基于C单片机的数字时钟专业课程设计.doc

单片机技术课程设计

数字电子钟

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摘 要

电子钟在生活中应用很广泛，而一个简单方便数字电子钟则更能受到大家欢迎。所以设计一个简易数字电子钟很有必需。本电子钟采取AT89C52单片机为关键，使用12MHz 晶振和单片机AT89C52 相连接,经过软件编程方法实现以二十四小时为一个周期，同时8位7段LED数码管(两个四位一体数码管)显示小时、分钟和秒要求,并在计时过程中含有定时功效，当初间抵达提前定好时间进行蜂鸣报时。该电子钟设有四个按键KEY1、KEY2、KEY3、KEY4和KEY5键,进行对应操作就可实现校时、定时、复位功效。含有时间显示、整点报时、校正等功效。走时正确、显示直观、运行稳定等优点。含有极高推广应用价值。

关键词：

电子钟 AT89C52 硬件设计 软件设计

目 录

一、数字电子钟设计任务、功效要求说明及方案介绍 4
1.1 设计课题设计任务 4
1.2 设计课题功效要求说明 4
1.3 设计课设计总体方案介绍及工作原理说明 4
二、设计课题硬件系统设计 5
2.1硬件系统各模块功效简明介绍 5
2.1.1 AT89C52介绍 5
2.1.2 按键电路 6
三、设计课题软件系统设计 6
3.1 使用单片机资源情况 6
3.2 软件系统个模块功效简明介绍 7
3.3 软件系统程序步骤框图 7
3.4 软件系统程序清单 7
四、设计课题设计结论、仿真结果、误差分析 9
4.1 设计结论及使用说明 9
4.2 仿真结果 10
结 束 语 12
参考文件 12
附 录 13
附录A:程序清单 13

一、数字电子钟设计任务、功效要求说明及方案介绍
1.1 设计课题设计任务
设计一个含有特定功效电子钟。含有时间显示，并有时间设定，时间调整 功效。

1.2 设计课题功效要求说明
设计一个含有特定功效电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提醒符“d.1004-22”， 进入时钟准备状态；第一次按电子钟开启/调整键，电子钟从12时59分0秒开始运行，进入时钟运行状态；按电子钟S5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S5键再次进入时钟运行状态。

1.3 设计课设计总体方案介绍及工作原理说明
本电子钟关键由单片机、键盘、显示接口电路和复位电路组成，设计课题总体方案图1所表示：

图1-1总体设计方案图
本电子钟全部软件、参数均存放在AT89C52Flash ROM和内部RAM中，降低了芯片使用数量简化了整体电路也降低了整机工作电流。键盘采取动态扫描方法。利用单片机定时器及计数器产生定时效果经过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理数据，同时经过端口读入目前外部控制状态来改变程序不一样状态，实现不一样功效。

二、设计课题硬件系统设计
2.1硬件系统各模块功效简明介绍
2.1.1 AT89C52介绍
(1) 兼容MCS51指令系统；
（2）8kB可反复擦写(大于1000次）Flash ROM；
（3）32个双向I/O口；
（4）256x8bit内部RAM；
（5）3个16位可编程定时/计数器中止；
（6）时钟频率0-24MHz；
（7）2个串行中止，可编程UART串行通道；
（8）2个外部中止源，共8个中止源；
（9）2个读写中止口线，3级加密位；
（10）低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功效；
（11）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等多个封装形式，以适应不一样产品需求。
它价格廉价，功效强大，能耗低。很大程度上降低总电路复杂性，提升了所设计系统稳定性。其芯片引脚图图2-1所表示。

