;先向p1口写1mov a, p1 ;p1口值送累加器acpl a ;a值取反anl a,

20、#0fh ;保存p1口的低4位mov 20h, a ;a值送20h保存ret; 键功能子程序 ;ankey: clr ea;关中断check: jb tr0, yxz;判断是否运行k0: cjne a, #01h, k1 ajmp run ;转运行k1: cjne a, #02h, k2 ajmp key1 ;转时调整k2: cjne a, #04h, k3 ajmp key2 ;转分调整k3: cjne a, #08h, out ajmp key3 ;转秒调整yxz: jb acc.0, stop ajmp outkey1: mov r0, #45h;时调整 lcall add1 clr c

21、 cjne a, #24h, outt acall clr0 ajmp outtkey2: mov r0, #43h;分调整 lcall add1 clr c cjne a, #60h, outt acall clr0 ajmp outtkey3: mov r0,#41h ;秒调整 acall add1 clr c cjne a,#60h,outt acall clr0; 传送显示数据 ;outt: mov 30h,40h;秒显示单元41h-42h mov 31h,41h mov 32h,#11 ; - mov 33h,42h ;分显示单元43h-44h mov 34h,43h mov 35h

22、,#11 ; - mov 36h, 44h ;时显示单元44-45h mov 37h, 45h retstop: clrtr0 ;关电子钟并跳出 retrun: lcall time;运行电子钟out: setb ea ;无键按下或完成功能跳出 ret; 运行电子钟 ;time: setb ea mov tl0, #0b0h mov th0, #3ch ;3cb0h mov r4, #20 ;50ms，20次循环 setb tr0 ;启动定时器0 ret; 定时中断 ;intt0: push accpush pswclret0clr tr0 mov tl0, #0b0h ;重新设定定时初值 m

23、ov th0, #3chsetb tr0 ;启动定时器0djnz r4, outt0 ;1秒到addss:mov r4,#14h ;20次计数 mov r0,#41h;秒十位 acall add1 ;加1程序 clr c cjne a,#60h,addmm ;1分到addmm: jc outt0 acall clr0 mov r0,#43h acall add1 ;加1程序 clr c cjne a,#60h,addhh ;1小时到addhh: jc outt0 acall clr0 mov r0,#45h acall add1 ;加1程序 clr c cjne a,#24h,hour ;1天

24、到hour: jcoutt0 acall clr0outt0:mov 30h,40h;秒显示单元41h-42h mov 31h,41h mov 32h,#11 ; - mov 33h,42h ;分显示单元43h-44h mov 34h,43h mov 35h,#11 ; - mov 36h, 44h ;时显示单元44-45h mov 37h, 45h pop psw pop acc setb et0 reti; 时间清零子程序 ;clr0: clr a mov r0,a dec r0 mov r0,a ret; 加一子程序 ;add1: mov a,r0 ;取十位 dec r0 swap a

25、orl a,r0 ;组合十位与个位 add a,#01h ;加1 daa ;十进制调整 mov r3,a ;暂存 anl a,#0fh ;屏蔽十位 mov r0,a ;放入个位单元 mov a,r3 ;取值 inc r0 swap a anl a,#0fh ;屏蔽个位 mov r0,a ;放入十位单元mov a, r3;数值放入a中等待判断 ret;显示子程序 30h ;disp:mov r1, #30h ;显示缓冲存储单元首地址 mov r2, #80h ;从右至左显示disp1:movp2, r2 ;送位控 mova, r1 movdptr, #tab movca, a+dptr movp

26、0, a;送段控 acalldl ;延时 mova, r2 jbacc.0, disp2 rra incr1 movr2, a ajmpdisp1disp2: rettab: db 0c0h, 0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,0ffh,0bfh,0ch dl:mov r6,#14h;显示延时子程序dl1: mov r7,#19h ;dl2: djnz r7,dl2 djnz r6,dl1 retend第5章 电子钟的使用说明及调试运行5.1使用说明书5.1.1操作说明(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

27、.。如果未显示p.，只需按一下复位键即可使其显示出p.。按下a键后电子钟进入自动计时状态，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p.的初始状态。其中b键显示范围为0-23,0为24点；c，d键显示范围为0-59,0 为60分。5.2电子钟运行结果5.2.1待机（如图5-1所示）图5-1 p.

28、显示5.2.2启动（如图5-2所示） 图5-2 启动5.2.3运行（如图5-3所示）图5-3 运行第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。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

29、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proteus和keil软件的运用，还用了蛮久没用的protel99 se画了电路原理图，还更好的锻炼了用visio画流程图。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

30、手了。挺开心。发现自己真是不逼就不学的人啦。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