蔡正科教学单元十二情景八

1、 学习情境八学习情境八教学单元十二教学单元十二简易数字电子时钟的设计简易数字电子时钟的设计21.通过简易秒表的制作，进一步熟悉LED数码管与单片机的接口方式以及定时/计数器、中断技术的综合应用。并学会简易键盘的使用。 能力目标1.计数器结构及工作原理2.计数器初值知识目标 通过项目制作训练学生思考问题、解决问题能力。 通过情境实现培养学生互助、协作的团队精神。 素质目标教学 目标重点、难点、教法 重点：计数器结构及工作原理 难点： 计数器初值 教法：“教、学、做”引探教学法、任务驱动法、课堂讨论、动画演示分析讨论法4项目：简易数字电子时钟的设计 任务1：画电路原理图任务2：编程任务3：仿真调试

2、 数字钟是一个将数字钟是一个将“ 时时”，“分分”，“秒秒”显示于人的显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻小时，显示满刻度为度为23时时59分分59秒。本任务是基于秒。本任务是基于AT89S51单片机的简单片机的简易数字电子时钟，因此只简单实现计时并显示的过程，不易数字电子时钟，因此只简单实现计时并显示的过程，不包括校时功能和一些显示星期、报时、停电查看时间等附包括校时功能和一些显示星期、报时、停电查看时间等附加功能加功能1. 电路组成及分析：采用数码管的动态显示方式，硬件电路采用图5-5，要显示的数码管的8个笔画端接在单片机的P0端

3、口的8位上，而单片机的另一个端口P2的各个位分别控制8位数码管的公共端，控制数码管是否点亮选通。在程序的控制下依次快速输出要显示的各个数，并同时控制对应的数码管工作。2. 软件设计思路：根据任务分析可以确定整个程序的主框架是以定时1s计算依一次的方式来实现数字电子钟。定时1s的程序段，使用动态显示程序实现延时，即完成了延时1s，也完成了数字的显示。在计算程序中，使对应于时、分和秒的变量分别按照24进制和60进制进行计算，动态显示程序直接引用这些变量，达到显示的数字也随之不断的变化，即完成了数字钟的功能。 #include reg51.h /头文件头文件#define uchar unsigne

4、d charuchar display_code=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92, 0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90; /存放显示数字的编码存放显示数字的编码uchar time=0,0,0,0; /定义数组，存放小时、分、秒的计数值定义数组，存放小时、分、秒的计数值 void delay05ms(void) /延时程序延时程序 uchar i; for(i=250;i0;i-); 1.3 源程序源程序void display() /显示程序显示程序 uchar i,k; k=0 x80; for(i=0;i1; delay();P0=di

5、splay_codetimei%10; P2=k; k=k1; delay(); P2=0; 1.3 1.3 源程序源程序任务任务4 4 简易数字电子时钟的设计简易数字电子时钟的设计 void calc() /计算程序计算程序time2+; /秒加秒加1if(time259) /判断是否计数到判断是否计数到59s /到到59stime2=0; /秒从秒从0 计数计数time1+; /分加分加1if(time159) /判断是否到判断是否到59分分 /到到59分分time1=0; /分从分从0计数计数time0+; /小时加小时加1if(time023) /判断是否计数判断是否计数23小时小时

6、/满满23小时小时time0=0; /小时从小时从0重新开始计数重新开始计数 1.3 1.3 源程序源程序任务任务4 4 简易数字电子时钟的设计简易数字电子时钟的设计 void main(void) /主函数主函数uchar i;while(1)for(i=0;i250;i+) /与所有程序语句配合，实现与所有程序语句配合，实现1s延时延时display();calc(); 1.3 1.3 源程序源程序任务任务4 4 简易数字电子时钟的设计简易数字电子时钟的设计 显示效果如图显示效果如图6.126.12所示所示任务任务4 4 简易数字电子时钟的设计简易数字电子时钟的设计 二、知识链接二、知识链

7、接调试过程中应该注意的问题：调试过程中应该注意的问题：（1 1）编辑的）编辑的C C语言源文件应该以语言源文件应该以.c.c后缀保存；后缀保存；（2 2）C C语言文件编辑好要添加到工程项目中去才能编译；语言文件编辑好要添加到工程项目中去才能编译；（3 3）编译要生成）编译要生成.hex.hex文件，这是软件设计与硬件电路联系纽带，要实施仿文件，这是软件设计与硬件电路联系纽带，要实施仿真必须将真必须将.hex.hex文件添加到硬件电路单片机芯片中去；文件添加到硬件电路单片机芯片中去；（4 4）为了增加）为了增加P0P0口驱动数码管的能力，加入上拉电阻，仿真库元件选择口驱动数码管的能力，加入上拉

