单片机电子时钟实验报告

1、1 / 22 文档可自由编辑打印课程设计报告课程设计报告设计题目设计题目: : 电子时钟设计电子时钟设计 指导教师：指导教师： 姓姓 名名: : 学学 号号: : 班班 级级: : 专专 业业: : 日日 期期: : 2012-1-52012-1-5 目录目录2 / 22 文档可自由编辑打印摘要摘要.3第一章第一章 系统设系统设计计要求要求.41.1 基本功能 .41.2 扩展功能 .4第二章第二章 硬件总体设计方案硬件总体设计方案.42.1 系统功能实现总体设计思路.42.2 各部分功能实现.42.3 系统工作原理.62.4 时钟各功能分析及图解.62.4.1 电路各功能图解分析.62.4.

2、2 电路功能使用说明.10第三章软件总体设计方案第三章软件总体设计方案.1控制电路的 C 语言源程序 .10第四章第四章 课程设计结课程设计结果果分分析析.19第五章第五章 总总结结.20参考文参考文献献.26单片机电子时钟单片机电子时钟 3 / 22 文档可自由编辑打印摘要摘要：单片机 即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer ）,是 集 CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。他体积小，成本低，功能强，广泛应用于工业自动化上和智能产品。时钟，自从它被发明的那天起，就成为了人类的好朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，时钟的应用

3、越来越广范，人们对时间计量的精度要求也越来越高。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友再次焕发青春呢？这就要求我们不断设计出新型的时钟，来不断满足人们的日常生活需要。然而市场上的时钟便宜的比较笨重，简单实用的又比较昂贵。那么，有没有一款既简单实用价格又便宜的时钟呢?我们课程设计小组设想：可不可以利用单片机功能集成化高，价格又便宜的特点设计一款结构既简单，价格又便宜的单片机电子时钟呢？ 基于这种情况,我们课程设计小组成员多方查阅资料，反复论证设计出了这款既简单实用，又价格便宜的单单片机电子时钟。片机电子时钟。关键词：单片机关键词：单片机 时钟时钟 计时计时4 / 22 文档可自由编辑打印

4、第一章第一章 系统设计要求系统设计要求1.1 基本功能基本功能（1）能够显示时分秒（2）能够调整时分秒1.2 扩展功能扩展功能（1）能够任意设置定时时间（2）定时时间到闹铃能够报警（3）实现了秒表功能第二章第二章 硬件总体设计方案硬件总体设计方案本次设计时钟电路，使用了 STC89C51 单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、秒，用一扬声器来进行定时提醒，同时使用 C 语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块：键盘、芯片、扬声器、显示屏即可满足设计要求。2.1 系统功能实现总体设计思路系统功

5、能实现总体设计思路此设计原理框图如图 2-1 所示，此电路包括以下四个5 / 22 文档可自由编辑打印部分：单片机，键盘，闹铃电路及显示电路。51 单片机独立键盘数码管显示 图 2-1 设计原理框图经多方论证硬件我们小组采用 AT89C51 单片机和 7SED八位共阳极数码管等来实现单片机电子时钟的功能。详细元器件列表如表 2.1 所示：表 2.1 详细元器件列表STC89c52RCSTC89c52RC1 1 片片7SED7SED 四位共阳极数码管四位共阳极数码管2 2 片片闹铃电路6 / 22 文档可自由编辑打印PNPPNP 三极管三极管9 9 个个100p100p 电容电容6 6 个个30

6、p30p 电容电容2 2 个个1K1K 电阻电阻 6 6 个个150150 欧姆电阻欧姆电阻8 8 个个10k10k 欧姆电阻欧姆电阻8 8 个个100100 欧姆电阻欧姆电阻8 8 个个2.2 各部分功能实现各部分功能实现（1）单片机发送的信号通过程序控制最终在数码管上显示出来。（2）单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作。（3）为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校正数码管上显示的时间。（4）单片机通过控制闹铃电路来完成 定时闹钟的功能。2.3 系统工作原理系统工作原理设计的电路主要由四模块构成：单片机控制电路，显示电路、闹铃电路以及校正电路。详细电路功

7、能图如图 2-2：7 / 22 文档可自由编辑打印adpbcdefg18234567adpbcdefg010203040506010602030405adpbcdefg14582367XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7

8、/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC122uFC222uFQ1PNPR120010k10k10k10k10k10k100100100100100100100p100p100p100p100p100p123456LS1SOUNDER本设计采用 C 语言程序设计，使单片机控制数码管显示时、分、秒，当秒计数计满 60 时就向分进位，分计数器计满 60 后向时计数器进位，小时计数器按“23 翻 0”规