图2-1 单片机AT89S52引脚图

2.1.2 按键电路
图2—2 按键图

三、设计课题软件系统设计
3.1 使用单片机资源情况
设计课题使用单片机资源情况以下：
P0口输出数码管段选信号，P2口输出数码管位选信号；晶振12MHz；调整选择键KEY1：P1.0；经过选择键选择调整位，选中位闪烁；增加键KEY2：P1.1；按一次使选中位加1；降低键KEY3：P1.2；按一次使选中位减1；此数字钟可实现基础走时和显示时间时、分、秒；时间调整；闹钟设定和调整；闹钟开启和关闭功效，具体以下：
（1）实现基础走时和显示时间时、分、秒，上电自动显示初始时间12-59-00，且控制闹钟状态红色led灯为亮状态；
（2）当第一次按下第一个弹性按键时进入时间调整状态，此时实现对显示时间小时调整，按下第二个按键时实现小时加一调整，按下第三个按键时实现小时减一调整；
（3）当第二次按下第一个弹性按键时进入显示时间分钟调整状态，按下第二个按键时实现分钟加一调整，按下第三个按键时实现分钟减一调整；
（4）当第三次按下第一个弹性按键时进入闹钟小时调整状态，按下第二个按键时实现闹钟小时加一调整，按下第三个按键时实现闹钟小时减一调整；
（5）当第四次按下第一个弹性按键时进入闹钟分钟调整状态，按下第二个按键时实现闹钟分钟加一调整，按下第三个按键时实现闹钟分钟减一调整；
（6）当第五次按下第一个弹性按键时返回正常显示时间走时状态；
（7）当同时按下第二和第三个弹性按键时，关闭闹钟，且此时蓝色led灯为灭，及定时时间到蜂鸣器并不响，若再次同时按下第二和第三个弹性按键，则开启闹钟，且此时红色led灯为亮，定时时间到蜂鸣器发出滴滴闹铃声，同时按下第二和第三个弹性按键即可关闭闹铃。闹铃状态默认为开启。

3.2 软件系统个模块功效简明介绍
本设计软件系统关键采取以下基础模块来实现，主程序、中止服务程序、键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块和延时模块。
主程序：关键是用于对输入信号处理、输出信号控制和对各个功效程序模块利用及其控制。
中止服务程序：关键是用于电子钟正确运行、数据输入过程中闪烁。
键盘输入程序模块：关键是用于确定按键并得到特定键码值。
数码管及其驱动模块：关键是用于驱动数码管及利用数码管显示时间。
延时模块：程序中有两种延时子程序，一个是短延时用于判键按下等，一个是长延时。

3.3 软件系统程序步骤框图
系统软件采取汇编语言按模块化方法进行设计,然后经过Keil软件开发平台将程序转变成十六进制程序语言，接着使用Proteous 进行仿真，读出显示数据。

3.4 软件系统程序清单
本电子钟实现二十四小时制，8位数码管显示时分秒，显示式:12-59-00。
经过4只按键来调整时间：
KEY1(P1.0)：调整选择键，选中位闪烁；
KEY2(P1.1)：增加键，按一次使选中位加1；
KEY3(P1.2)：降低键，按一次使选中位减1；
Bear(P3.1)：到了整点和闹钟就会响；
Led (P1.2)：闪烁；
P0口输出数码管段选信号，P2口输出数码管位选信号；
晶振12MHz。

图3-1主程序步骤框图
图3-2显示时钟数组子程序 图3-3中止服务程序程序

四、设计课题设计结论、仿真结果、误差分析
4.1 设计结论及使用说明
本设计为基于单片机电子钟设计。刚开始，我们很多地方理不清头绪，无从下手，但经过认真研究设计课题，找书上网查资料，确定基础设计方案，对所用芯片功效进行查找、调试，然后画电路图等，积累了很多宝贵经验。
本设计用2个四位一体共阳数码管做为显示器，它显示时间值；设计中有三个按键，其中KEY1为开启键，KEY2为加控制键 KEY3为减控制键 。

