单片机课程设计-电子时钟.docx

单片机课程设计

题目：多功能电子时钟

系 别： 电气与电子工程系
专 业：
姓 名：
学 号：
指导教师：

年 月 日

目录
1 概述………………………………………………………………………………3
1.1设计任务………………………………………………………………………3
1.2设计要求………………………………………………………………………3
1.3扩展功能………………………………………………………………………3

2 系统总体方案及硬件设计……………………………………………………… 3
2.1系统总体方案 ……………………………………………………………… 3
2.2硬件各部分设计………………………………………………………………4

3 软件设计……………………………………………………………………………5

3.1软件设计流程……………………………………………………………………6
3.2子程序模块………………………………………………………………………6

4 Proteus软件仿真…………………………………………………………………7

参考文献
附：源程序代码

1 概述
1.1 设计目的
设计一多功能智能电子时钟。
1.2 设计要求
（1）主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、驱动器及显示器、校时电路；
（2）秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加来实现，译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态在六位LED七段显示器显示出来；
（3）可以来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的；
（4）可以设置三个定时闹钟；
（5）编写程序，用Proteus软件进行仿真。
1.3 扩展功能
（1）增加跑表功能；
（2）可以设置数码管定时开启与关闭；
（3）可以设置闹钟的开启与关闭。

2 系统总体方案及硬件设计

2.1系统总体方案
2.1.1 单片机芯片的选择
本设计选用STC89C52单片机，它是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，足够本设计之用,高性能CMOS8位微处理器该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。功能强大、使用方便的STC89C52单片机适用于许多较为复杂的应用场合。
2.1.2 总体设计及系统原理
定时闹钟的整体设计较简单，包括单片机、自动复位电路、键盘电路、显示电路、驱动与指示电路、闹钟报警电路。在确定系统的大体形式之后，画出本系统的总体结构布局，电路原理如图2-1所示
显示电路用的是七段数码管，数码管段选通过锁存器74HC573接单片机的P2口，数码管由74LS138译码器控制位选，并且每位均接有一个或门，以增强驱动能力；本设计还有模式指示LED灯，由P1口控制，以此来识别不同的设置模式；系统的输入控制按键有P3口来实现，可以设置各个时间参数及闹钟使能。
6位数码管
显示

单片机
74LS1388
74LS32
锁存器
按键控制
LED模式指示
P2
P0
P1
P3
图2-1

2.2. 硬件各部分设计
2.2.1 单片机
单片机最小系统选用STC89C52，包含上电自动复位电路和手动复位电路，可对单片机进行复位操作。

2.2.2 显示部分
本设计显示用的是四位七段显示共阴数码管，用来显示时间及跑表参数，LED数码管显示器成本低，配置灵活，与单片机接口简单，在单片机应用系统中广泛应用。
7段LED由7个发光二极管按“日”字型排列，所有发光二极管的阳极连在一起称共阳极接法，阳极连在一起称为共阴极接法。
本文选用共阴极LED，所有发光二极管的阴极连在一起与或门74LS34相连，当某个发光二极管的阳极加入高电平时，对应的二极管点亮。因此要显示某字形就应使此字形的相应段的二极管点亮，实际上就是送一个用不同电平组合代表的数据字显示码来控制LED的显示，此数据称为字符的段码或称为字型码。
LED显示器与单片机的接口一般有静态显示与动态显示接口两种方式，本设计采用动态显示方式。在这种显示电路中，一个字位一个字位地轮流点亮各个LED,每一字位停留1ms左右，由于人的视觉暂留，好像6只LED是同时点亮的，并不察觉有闪烁现象。
这种动态LED显示接口由于所有数码管共用一个段码出口，分时轮流通电，从而大大简化课硬件线路，降低了成本。
2.2.3 驱动部分
为是数码管有足够的亮度，本设计中增加了数码管驱动电路，用74HC573和或门74LS34来驱动，其中锁存器利用其驱动能力，并未用其锁存数据的功能。

2.2.4 模式指示电路
为了区别该时钟的不同运行状态，在设计中加入了指示电路：
LED1：闹钟1时间设定指示；
LED2：闹钟2时间设定指示；
LED3：闹钟3时间设定指示；
LED4：数码管熄灭时间设定，第二功能：指示闹钟的开启与关闭；
组合指示：LED全部亮，表示设定数码管开显示时间。

2.2.5 按键部分
按键设定部分比较简单，因为本系统按键少，所以在设计上采用了独立按键方式，程序的编制上也采用了简单的扫描方式。
按下操作键K1-K6动作如下：
操作键K1:模式调整；
操作键K2:时间位设置；
操作键K3:时间值增加键；
操作键K4:跑表开始与停止；
操作键K5:闹钟开启与关闭键；
操作键K6:时间秒位清零键，用于细调时间。