9、律计数。时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。设计采用的是时、分、秒显示，单片机对数据进行处理同时在数码管上显示。2.4 时钟各功能分析时钟各功能分析及图解及图解2.4.1 电路各功能图解分析电路各功能图解分析 （1 1） 时钟运行图仿真开始运行时，或按下 key4 键时，时钟从12：00：00 开始运行，其中 key2 键对分进行调整，key38 / 22 文档可自由编辑打印对小时进行调整，key6 可以让时钟暂停。时钟运行图如图 2-3 所示：adpbcdefg18234567adpbcdefg0102030405060106020

10、30405adpbcdefg14582367XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A112

11、4P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC122uFC222uFQ1PNPR120010k10k10k10k10k10k100100100100100100100p100p100p100p100p100p123456LS1SOUNDER （2）秒表计时图当按下 key1 键进入秒表计时状态，key6 是秒表暂停键，可按 key4 键跳出秒表计时状态。如图 2-4：adpbcdefg18234567adpbcdefg010203040506010602030405adpbcdefg14582367XTAL218XTAL119ALE30EA

12、31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51X1C

13、RYSTALC122uFC222uFQ1PNPR120010k10k10k10k10k10k100100100100100100100p100p100p100p100p100p123456LS1SOUNDER9 / 22 文档可自由编辑打印（3）闹铃设置图及运行图当按下 key5，开始定时，分别按 key2 调分，key3 调时设置闹铃时间，然后按下 key4 键恢复时钟运行状态(图2-5)当闹铃设置时间到时，蜂鸣器将发出 10 秒中蜂鸣声（图 2-6） 。adpbcdefg18234567adpbcdefg010203040506010602030405adpbcdefg14582367XT

14、AL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.

15、6/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC122uFC222uFQ1PNPR120010k10k10k10k10k10k100100100100100100100p100p100p100p100p100p123456LS1SOUNDER该数字钟是用一片 STC89C52 单片机通过编程去驱动 8 个数码管实现的。通过 6 个开关控制,从上到下 6 个开关KEY1-KEY6 的功能分别为：KEY1,切换至秒表；KEY2,调节时间,每调一次时加 1；KEY3, 调节时间,每调一次分加 1；KEY4,从其它状态切换至时钟状态；KEY5,切换至闹钟设置状态,也可以对秒表清零；KEY6,秒表暂

16、停.控制键分别与 P1.0P1.5 口连接其中：A A 通过 P2 口和 P3 口去控制数码管的显示如图所示 P2 口10 / 22 文档可自由编辑打印接数码管的 ag 端，是控制输出编码,P3 口接数码管的 18 端,是控制动态扫描输出B B 从 P0.0 输出一个信号使二极管发光，二极管在设置的闹钟时间到了时候发光，若有乐曲可以去驱动扬声器实现。2.4.2 电路功能使用说明电路功能使用说明（1） 各个控制键的功能：可对时间进行校准调节（只能加） ；按下设置键数字时钟进入闹钟设置状态，设置闹钟的时间；时加、分加键是在校准时间时或设置闹钟时间对小时数或分钟数调节而设置的；按下秒切换键就可以进入

17、秒表模式，同时秒表也开始计时，按下秒表暂停、复位键就暂停、归零，如果要重新对秒计时则可以按秒表开始、复位；清零键可以对闹钟清零。STC89C51 单片机，通过编写程序对数码显示进行控制。（2）八个 7 段数码管显示时钟和秒表信号。第三章软件总体设计方案第三章软件总体设计方案11 / 22 文档可自由编辑打印控制电路的控制电路的 C 语言源程语言源程序序#include #include unsigned char data dis_digit;unsigned char key_s, key_v;unsigned char code dis_code11=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0

18、 xb0, / 0, 1, 2, 3 0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90, 0 xbf;/ 4, 5, 6, 7, 8, 9, unsigned char data dis_buf8;unsigned char data dis_index;unsigned char hour,min,sec;unsigned char sec100; sbit K1 = P11;sbit K2 = P12;bit scan_key();void proc_key();void inc_sec();void inc_min();void inc_hour();void di

19、splay();12 / 22 文档可自由编辑打印void delayms(unsigned char ms);void main(void) P2 = 0 xff; P3 = 0 xff; TMOD = 0 x11; / 定时器 0, 1 工作模式 1, 16 位定时方式 TH1 = 0 xdc; TL1 = 0; TH0 = 0 xFC; TL0 = 0 x17; hour = 12; min = 00; sec = 00; sec100 = 0; dis_buf0 = dis_codehour / 10; / 时十位 dis_buf1 = dis_codehour % 10; / 时个位