图4—1 结果图

4.2 仿真结果
在Proteus ISISDebug菜单中选择Execute，运行程序，系统仿真结果图所表示。

实现功效：
可调整运行电子钟含有三种工作状态：“d.1004-22”状态、运行状态、调整状态。

图4-2“d.1004-22”上电初始化运行状态仿真结果

图4-3时钟正常运行状态仿真结果
图4-4闹钟定时调整状态仿真结果

图4-5小时调整状态仿真结果

图4-6分钟调整状态仿真结果

结 束 语

单片机课程设计是一门很实用，很复杂设计。这个设计用到了单片机，电路等方面知识，经过这次课程设计，使我对单片机及其隶属电路有了一定了解，对书本上知识有了近一步掌握，也深刻明白了自己不足。
　　完成此次课程设计过程，是一个从无到有过程，经历了兴奋、所悟、完成多个过程。刚做做课程设计时，仔细阅读设计题目和要求，认为没什么困难，所用知识书上全部有。可是当我动手开始做时候，才发觉其中算法，设计是那么繁琐。经过一天努力，再到图书馆和网上查找资料，在经过借鉴很多类似资料，文件后，总算是有点眉目了。埋头苦干过程是痛苦，在思索算法和程序框架时，迷茫，烦躁，也参考她人思绪，不停循环中，最终最终完善了程序。其中煎熬是很痛苦，深刻明白攻克自己“未知领域”困难。但当课程设计完成时，那感觉是甜蜜，没有耕耘，哪来得收获喜悦，就在这么痛和愉快交换中，我学到了知识。
　　经过这短短一周实践，我感觉到自己从书本上学到理论知识和实践仍有很大差距。知道了很多元器件有什么功效，在仿真仪器中是什么代码。有知识，自己感觉已经掌握得差不多了，不过实际操作起来就有问题出现了。我碰到了不少问题，花费了很多时间。这让我重新反思我们学习，深刻领悟到我们这个专业动手，实践关键性。理论不经过实践考验，是没法实施，就像我们编程序，很多方面考虑全部不够，几乎没有包含到实际应用时防范方法方法。这次课程设计，让我学到了很多书本上学不到东西，学到了实际应用时。最大收获是：对键盘，显示器，C51语言应用有了深刻了解。

参考文件

[1] baidu文库，基于C51单片机程序设计.
[2] baidu百科，AT89C52介绍

附录

附录A　程序清单

#include <reg51.h>
#include <absacc.h>
#include <intrins.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit KEY1=P1^1; //切换键
sbit KEY2=P1^2; //minute ,hour调整加1定义
sbit KEY3=P1^7; //minute ,hour调整减1定义
sbit bear=P3^1; //闹铃
sbit led=P1^2; //闹钟，整时灯闪烁
code unsigned char tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,
0x80,0x90,0xbf,0xc8,0x8e,0xff,0x21}; //段码控制
char code weikong_code[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
uchar ms[8]={2,2,10,4,0,0,1,14};
uchar StrTab[8];
uchar minute=59,hour=12,second=0; //正常时钟 秒，分，时 定义
uchar minute1=00,hour1=00; second1=00; //闹钟时钟 秒，分，时 定义
uchar flag=0, flag1=0; //切换标志
uchar num=0;
uint count=0; //定时器计数，定时50ms，count满20，秒加1

/***********子函数申明*******************************************/
void xianshishuzu(); //显示数组子程序
void alarm(); //闹钟子程序
/********************** 延时子程序*****************************/
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x=0;x<z;x++)
for(y=0;y<110;y++);
}
/**********************显示时钟子函数***************************/
void dispaly(uchar w[8])
{
unsigned int i,j,aa;
aa=0xfe; //位选初值1111 1110
for(i=0;i<8;i++) //依次将数组w中八个数取出，并显示
{
P2=aa; //位选
j=w[i]; //取出要显示数码
P0=tab[j]; //取出段选编码
aa=_crol_(aa,1); //位选信号循环右移
delay(1); //显示延时
P0=0xff; //消影
}
}
/***********************显示时钟数组子程序***********************/
void xianshishuzu()
{
StrTab[1]=second/10; //秒个位
StrTab[0]=second%10; //秒十位
StrTab[2]=10; //间隔符 -
StrTab[4]=minute/10; //分个位
StrTab[3]=minute%10; //分十位
StrTab[5]=10; //间隔符 -
StrTab[7]=hour/10; //时个位
StrTab[6]=hour%10; //时十位