8、电阻，仿真库元件选择RES-PACK-8RES-PACK-8，注意其接线，注意其接线，1 1为电源引脚，为电源引脚，2929接数码管段码端口；接数码管段码端口；（5 5）注意）注意8 8段数码管选择，共阴极段数码管选择，共阴极7seg-MPX4-CA7seg-MPX4-CA（高电平选通，低电平（高电平选通，低电平亮），共阳极亮），共阳极7seg-MPX4-CC7seg-MPX4-CC（低电平选通，高电平亮）；（低电平选通，高电平亮）；（6 6）程序中采用循环程序的延时时间来实现每隔）程序中采用循环程序的延时时间来实现每隔1s1s计数，仿真效果观察时计数，仿真效果观察时可能不够精确。一般都采用单

9、片机定时可能不够精确。一般都采用单片机定时/ /计数器的功能实现精确计时，这些计数器的功能实现精确计时，这些内容将在后续课程介绍。内容将在后续课程介绍。 任务任务4 4 简易数字电子时钟的设计简易数字电子时钟的设计 思考与练习思考与练习 1.1. 在数字电子时钟程序中加入星期显示，周一到周日，电在数字电子时钟程序中加入星期显示，周一到周日，电路及程序如何设计？路及程序如何设计？2.2. 设计一场足球比赛的倒计时器，每半场设计一场足球比赛的倒计时器，每半场4545分钟。分钟。3.3. 设计一个简易的交通灯控制系统，要求用数码管显示两设计一个简易的交通灯控制系统，要求用数码管显示两个方向的时间，用

10、发光二极管代替三色交通灯，编写程个方向的时间，用发光二极管代替三色交通灯，编写程序、绘制电路并仿真。序、绘制电路并仿真。任务小结任务小结 1.1. 单片机外围扩展应用电路中，常常使用数码管实现数字显示。单片机外围扩展应用电路中，常常使用数码管实现数字显示。2.2. 数码管实际上是一组普通发光二极管的连接，根据二极管的连接方数码管实际上是一组普通发光二极管的连接，根据二极管的连接方式可分为共阳型数码管和共阴型数码管。式可分为共阳型数码管和共阴型数码管。3.3. 要设计具有数码显示的单片机应用系统时，应根据要显示的数字内要设计具有数码显示的单片机应用系统时，应根据要显示的数字内容来选择数码管及其驱

11、动方式。容来选择数码管及其驱动方式。4.4. 数码管的驱动方式有静态式和动态式之分。在硬件连接上，静态式数码管的驱动方式有静态式和动态式之分。在硬件连接上，静态式是每个数码管的每一个段码都由一个单片机的是每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/OI/O端口进行驱动，端口进行驱动，即每个数码管的每一个笔画二极管都对应连接单片机的一个端口。即每个数码管的每一个笔画二极管都对应连接单片机的一个端口。动态式是将所有数码管的八个笔画二极管分为位码选通和段码显示动态式是将所有数码管的八个笔画二极管分为位码选通和段码显示两个部分，分别由单片机端口控制。显然，动态驱动显示方案能节两个部分，分别由单片机端口控

12、制。显然，动态驱动显示方案能节省大量的单片机省大量的单片机I/OI/O端口，因此在设计中多数数码管都采用动态式端口，因此在设计中多数数码管都采用动态式驱动。驱动。 任务任务4 4 简易数字电子时钟的设计简易数字电子时钟的设计 任务小结任务小结 5. 5. 对电路进行设计与仿真时，先设计好硬件电路，接下根据任务要求设对电路进行设计与仿真时，先设计好硬件电路，接下根据任务要求设计程序。一般按照以下顺序进行：将要显示数字的编码统一存入一个计程序。一般按照以下顺序进行：将要显示数字的编码统一存入一个数组中，同时定义一个计数变量，其计数值经过数据转换后送到数码数组中，同时定义一个计数变量，其计数值经过数据转换后送到数码管的段码端口准备，轮到哪个数码管显示就由单片机的位码控制端口管的段码端口准备，轮到哪个数码管显示就由单片机的位码控制端口输出位码选通信号，数字即可显示在选中的数码管上了。输出位码选通信号，数字即可显示在选中的数码管上了。6. 6. 需要说明的是，两位数及两位数以上的动态