2.2.6 电铃电路
此电路由电源、一个蜂鸣器、一个三极管和一个电阻组成，当定时时间到，由STC89C52单片机的P1.5口向三极管基极输入低电平，三极管导通蜂鸣器报警，这时三极管充当开关的作用。

3 软件设计
3.1软件设计流程

初始化
时钟显示
定时是否到
K1是否按下
K2是否按下
miao是否0
分加1
时加1
Beep1=1？

闹铃
响
定时显示
K.2是否按下
K3是否按下
Miao1是否0
时加1
分加1
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
N
N
N
N
N
N
N
N

3.2 子程序模块
主要控制子程序说明如下:
ü delay:延时子程序；
ü Timer0Interrupt: 定时器T0计时中断程序,每隔0.2ms中断一次；
ü disp1:跑表显示子程序；
ü disp:时间显示子程序；
其中显示分六路，第一个和第二个数码管显示的是时，第三个和第四个数码管显示分，第五个和第六个数码管显示的是秒。
流程图如下：
子程序入口
读取数据
查表
送数显示
数据传送结束了吗
送下一个数据
子程序返回
N
Y

4 Proteus软件仿真

本设计已在Proteus中仿真，程序运行正常，图4-1是仿真截图：

图 4-1

参考文献

1、《单片机原理及应用》 张毅刚 主编 高教出版社
2、《单片机原理及C51编程》 宋彩利等编 西安交通大学出版社
3、《单片机原理及应用技术》 黄惟公等编 西安电子科技大学出版社

附 源程序代码
#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit led1=P1^2;
sbit led2=P1^1;
sbit led3=P1^0;
sbit led4=P1^4;

sbit lk138=P1^3;
sbit beep=P1^5;

sbit key1=P3^0; //模式设定
sbit key2=P3^1; //时间位
sbit key3=P3^2; //时间调整
sbit key4=P3^4; //跑表
sbit key5=P3^5; //开关闹钟
sbit key6=P3^6; //秒位清零键

uint temp,temp1;
uchar p1,p2,p3;
uchar moshi,shi,fen,miao; //正常显示设定

uchar shi1,fen1,miao1;
uchar shi2,fen2,miao2; //闹钟设定
uchar shi3,fen3,miao3;

uchar shi4,fen4,miao4;
uchar shi5,fen5,miao5; //开关显示设定

uchar smoshi;
uchar code table[]={0xde,0x82,0x57,0x97,0x8b,0x9d,0xdd,0x86,
0xdf,0x9f,0xcf,0xd9,0x5c,0xd3,0x5d,0x4d,0xcb,0x20};
void key_s1(void); //模式选择键
void key_s2(void); //操作位调整键
void key_s3(void);
void key_s3_n1(void);
void key_s3_n2(void);
void key_s3_n3(void);
void key_s3_n4(void);
void key_s3_n5(void);
void ms(void);
void delay(uint ms);
void disp1(uchar hp,uchar mp,uchar sp);
void disp(uchar h,uchar m,uchar s);

void initTimer0()
{
TMOD=0x12; //定时器0，方式2;定时器1，方式1
TH0=0x38;
TL0=0x38;
TH1=0x0D8;
TL1=0x0F0; //定时10ms
EA=1;
ET0=1;
ET1=1;
TR0=1;
TR1=0; //先关闭定时器1
temp=0;
temp1=0;
p3=0;
shi1=12;
}
void main()
{
initTimer0();
while(1)
{ key_s1();
ms();
if(miao>0x3b)
{ miao=0;
fen++;
if(fen>0x3b)
{
fen=0;
shi++;
if(shi>0x17)
{ shi=0;
}
}
}

if(p3>0x63)
{
p3=0;
p2++;
if(p2>0x3b)
{
p2=0;
p1++;
if(p1>0x09)
{ p1=0;
}
}
}
if(key6==0)
{miao=0;
}
if(key4==0)
{ TR1=~TR1;
}
if(key5==0)
{
temp1=~temp1;
}
if(temp1==0)
{
led4=0;
beep=1;
}
if(((shi==shi1)&(fen==fen1)&(miao==miao1)&temp1)||((shi==shi2)&(fen==fen2)&(miao==miao2)&temp1)||((shi==shi3)&(fen==fen3)&(miao==miao3)&temp1))
{
beep=0;
}
if(((shi==shi1)&(fen==fen1)&(miao==miao1+10))||((shi==shi2)&(fen==fen2)&(miao==miao2+10))||((shi==shi3)&(fen==fen3)&(miao==miao3+10)))
{
beep=1;
}
if((shi==shi4)&(fen==fen4)&(miao==miao4))
{
lk138=0; led3=0;
}
if((shi==shi5)&(fen==fen5)&(miao==miao5))
{
lk138=1; led3=1;
}
}
}
void disp(uchar h,uchar m,uchar s)
{
P0=0xf0;
P2=table[s%10];
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf1;
P2=table[s/10];
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf2;
P2=table[m%10];
delay(1);
P2=0x00;
P0=0xf2;
P2=0x20;
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf3;
P2=table[m/10];
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf4;
P2=table[h%10];
delay(1);
P2=0x00;
P0=0xf4;
P2=0x20;
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf5;
P2=table[h/10];
delay(1);
P2=0x00;
}
void disp1(uchar hp,uchar mp,uchar sp)

