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1、课程设计报告课程名称： 单片机课程设计 题 目： 多功能电子表 学 院： 环境与化学工程 系：过程装备与测控工程 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 测仪103 学 号： 5801210114 学生姓名： 汪 超 起讫日期： 2012-12-282013-1-7 指导教师： 杨大勇、杨俊清、熊剑 摘要单片机就是微控制器，是面向应用对象设计、突出控制功能的芯片。单片机接上晶振、复位电路和相应的接口电路，装载软件后就可以构成单片机应用系统。将它嵌入到形形色色的应用系统中，就构成了众多产品、设备的智能化核心。本设计就是应用单片机制作多功能电子表，该电子表包含四个部分：电子时钟、电子日历、电子秒表、闹

2、钟。本设计采用的是STC89S52单片机，该单片机采用的MCU51内核，具有很好的兼容性，内部带有8KB的ROM，能够存储大量的程序，采用STC_ISP软件给单片机烧写程序。除单片机外其他主要部件有12MHz的晶振、3×3矩阵键盘、四位八段共阳极数码管、无源蜂鸣器。根据晶振的频率设置单片机定时器的特殊功能寄存器TH0/TH1和TL0/TL1从而实现高精度的定时，本设计定时器T0用作时钟计时，T1用作秒表及蜂鸣器的频率发生器；矩阵键盘则是用来实现功能的切换及时间、日期、闹钟的设置等操作，所有需要显示的内容均在数码管上显示。关键词：电子表 日历 闹钟 秒表 多功能第 1 页 共 48 页

3、目录一、设计任务、要求11.1、设计任务：11.2、设计要求：1二、方案总体设计22.1、显示模块22.2、实时时间计算模块22.3、按键控制模块22.4、声音报警模块22.5、总体设计：2三、硬件设计43.1、单片机最小系统43.1.1、时钟信号的产生43.1.2、复位电路43.2、数码管显示模块53.2.1、数码管引脚图53.2.2、数码管连线电路53.3、矩阵键盘63.4、蜂鸣器电路63.5、整体电路原理图63.6、Lochmaster硬件电路7四、程序流程图9五、 系统仿真与调试115.1、Proteus仿真原理图115.2、实物图135.3、使用说明14六、设计总结及心得体会15附录

4、一：源程序代码16附录二：主要参考资料45第 1 页 共 48 页一、设计任务、要求1.1、设计任务：利用单片机、3×3矩阵键盘、数码管、无源蜂鸣器实现具有日期、时间、秒表、闹钟功能的多功能电子表。1.2、设计要求：1、准确计时，以数字形式显示月、日、时、分、秒。2、小时以24小时计时形式，分秒计时为60进位，日期按平年计算 3、采用3×3矩阵键盘对电子表进行控制，可进行功能切换、控制及时间日期的设定。4、闹钟功能，可任意设定闹钟时间，一旦走时到该时间，能以声或光的形式告警提示。5、日历功能，可任意设定日期，通过按键可进入日期显示界面。 6、秒表功能，计时精度为0.01s，

5、可任意时刻暂停、继续，同时应具有秒表清零功能。7、复位电路采用按键复位电路。二、方案总体设计本次设计多功能电子表，使用了STC89C52单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单，电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整电子表的月、日、时、分及秒表的开始、暂停、继续、清零，用一蜂鸣器来进行定时提醒，编程采用Keil C，编程简单便捷且调试方便，这样通过四个模块：键盘、芯片、蜂鸣器、数码管即可满足设计要求。2.1、显示模块数码管是利用发光二极管的特性组合而成数字显示器件，通过控制相应的二极管的状态显示相应的数字。要使数码管正常显示就得有驱动电路驱动相应的段码，数码管的现实方式可分为静态显示和动态显示，

6、静态显示方式只适合显示单个的数字。本设计采用的数码管为四位八段共阳极数码管，故此采用动态显示。2.2、实时时间计算模块AT89S52单片机内部带有定时/计数功能，此定时功能是通过对外部晶振的脉冲进行计数，从而达到计时功能，使用12MHz的晶振就能实现高精度的计时，因此可以利用此功能实现计时。2.3、按键控制模块本设计用到的键盘有9个按键，由于按键数目较多，若采用独立按键的连接方式需要用到一个以上的I/O口，故此将键盘连接成3×3矩阵键盘，由P3口控制，共占六个端口。2.4、声音报警模块此模块采用无源蜂鸣器实现，通过编写相应的程序，当满足一要求时，给蜂鸣器提供不同频率的方波，使其发出不

7、同频率的声音，把不同频率的声音按一定的时序输出，从而发出音乐。2.5、总体设计：总体框架如图2-1所示：图2-1总体硬件框架图总体构思如图2-2所示：图2-2总体构思框架图三、硬件设计3.1、单片机最小系统3.1.1、时钟信号的产生89C52芯片内部有一个高增益法相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自己振荡器，电路如图3-1所示。图3-1晶振电路3.1.2、复位电路复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式，本设计采用按键电平复位，结构如图3-2所示。图3-2复位电路3.2、数码管显示模块3.2.1、数码管引

