基于单片机设计简易数字钟说明书本科学位.doc

信息与电气工程学院（课程设计说明书（2015/2016 学年第 二学期）课程名称 ： 单片机应用技术课程设计 题 目 ： 简易数字钟设计 专业班级 ： 电气工程及其自动化1303班 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 刘增环、岑毅南、李兵等 设计周数 ： 两周 设计成绩 ： 2016年 6月 24日【摘要】20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。单片机数字时钟是以单片机为核心，在它的基础上设计出来的数字时钟，本设计采用了STC公司生产的AT80C51型单片机设计了一个单片机最小系统，外接LED显示电路，按键电路，晶振电路，复位电路模块构成了一个简易的数字钟，具有显示、时、分、秒的功能，且时、分、秒每一个参数都可以自行设置，以实现时间的校正，总体来说实现了一个数字时钟的应有功能。关键词：80C51系列单片机、单片机最小系统、时钟定时器、4位一体数码管显示目录课程设计正文2一 系统工作原理21.1 功能说明21.2 基本原理2二 硬件设计32.1 单片机32.2 复位电路42.3 晶振电路42.4 键盘调整单元52.5 数码管与三极管显示6三 软件设计73.1 系统主程序73.2 中断程序73.3显示函数73.4键盘扫描程序83.5时钟实现的基本方法8四 心得体会8n 附录 源程序9I单片机课程设计报告课程设计的目的（1） 巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制能力；（2） 培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力；（3） 对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机应用系统开发、研制过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。课程设计正文一 系统工作原理1.1 功能说明全面了解掌握MCS-51的基本知识，由于该系列单片机具有体积小、功耗低、价格便宜、易于产品化等特点，可以更加方便的实现以下特点：1、 准确及时，以数字形式显示一位分、两位秒的时间；2、 分最大计到10，秒的计时要求为60进位；3、 三位数码管，显示分和秒，按键“功能键”依次选择调整“时”、“分”， 按键的“加键”依次加1，按键“减键”依次减1；4、 晶振电路起到减小误差，提高精确度的作用；5、 整分报时。1.2 基本原理该系统主要由复位电路、晶振电路、按键电路，数码管显示电路和STC80C51单片机组成。该数字时钟设计采用单片机内部的定时器来定时，然后通过软件编程来实现时钟的显示，这种设计方案的优点是外围器件少，电路简单清晰，电路焊接容易，出问题的故障几率小。系统结构图如图1所示。四位数码管显示复位电路晶振电路按键开关80C51控制器图1二 硬件设计2.1 单片机STC90C52系列单片机采用了CMOS技术制造，较之AT89c51系列单片机，集成度高、速度快、功耗低。主要由9个部件组成，分别是：1个8位中央处理器；4KBFlash存储器；128B的数据存储器；32条I/O口线；2个定时器/计数器；1个具有5个中断源、2个优先级的中断嵌套结构；全双工UART的串行口；特殊功能寄存器；1个片内振荡器和时钟电路。如图2所示。s图2 STC80C51单片机2.2 复位电路STC90C52 的复位端高电平有效。RST端若由低电平上升到高电平并持续2个周期，系统将实现一次复位操作。在复位电路中，下拉电阻具有拉低电平作用，按一下复位开关就使在RST端出现一段时间的高电平。复位电路如图3所示。图3复位电路2.3 晶振电路外接12MHZ晶振和两个30pF 电容组成系统的内部时钟电路。将外部已有信号引入单片机内，这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。晶振电路如图4所示。图4 晶振电路2.4 键盘调整单元当要对时钟进行调时时，就要用到键盘进行时间修改。由于调节信息不多，故采用3个独立键盘即可，分别实现功能、增大、减小等作用。将所有扫描线置成低电平，检查输入线是否为低电平，若无低电平则不是按键操作，延时一段时间，再次将所有扫描线置成低电平，检查输入线是否为低电平，如果有低电平则是按键操作，若无低电平则不是按键操作，返回，即完成按键扫描。键盘原理图如图5所示图5键盘原理图S1：接P2.0口， 开始功能。S2：接P2.1口，具有切换功能，可以切换到时、分，从而实现对时、分的调整，再次按下功能键S2则返回，继续计时。S3：接P2.2口，实现时和分的增大S4：接P2.3口， 实现时和分的减小2.5 数码管与三极管显示显示单元由3个8段共阴数码管组成，数码管位选端分别接P1.0、P1.1、P1.2用于显示一位分和两位秒； 按照工作方式, 数码管显示可以分为静态显示和动态扫描。