{
P0=0xf0;
P2=table[sp%10];
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf1;
P2=table[sp/10];
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf2;
P2=table[mp%10];
delay(1);
P2=0x00;
P0=0xf2;
P2=0x20;
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf3;
P2=table[mp/10];
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf4;
P2=table[hp%10];
delay(1);
P2=0x00;
P0=0xf4;
P2=0x20;
delay(1);
P2=0x00;

P0=0xf5;
P2=0x4f;
delay(1);
P2=0x00;
}

void key_s1(void)
{
P3=0xff;
if(P3==0xfe)
{
delay(5);
if(P3==0xfe)
{ delay(100);
if(P3==0xff)
moshi++;
}
if(moshi>6) moshi=0;
}
}
void ms(void)
{ switch(moshi)
{
case 0:disp(shi,fen,miao); led4=1; key_s2(); key_s3(); break;
case 1:disp(shi1,fen1,miao1); led1=0;led2=1;led3=1;led4=1;
key_s2(); key_s3_n1(); break;
case 2:disp(shi2,fen2,miao2); led1=1;led2=0;led3=1;led4=1;
key_s2(); key_s3_n2(); break;
case 3:disp(shi3,fen3,miao3); led1=1;led2=1;led3=0;led4=1;
key_s2(); key_s3_n3(); break;
case 4:disp(shi4,fen4,miao4); led1=1;led2=1;led3=1;led4=0;
key_s2(); key_s3_n4(); break;
case 5:disp(shi5,fen5,miao5); led1=0;led2=0;led3=0;led4=0;
key_s2(); key_s3_n5(); break;
case 6:disp1(p1,p2,p3); led1=1;led2=1;led3=1;led4=1;
if(key5==0) p1=p2=p3=0;
break;
default: break;
}

}

void key_s2(void)
{
P3=0xff;
if(P3==0xfd)
{ delay(5);
if(P3==0xfd)
{ delay(100);
if(P3==0xff)
smoshi++;
}
if(smoshi>2) smoshi=0;
}
}
void key_s3(void)
{
P3=0xff;
if(P3==0xfb)
{
switch(smoshi)
{
case 0:miao++; if(miao>59) miao=0; break;
case 1:fen++; if(fen>59) fen=0; break;
case 2:shi++; if(shi>23) shi=0; break;
default: break;
}
}
}

void key_s3_n1(void)
{
P3=0xff;
if(P3==0xfb)
{
switch(smoshi)
{
case 0:miao1++; if(miao1>49) miao1=0; break;
case 1:fen1++; if(fen1>59) fen1=0; break;
case 2:shi1++; if(shi1>23) shi1=0; break;
default: break;
}
}
}

void key_s3_n2(void)
{
P3=0xff;
if(P3==0xfb)
{
switch(smoshi)
{
case 0:miao2++; if(miao2>49) miao2=0; break;
case 1:fen2++; if(fen2>59) fen2=0; break;
case 2:shi2++; if(shi2>23) shi2=0; break;
default: break;
}
}
}
void key_s3_n3(void)
{
P3=0xff;
if(P3==0xfb)
{
switch(smoshi)
{
case 0:miao3++; if(miao3>49) miao3=0; break;
case 1:fen3++; if(fen3>59) fen3=0; break;
case 2:shi3++; if(shi3>23) shi3=0; break;
default: break;
}
}
}
void key_s3_n4(void)
{
P3=0xff;
if(P3==0xfb)
{
switch(smoshi)
{
case 0:miao4++; if(miao4>59) miao4=0; break;
case 1:fen4++; if(fen4>59) fen4=0; break;
case 2:shi4++; if(shi4>23) shi4=0; break;
default: break;
}
}
}
void key_s3_n5(void)
{
P3=0xff;
if(P3==0xfb)
{
switch(smoshi)
{
case 0:miao5++; if(miao5>59) miao5=0; break;
case 1:fen5++; if(fen5>59) fen5=0; break;
case 2:shi5++; if(shi5>23) shi5=0; break;
default: break;
}
}
}
void delay(uint ms)
{
uint x,y;
for (x=0;x<60;x++)
for (y=0;y<ms;y++);
}

void Timer0Interrupt(void) interrupt 1
{ temp++;
if(temp==0x1388) //设置定时器工作循环500次
{
temp=0;
miao++;

}
}
void Timer1Interrupt(void) interrupt 3
{
TH1 = 0x0D8;
TL1 = 0x0F0;
p3++;
}