(精编)基于ats和电子时钟的设计

1、（精编）基于ats和电子时钟的设计湖南学院羊片机技术课程设计说明基于单片机的电子钟的设计自动化专业名称:学生班级:自本0403班学生姓名:学生学号:46040304指导教师:单片机技术课程设计任务书、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、适用班级：自本 04010403三、指导教师：王韧四、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

2、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

3、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II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 Intel8279 的设计利用 Intel8279 芯片为 AT89S52 扩展并行口 ,通过 Intel8279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 Intel8155 的设计利用 Intel8155 芯片为 AT89S52 扩展并行口 ,通过 Intel8155接 LED 数码管显示器和四个按键 A 、 B、 C、D 构成的键盘。5 ）、基

4、于 Intel8255 的设计利用 Intel8255 芯片为 AT89S52 扩展并行口 ,通过 Intel8255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；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

5、；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）、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， 199

6、7.7 ；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

7、；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

8、点，同时可以用该电子钟发出各种控制IV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“ 2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“ 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，

9、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1.1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111.2总体方案介绍21.2.1计时方案21.2.2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

10、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 力卩一子程序流程框图 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19VII5.2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

11、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，则分别对进入运行状态。时、分、秒加 1 ，调整结束后必须按 A 键，即可退出调整状态，基本功能要求：“P.”稳定地显示在

12、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）、

13、时间显示以“灭零”方式进行；34）、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PO 口和P2 口外接由六个LED数码管（LED5LEDO）构成的显示器，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

14、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 CMOS8 位微型计算机。它带有 8KFlash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。1 1 AT89S52电路显示方框图第2章电子钟的工作原理2.1实现时钟计时的基本方法利用MCS-51系列单片机的可编程定时/计数器

15、、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，贝U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）X1/12MHz X12 ps=50000 gX=15536 f0011110010110000 3CB0H采用中断方式进行溢出次数累计，计满20次为秒计时(1秒);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中设置显示缓冲区共8个单元。LED8L

16、ED7LED6LED5LED4LED3LED2LED1 37H36H35H34H33H32H31H30H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LED7SEG-MP X8-CA-BLUE14显示器晶振12MHz1电容33

17、 pF2电容22 pF1按键BUTTON5电阻0.2K1电阻1K1上拉电阻10K4限流电阻0.1K8排阻RES PACK-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主程序流程框图见图4-1所示4.1.2键扫子程序流程框图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所示4.2电子钟总体程序清单取十位数ORGOOOOHAJMPM AIN7ORG000BH使十位数占A高半字节LJMPINTTO取个位数占A低半字节ORGOO3OHMAIN:MOVSP ,#60H;确立

18、堆栈区加一十进制调整MOVPSW,#00H;MOVR0,#20H;RAM 区首地址MOVR7,#5FH;RAM 区单元个数QL:MOVR0,#00H;RAM 清零INCR0DJNZR7,QLMOVIP ,#02H;IP 初始化，优先定时器 0MOVIE,#82H;IE 初始化，MOVTMOD,#01H; 定时器 0 方式 1 工作LCALLPP;调P.子程序NEXT:LCALLKEY;按键检测子程序JBACC.0,RUNF;A 键按下运行LCALLDIS P;调用显示子程序SJMPNEXTRUNF:LCALLOUTT; 调传送子程序LCALLTIME;开电子钟JK:LCALLDIS P调用显示

19、子程序LCALLKE 丫按键检测子程序JZJKLCALLANKEYLCALLDIS P;调用显示子程序SJMPJK;P点显示;PP:MOV37H,#12;P 点编码送寄存器MOVR0,#30H;P 点编码送寄存器MOVR7,#07HPPP:MOVR0,#10INCR0DJNZR7,PPPRET;键扫子程序 ;1111111111JI JIL-/ J 111111111KEY:LCALLKEYS调键值处理子程序JZEXIT;没有键按下转到返回LCALLDISPLCALLDIS P;调显示去抖动LCALLKEYSJZEXITMOVB,20H; 保存键值9KEYSF:LCALLKEYS调键值处理子程

20、序JZKEY 丫键释放，转到恢复键值LCALLDIS P;调显示子程序延时AJMP KEYSF;等到键释放KEYY:MOVA,B; 键值送 20H 单元保存EXIT:RET 返回KEYS:MOVP1,#0FFH;先向 P1 口写 1MOVA,P1;P1 口值送累加器 ACPLA;A 值取反ANLA,#0FH; 保存 P1 口的低 4 位MOV20H,A;A 值送 20H 保存RET;键功能子程序 ;ANKEY:CLREA;关中断CHECK:JBTR0,YXZ;判断是否运行K0:CJNEA,#01H,K1AJMPRUN; 转运行K1:CJNEA,#02H,K2AJMPKEY1;转时调整K2:CJ