8、脚图图3-3四维八段共阳极数码管3.2.2、数码管连线电路本设计中是用P1口控制数码管的段选，用P2口的高四位控制数码管的位选。连线电路图：图3-4数码管连线电路图3.3、矩阵键盘本设计采用3×3矩阵键盘，通过对行列扫描来确定那个按键按下，按键序号及接线图如下图所示：图3-5矩阵键盘连线电路图3.4、蜂鸣器电路本课程设计使用的蜂鸣器是无源蜂鸣器，通过对给蜂鸣器一定频率的方波，驱动蜂鸣器蜂鸣器发出相应频率的声音，其中方波可对端口进行连续取反实现，取反频率由定时器控制，驱动电路如下图所示：图3-6蜂鸣器连线电路图3.5、整体电路原理图整体电路原理图如图3-7所示：图3-7总体电路原理图3

9、.6、Lochmaster硬件电路图3-8硬件电路正面视图图3-9硬件电路背面视图四、程序流程图程序主要流程如图4-1所示，时间、日期设置部分流程如图4-2所示。图4-1程序流程图图4-2程序流程图时间、日期设置部分5、 系统仿真与调试5.1、Proteus仿真原理图Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现

10、了从概念到产品的完整设计。它是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。以下是用Proteus仿真调试图：图5-1实时时间显示图5-2日期显示图5-3秒表界面图5-4闹钟设置5.2、实物图图5-5实物正面视图图5-6实物图简介5.3、使用说明图5-7按键功能映射图按键序号及对应功能如图5-7所示所示，具体功能为：按键1：秒表进入与退出键按键2、8：上下调整功能键按键3：闹钟时间设定界面进入退出键按键4、6：左右项目切换功能键按键5：设置界面为确定返回，秒表界面为运行与暂停功能键按键7：时间及日期设置界面进入及切换键按键9：日历显示与退出功能键六、设计总结及

11、心得体会通过此次课程设计，第一次将理论用于实际应用，第一次脱离书本自己动手设计并制作一个实物，这使得自己对过去所学知识有了更加深刻的掌握。当理论应用于实际时，总会有一系列的问题需要解决，而这些问题的解决过程中，自己的动手能力得到的非常好的锻炼，与此同时也深化自身对许多相关知识的掌握，知识的广度也得到一定程度的扩充。本次课程设计对自己即使一次检验，同时也是一次锻炼。从最开始的选题，到之后电路设计、电路焊接、编程、调试等等，一步步走过来，从一开始的知之甚少，到后来制作完成，如果用一句来概括，那就是自己一直在实践中成长。经过这次系统性的课程设计，让自己得到一次综合性的锻炼，对设计的流程有了大体的掌握

12、，为今后自身的发展提供了宝贵的经验。设计的每一个过程对自己都有很大的启发，以往自己几乎不曾接触过硬件电路，对硬件电路设计的一些意识几乎为零，而在电路设计及焊接的过程中，自己的硬件知识得到了扩充，设计意识也得到了一定的训练。在软件编程方面，可以说这次编写的程序是自己到目前为止写过的最长的程序了，不得不说编程是一项累人的活，需要细心和耐心，简单的结构错误容易发现，而一些其他各种各样的错误可能极为隐晦，有时一个小错误花上一天也难以找到。在本次编程及调试过程中，自己对编程和调试有了较为深刻的认识，通过不断地发现问题解决问题，感觉到基本上所有不合理都是可以优化的，所有的错误都是可以理解的，编程和调试的时

13、候切记不能急躁，出现问题时，应认真分析问题产生的原因，而当你真正发现问题的根源时，就会发现问题和原因之间的联系时非常有逻辑，而认真分析问题的出现的前因后果是解决问题最有效的途径。此次编程也让自己对自身编程水平有了一定的了解，认识到自己在编程上存在非常多的欠缺，以前学的C语言的知识有很大一部分不熟练甚至陌生，在整体上自己不能对编程有很规范的整体把握，编写的程序存在诸多不够合理。总而言之，本次课程设计对自己而言是一次非常有意义的经历，希望自己能吸取经验，在以后逐步完善自己目前的不足。附录一：源程序代码#include <reg52.h>#define uchar unsigned ch

14、ar#define uint unsigned intuchar num=50,numb=100,numf=0,stnum=100;tnum=0,keyhold1=0x00,keyhold2=0x00,works=0,stworks=0,knum,wnum,knum1=0,knum2,mnum1,mnum2=0,mnum3=3,t1works,mtime,timer1h,timer1l; /worksituation工作状态：0时钟显示，1设置uchar mon1=0,mon2=1,day1=0,day2=1,hour1=1,hour2=2,min1=0,min2=0,alhour1=0,al