20、 dis_buf3 = dis_codemin / 10; / 分十位13 / 22 文档可自由编辑打印 dis_buf4 = dis_codemin % 10; / 分个位 dis_buf6 = dis_codesec / 10; / 秒十位 dis_buf7 = dis_codesec % 10; / 秒个位 dis_buf2 = 0 xbf; / 显示- dis_buf5 = 0 xbf; / 显示- dis_digit = 0 xfe; dis_index = 0; TCON = 0 x01; IE = 0 x8a; / 使能 timer0,1 中断 TR0 = 1; TR1 = 1;

21、 key_v = 0 x03; while(1) if(scan_key() delayms(10);14 / 22 文档可自由编辑打印 if(scan_key() key_v = key_s; proc_key(); bit scan_key() key_s = 0 x00; key_s |= K2; key_s 59) min = 0; dis_buf3 = dis_codemin / 10; / 分十位 dis_buf4 = dis_codemin % 10; / 分个位 EA = 1;void timer0() interrupt 1/ 定时器 0 中断服务程序, 用于数码管的动态扫描

22、16 / 22 文档可自由编辑打印/ dis_index - 显示索引, 用于标识当前显示的数码管和缓冲区的偏移量/ dis_digit - 位选通值, 传送到 P2 口用于选通当前数码管的数值, 如等于 0 xfe 时,/ 选通 P2.0 口数码管/ dis_buf - 显于缓冲区基地址 TH0 = 0 xFC; TL0 = 0 x17; P3 = 0 xff; / 先关闭所有数码管 P2 = dis_bufdis_index; / 显示代码传送到 P0 口 P3= dis_digit; / dis_digit = _crol_(dis_digit,1); / 位选通值左移, 下次中断时选通

23、下一位数码管 dis_index+; / dis_index &= 0 x07; / 8 个数码管全部扫描完一遍之后，再回到第一个开始下一次扫描 17 / 22 文档可自由编辑打印void timer1() interrupt 3 TH1 = 0 xdc; sec100+; if(sec100 = 100) sec100 = 0; inc_sec(); void inc_sec() sec+; if(sec 59) sec = 0; inc_min(); dis_buf6 = dis_codesec / 10; / 秒十位18 / 22 文档可自由编辑打印 dis_buf7 = dis

24、_codesec % 10; / 秒个位 void inc_min() min+; if(min 59) min = 0; inc_hour(); dis_buf3 = dis_codemin / 10; / 分十位 dis_buf4 = dis_codemin % 10; / 分个位void inc_hour() hour+; if(hour 23) hour = 0; 19 / 22 文档可自由编辑打印 if(hour 9) dis_buf0 = dis_codehour / 10; / 时十位 else dis_buf0 = 0 xff; / 当小时的十位为 0 时不显示 dis_buf

25、1 = dis_codehour % 10; / 时个位void delayms(unsigned char ms) / 延时子程序 unsigned char i; while(ms-) for(i = 0; i 120; i+); 第四章第四章 课程设计结果分析课程设计结果分析此时钟设计是利用 protues 仿真软件进行仿真，基本上实现了课程设计要求实现的功能。20 / 22 文档可自由编辑打印硬件部分设置了的六个按键。当按键一按下时，进入秒表显示状态，秒表开始计时，当按键六按下时，秒表暂停；当按键四按下时恢复到时间显示功能；当按键二按下时，进入调分状态，按一次，分加一，60 一循环；按

26、键三按下时，进入调时状态，按一次，时加一，60 一循环；按键五按下时，进入闹铃设置功能，紧接着按下按键二和按键三进行时和分的设置，再按下按键 4 恢复显示时间，当显示的时间和定时设置的时间一致时，蜂鸣器发出蜂鸣声，蜂鸣时间我们设置为 10 秒。 第五章第五章 总结总结 经过一周的单片机课程设计，我组成员已基本完成课题要求。功能上基本达标：时钟的显示，秒表显示，定时功能，调时功能。时钟显示功能，精确度完全可以满足日常生活显示时间的需要；秒表功能，可以满足比赛计时的需要；调时功能，方便快捷；定时功能准确可靠，还有扩展成音乐闹钟的余地。硬件设施合乎要求，软件设计可以配合硬件实现要求功能。但是由于时间比较短，出现部分不足：使用定时和秒表功能时时间显示功能