21、NEA,#04H,K3AJMPKEY2; 转分调整K3:CJNEA,#08H,OUTAJMPKEY3; 转秒调整YXZ:JBACC.0,STOPAJMPOUT11KEY1:MOVR0,#45H;时调整LCALLADD1CLRCCJNEA,#24H,OUTTACALLCLR0AJMPOUTTKEY2:MOVR0,#43H;分调整LCALLADD1CLRCCJNEA,#60H,OUTTACALLCLR0AJMPOUTTKEY3:MOVR0,#41H;秒调整ACALLADD1CLRCCJNEA,#60H,OUTTACALLCLR0;传送显示数据 ;OUTT:MOV30H,40H; 秒显示单元 41H

22、-42HMOV31H,41HMOV32H,#11;"-"MOV33H,42H; 分显示单元 43H-44HMOV34H,43HMOV35H,#11;"-"MOV36H,44H; 时显示单元 44-45HMOV37H,45HRETSTOP:CLRTRO;关电子钟并跳出RETRUN:LCALLTIME; 运行电子钟OUT:SETBEA;无键按下或完成功能跳出RET;运行电子钟 ;TIME:SETBEAMOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CH;3CB0HMOVR4,#20;50ms ，20 次循环SETBTRO启动定时器0RET;定时中断 ;111111

23、1111L 'J I Jy I 111111111INTT0:PUSHACCPUSHPSWCLRET0CLRTR0MOVTL0,#0B0H; 重新设定定时初值MOVTH0,#3CHSETBTR0启动定时器0DJNZR4,OUTT0;1 秒到ADDSS:MOVR4,#14H;20 次计数MOVR0,#41H; 秒十位ACALLADD1; 加1 程序13CJNEA,#60H,ADDMM;1分到CLRCADDMM:JCOUTT0ACALLCLR0MOVR0,#43HACALLADD1; 加1 程序CLRCCJNEA,#60H,ADDHH;1小时到ADDHH:JCOUTT0ACALLCLR0M

24、OVR0,#45HACALLADD1; 加 1 程序CLRCCJNEA,#24H,HOUR;1天到HOUR:JCOUTT0ACALLCLR0OUTT0:MOV30H,40H;秒显示单元 41H-42HMOV31H,41HMOV32H,#11;"-"MOV33H,42H; 分显示单元 43H-44HMOV34H,43HMOV35H,#11;"-"MOV36H,44H; 时显示单元 44-45HMOV37H,45HPOPPSWPOPACCSETBET0RETI;时间清零子程序 ;CLR0:CLRAMOVR0,ADECR0MOVR0,ARET;加一子程序;J

25、J J J J J J J J J JV HJIL-/ JADD1:MOVA,R0; 取十位DECR0SWAPA14ORLA,R0; 组合十位与个位ADDA,#01H; 加 1DAA; 十进制调整MOVR3,A; 暂存ANLA,#0FH; 屏蔽十位MOVR0,A; 放入个位单元MOVA,R3; 取值INCR0SWAPAANLA,#0FH; 屏蔽个位MOVR0,A; 放入十位单元MOVA,R3; 数值放入 A 中等待判断RET;显示子程序 30H;DISP:MOVR1,#30H; 显示缓冲存储单元首地址MOVR2,#80H; 从右至左显示DISP1:MOVP2,R2; 送位控MOVA,R1MOV

26、DPTR,#TABMOVCA,A+DPTRMOVP0,A; 送段控ACALLDL;延时MOVA,R2JBACC.0,DISP2RRAINCR1MOVR2,AAJMPDISP1DISP2:RETTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,0BFH, 0CHDL:MOVR6,#14H; 显示延时子程序DL1:MOVR7,#19H;DL2:DJNZR7,DL2DJNZR6,DL1RETEND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16（1）时间显示:P。如电子钟上电后,8个数码管显示初始状态即最左边

27、的一个数码管显示果未显示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）（如

28、图5-2所示）卯5.2.2启动5.2.3运行（如图5-3所示）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，开始一直就想着等别人做出来再去

29、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 PROTEL99SE 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

30、 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。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， 18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