15、hour2=6,almin1=0,almin2=0,sec1=0,sec2=0,sts1=0,sts2=0,stms1=0,stms2=0;/定义全局变量uchar code table1=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;/P1口 点灭uchar code table2=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/P1口 点亮code unsigned char skycity=6,1,4, 7,1,4, 1,2,12, 7,1,4, 1,2,8, 3,2,8, 7,1

16、,20, 3,1,4, 3,1,4, 6,1,12, 5,1,4, 6,1,8, 1,2,8, 5,1,20, 3,1,4, 3,1,4, 4,1,12, 3,1,4, 4,1,4, 1,2,12, 3,1,20, 1,2,4, 1,2,4, 1,2,4, 7,1,12, 4,1,4, 4,1,8, 7,1,8, 7,1,20, 6,1,4, 7,1,4, 1,2,12, 7,1,4, 1,2,8, 3,2,8, 7,1,20, 3,1,4, 3,1,4, 6,1,12, 5,1,4, 6,1,8, 1,2,8, 5,1,32, 3,1,4, 4,1,8, 1,2,4, 7,1,6, 1,2,

17、8, 2,2,4, 2,2,4, 3,2,4, 1,2,16, 1,2,4, 7,1,4, 6,1,4, 6,1,4, 7,1,6, 5,1,8, 6,1,24, 1,2,4, 2,2,4, 3,2,12, 2,2,4, 3,2,8, 5,2,8, 2,2,24, 5,1,4, 5,1,4, 1,2,4, 7,1,4, 1,2,8, 3,2,8, 3,2,32, 6,1,4, 7,1,4, 1,2,8, 7,1,8, 2,2,6, 1,2,12, 5,1,4, 5,1,16, 4,2,8, 3,2,8, 2,2,8, 1,2,8, 3,2,30, 3,1,20, 3,2,8, 6,2,16,

18、5,2,8, 5,2,8, 3,2,4, 2,2,4, 1,2,8, 1,2,4, 2,2,16, 2,2,8, 1,2,4, 2,2,4, 2,2,8, 5,2,8, 3,2,20, 3,2,8, 6,2,16, 5,2,16, 3,2,4, 2,2,20, 1,2,8, 2,2,8, 1,2,4, 2,2,4, 2,2,4, 7,1,8, 6,1,20, 6,1,4, 7,1,4, 6,1,32, ;code unsigned char freqh= 0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8, / 音阶频率表 高八位 0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0x

19、FB,0xFB,0xFC,0xFC, /1,2,3,4,5,6,7,8,i 0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE, 0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF, ; code unsigned char freql= / 音阶频率表 低八位 0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6, 0x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,0x8F, /1,2,3,4,5,6,7,8,i 0xEE,0x44, 0x6B,0xB4,0xF4,0x2D, 0x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0x

20、FA,0x16, ; sbit P2_0 = 0xA0;sbit P2_1 = 0xA1;sbit P2_2 =0xA2;sbit P2_3 = 0xA3;sbit P2_4 = 0xA4;sbit P2_5 = 0xA5;sbit P2_6 = 0xA6;sbit P2_7 = 0xA7;void time(); void sec(); /秒void timem1(); /分加void timem2(); /分减void timeh1(); /时加void timeh2(); /时减void timeday1(); /日加 void timeday2();/日减void timemon1()

21、;/月加void timemon2();/月减void stsec();/计时器void stmsec();void display(); /显示void stopwatch(); /秒表显示void calendar(); /日历void set(); void setcal(); void alarm(); /闹钟void alarmm1();void alarmm2();void alarmh1();void alarmh2();void buzzer(); /蜂鸣器服务子程序uchar keycheck(); /按键检测uchar line(uchar x); /按键检测 行扫描voi

22、d delay(); /扫描延时void delay1(); /稳定显示延时void song(); /闹铃void mdelay();/闹铃延时子程序 void main ()TMOD=0x11; /设置定时器t0,t1工作模式1TH0=(65536-20000)/256;TL0=(65536-20000)%256; /t0计时器初值EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;P2=0x00;display();void display() works=0; /时钟运行while(1) if(num>=25) /时钟显示状态P2_7=0;delay1();P1=table1hour1

23、;P2_4=1;delay();P2_4=0;delay1();P1=table2hour2;P2_5=1;delay();P2_5=0;delay1();P1=table1min1;P2_6=1;delay();P2_6=0;delay1();P1=table1min2;P2_7=1;/后keycheck 出现delay() 故此不用elseP2_7=0;delay1();P1=table1hour1;P2_4=1;delay();P2_4=0;delay1();P1=table1hour2;P2_5=1;delay();P2_5=0;delay1();P1=table1min1;P2_6=1;delay();P2_6=0;delay1();P1=table1min2;P2_7=1;/后keycheck 出现delay() 故此不用if(mnum1!=min2) mnum2=0;/min2改变 开放闹铃if(knum1>0) knum1-;/防止回跳keycheck();if(knum2