所谓静态显示, 就是每一个数码管的段码都要独占具有锁存功能的输出口, CPU把要显示的字码送到输出口上,就可以使数码管显示对应的字符, 直到下一次送出另外一个字码之前, 显示的内容一直不会消失；动态扫描是把所有显示器的8个段码中的A-dp的各个相同段连接在一起, 接到一个公共的输出口上,而数码管的位端分别接在另外的输出口上,通过这两个输出口的两组信号相互作用来产生显示效果。即让各位数码管按照一定顺序轮流显示, 只要扫描频率足够高, 由于人眼的“ 视觉暂留”现象,就能连续稳定的显示动态扫描其特点在于能显著降低显示部分成本,大大减少显示接口的连线结构。该系统采用动态扫描显示。三极管放大电路中发射极正向偏置，集电极反向偏置是使三极管工作的必要条件，当PNP管的VCVBVE时，使得集电结反偏，发射结正偏时，管子的发射极电流流入管子，基极电流和集电极电流流出管子，且集电极电流跟基极电流之间成关系，三极电流满足IE=IB+IC=IB(1+IB)。即，基极电流可以控制集电极电流，这种控制作用就称为管子的放大作用，图中1K电阻为了限流。如图6所示。图6 数码管显示6单片机课程设计报告三 软件设计3.1 系统主程序中需要对各个模块进行初始化，并且判断定时器是否溢出20次，用以确定是否到达1S，初始化主要包括：设置定时器0和定时器1的工作方式为方式1，定时器赋初值，开总中断，开定时器0和定时器1中断，启动定时器。3.2 中断程序定时器0中断：单片机晶振12MHZ，主要是使用定时器0方式1，定时5ms，用来控制数码管的位选信号。且分为三种情况，P0口分别输送分钟和秒。定时器1中断：单片机晶振12MHZ，主要是使用定时器0方式1，每50ms溢出一次，计数加一次，计数20次，到时1S；秒加一。秒钟加到60，分加一，同时秒钟置0，蜂鸣器响。分加到10，分和秒都置0，3.3显示函数本设计采用共阴数码管显示，显示两位秒，为秒钟的个位与十位，second2=second/10;second1=second%10;P1控制数码管的位选， 如下：P1 = (P1&0xf0)|0x0e;P0 = minute;P1 = (P1&0xf0)|0x0d; P0 = second2;P1 = (P1&0xf0)|0x0b; P0 = second1;3.4键盘扫描程序键盘采用查询的方式，一旦有s1按键按下，数字钟开始工作,定时器1开始计时。按一次s2键，是对分钟进行调节，按二次s2键是对秒钟进行调节；s3,s4键分别是加减键，只有在s2键被按下的前提下，s3,s4键才有效；3.5时钟实现的基本方法时钟的最小计时单位是秒，使用定时器0方式1，把定时器的定时时间定为50ms。这样，计数溢出20次即可得到时钟的最小计时单位：秒单元满60，则分单元的内容加1；分单元满10，则将分、秒的内容全部清零。 四 心得体会在基于单片机的数字时钟电路设计过程中，我学到了很多重要的东西，其中最重要的是如何将实践和理论相联系，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的时钟设计给我奠定了一个实践基础。本系统的设计应用到了模拟电子技术、数字电子技术、单片机控制技术、电路焊接工艺等多方面的知识，所设计的时钟电路，达到了题目要求。这次课程设计使我得到了很大收获：不仅学到了许多了关于单片机方面的知识，还提高了实验技能；而且也使我的动手能力和电路设计能力得到了极大的提高。在此次设计中，我的难点是程序的调试，由于以前学业不精，所以编一个完整的程序很是吃力！但是经过这一段时间的学习，我还是解决了一些问题。软件调试中也出现了一些问题，就是程序在编译中仿真器的设置出现了错误，从而使系统的编译通不过，给系统的调试带来了极大的不便，所以对软件的使用还须更进一步的熟练掌握。最后，我要感谢老师在此次课程设计中的悉心指导与帮助，让我的课程设计得以顺利完成。n 附录 源程序#include #define uchar unsigned char uchar ds_code=0,second2=0,second1=0,sum=0,F_flag,S_flag;char minute = 0;char second = 0;uchar time_temp = 0;sbit DS0 = P10;sbit DS1 = P11;sbit DS2 = P12;sbit key1=P20;/开始键sbit key2=P21;/功能键sbit key3=P22;/加键sbit key4=P23;/减键sbit SPEAKER = P14;/*延时函数*void delay(uchar x) unsigned int a,b; for(a=x;a0;a-) for(b=110;b0;b-);/*秒显示函数*void second_div(void)second2 = second/10;second1 = second%10;/*按键扫描函数*void Key(void)P2 = 0xff;if(P2!