}
/**********************键盘扫描子程序*************************/
void keycan()
{
if(KEY1==0) //按一次，正常显示，按第二次，时调整，按第三次，分调这整，
{
delay(10); //按键1去抖和动作
if(KEY1==0) //确定按键是否按下
{
flag++; //切换标志
}
while(!KEY1); //释放按键
}
if(flag==1)
{
if(KEY2==0)
{
delay(10);
if(KEY2==0)
{
hour++; //正常时间 小时 加1
if(hour==24)hour=0;
}
while(!KEY2) //释放按键
{
dispaly(StrTab);
}
}
if(KEY3==0)
{
delay(10);
if(KEY3==0)
{
hour--; //正常时间小时 减1
if(hour==0)hour=23;
dispaly(StrTab);
}
while(!KEY3)
{
dispaly(StrTab);
}
}
}
if(flag==2)
{
if(KEY2==0) //按键去抖和动作
{
delay(10);
if(KEY2==0)
{
minute++; //分加1
if(minute==60)minute=0;
}
while(!KEY2)
{
dispaly(StrTab);
}
}
if(flag==3) //秒表加1
{
if(KEY3==0)
{
delay(10);
if(KEY3==0)
{
second++; //秒加1
if(second==0)second=59;
}
while(!KEY3)
{
dispaly(StrTab);
}
}
}
}
if(flag==3) //闹钟对时
{
if(KEY2==0)
{
delay(10);
if(KEY2==0)
{
hour1++;
if(hour1==24)hour1=0; //闹钟时间 小时 加1
}
while(!KEY2)
{
alarm();
}
}
if(KEY3==0)
{
delay(10);
if(KEY3==0)
{
hour1--;
if(hour1==0)hour1=23; //闹钟时间 小时 减
}
while(!KEY3)
{
alarm();
}
}
}
if(flag==4)
{
if(KEY2==0) //按键去抖和动作
{
delay(10);
if(KEY2==0)
{
minute1++;
if(minute1==60)minute1=0; //闹钟分加1
}
while(!KEY2)
{
alarm();
}
}
if(KEY3==0) //按键去抖和动作
{
delay(10);
if(KEY3==0)
{
minute1--;
if(minute1==0)minute1=59; //闹钟分减1
}
}
while(!KEY3)
{
alarm();
}
}
}

/*******************蜂鸣器子程序****************************/
void beng()
{
bear=1;
P3=0xfd;
delay(100);
bear=0;
P3=0XFf;
delay(100);
}
/*****************整点报警子程序***************************/
void zhengdian (void)
{
uchar i=0;
if((second==0)&(minute==0)) //整点报时
{
for(i=0;i<10;i++)
{
TR0=1; beng();dispaly(ms);
}
}
}
/********************************定时闹钟*******************************/
void alarm()
{
uint i;
if((hour==hour1&&second1==minute1&&(second>=second1&&second<second1+5))||(minute==0&&second<1))
for(i=0;i<3;i++)
{ beng();}
StrTab[1]=second1/10; //闹钟秒个位
StrTab[0]=second1%10; //秒十位
StrTab[2]=10; //间隔符 -
StrTab[4]=minute1/10; //分个位
StrTab[3]=minute1%10; //分十位
StrTab[5]=10; //间隔符 -
StrTab[7]=hour1/10; //时个位
StrTab[6]=hour1%10; //时十位
TR0=0;
dispaly(StrTab);
xianshishuzu();
}
/**************************中止子程序*********************************/
void time_() interrupt 1 //中止程序
{
count++;
TH0=(65536-50000)/256; //0.5ms重新送初值
TL0=(65536-50000)%256;
if(count==20) //定时器计数，定时50ms，count满20，秒加1
{
second++; count=0;
if(second==60) //秒值等于60，秒清零，分加1
{
second=0;minute++;
if(minute==60) //分值等于60，分清零，时加1
{
minute=0; hour++;
if(hour==24) //时值等于24，时清零，返回，全部归零
{
hour=0;
}
}
}
}
xianshishuzu();
}
/***********************数字电子钟主函数***************************/
void main()
{
P1=0XFF;
TMOD = 0x11; //time0为定时器，方法1
TH0=(65536-50000)/256; //预置计数初值,50ms
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1; //总中止开
ET0=1; //许可定时器0中止
TR0=1; //开启定时器0
while(1) //主循环
{
if(flag==0)
{
TR0=0; dispaly(ms); //上电初始化就显示bad.1004-22
}
if(P1!=0XFF)
{
keycan(); //按键提前扫描
}
if(flag>0)
{
if(flag==1||flag==2) { TR0=1; dispaly(StrTab); zhengdian ();}
//KEY1按第二次或第二次定时器开始，电子钟和整点报时正常显示
if(flag==3||flag==4) { TR0=0;alarm(); }
//按KEY1第三或第四次闹钟开始显示，分时调整
if(flag==5) { dispaly(StrTab); }
//按KEY1第五次返回电子钟正常显示
if(flag==6) { TR0=0; flag=0; dispaly(ms); }
//按KEY1第六次定时器关闭，切换标志请零，显示d.1004-22
}
}
}