=0xff)delay(50);if(P2!=0xff)if(key1=0) TR1 = 1;if(key2=0) delay(50); / 消抖 if(key2=0) while(!key2);/松手检测 TR0=1; TR1=0;/关闭定时器 sum+; if(sum=1) F_flag=1; S_flag=0; if(key3=0) delay(50); if(key3=0) while(!key3); minute+; if(minute=10) minute=0; if(key4=0) delay(50); if(key4=0) while(!key4);minute-;if(minute=-1)minute=9; if(sum=2) F_flag=0; S_flag=1; if(key3=0) delay(50); if(key3=0) while(!key3); second+; if(second=60) second=0;delay(50);minute+; if(key4=0) delay(50); if(key4=0) while(!key4); second-; if(second=-1) second=59;delay(50);minute-; second_div(); if(sum=3) F_flag=1; /打开标志位 S_flag=1; sum=0; /Sum清零 TR0=1;/打开定时器TR1=1; /*主函数*void main(void)SPEAKER = 1;TMOD = 0x11;TH0 = (65536-5000)/256;TL0 = (65536-5000)%256;TH1 = (65536-50000)/256;TL1 = (65536-50000)%256;EA = 1;ET0 = 1;TF0 = 0;TR0 = 1;ET1 = 1;TF1 = 0;while(1)Key();/*定时器0*void Timer_0(void) interrupt 1ET0 = 0;switch(ds_code)case 0:P1 = (P1&0xf0)|0x0e;P0 = minute;break;case 1:P1 = (P1&0xf0)|0x0d; P0 = second2;break;case 2:P1 = (P1&0xf0)|0x0b; P0 = second1;break;default:break;ds_code+;if(ds_code2)ds_code = 0;TH0 = (65536-5000)/256;TL0 = (65536-5000)%256;ET0 = 1; /*定时器1*void Timer_1(void) interrupt 3ET1 = 0;time_temp+;if(time_temp=20)time_temp = 0;second+;if(second=60) minute+; delay(50); second = 0; if(minute=10) minute = 0;second = 0;SPEAKER = 0; second_div();TH1 = (65536-50000)/256;TL1 = (65536-50000)%256;ET1 = 1;20n 系统原理图以及仿真图1 .电力电子技术基础（第五版）康光华主编 高等教育出版社。2.单片机原理及应用 （C语言编程）魏鸿磊主编 同济大学出版社。3.PROTEUS入门实用教程（第二版） 周润景蔡雨恬编著 机械工业出版社。课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日目录第一章 总 论11.1 项目概况11.2 可行性研究报告编制依据及原则11.3 可行性研究报告的内容3第二章 项目背景与建设的必要性42.1 项目建设的背景42.2 项目建设的必要性52.3 结论5第三章 效益分析73.1 社会效益73.2 经济效益83.3 环境效益83.4 评价结论9第四章 项目选址及建设条件104.1 项目选址104.2 项目建设地点104.3 项目建设条件10第五章 项目建设方案175.1方案设计原则175.2 总体方案设计175.3 道路工程175.4 平面交叉口设计225.5路灯布设23第六章 投资估算与资金筹措246.1 投资估算246.2 资金筹措25第七章 环境影响分析267.1 编制依据267.2 项目建设与运营对环境影响及治理措施277.3环境影响结论30第八章 劳动安全328.1 影响劳动安全的因素分析328.2 防护及监控措施33第九章 建设管理349.1 建设期项目管理349.2 建设期组织机构349.3项目运营期管理35第十章 可行性研究结论与建议3610.1结论3610.2建议36