数字电子钟的制作.docx

电子工艺实训2

《数字电子钟的制作》
设计报告

学院：计算机与电子信息学院
队长：1307300413 李子康
小组成员：1307200108高维春
1226211614黄凯操
指导老师： 聂雄
日期：2015.6.30

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目录
一、任务与要求 2
二、设计思路 2
（1）时钟计数的设计 2
（2）按键控制时间的设定和调整 2
（3）定时器/计数器0实现1s计数 3
三、数字钟的组成部分 3
（1）硬件模块 3
（2）软件模块 3
四、数字钟程序设计流程图 4
五、数字钟程序设计 5
（1）数码管显示 5
（2）时钟初始化 5
（3）中断设计 5
（4）按键程序 7
六、遇到的问题 9
（1）定时时间的控制 9
（2）数码管的显示 9
七、仿真效果图 10
八、实物图 11
九、心得与体会 11
十、附录：程序代码 11

一、任务与要求
设计并制作一个数字电子钟，实现如下功能：
(a)采用数码管或LCD屏幕显示时、分和秒时间
(b)通过按键可以调整和设定当前时间
(c)要求计时准确（10分钟内计时误差<1s)
(d)设计原理图、PCB图，制作和调试电路（如果有现成的单片机板子，也可以直接使用）
(f)编写电子钟控制软件
(g)编写实训设计报告
二、设计思路
（1）时钟计数的设计
用AT89C51单片机的定时器/计数器T0产生1s的定时时间，作为秒计数时间，当一秒产生时，秒计数加1开始计时。显示00-00-00的时间，开始计时；
（2）按键控制时间的设定和调整
P1.0口控制“秒”的调整，每按一次按键加1s；
P1.1口控制“分”的调整，每按一次按键加1min；
P1.2口控制“时”的调整，每按一次按键加1h；
计时满23-59=59时，返回00-00-00重新计时。
P1.3口用做复位键，在计时过程中，如果按下它，则返回00-00-00重新开始计时。
（3）定时器/计数器0实现1s计数
单片机选择16位定时工作方式。对T0来说，系统时钟为12MHZ，最大定时也只有65535us，无法达到所需要的1s的定时，因此必须通过软件来处理这个问题，取T0的最大定时为50ms，要定时1s需要经过20次的50ms的定时。这20次计数，采用软件的方法来实现。
设TMOD=01H,设置定时器\计时器0工作在方式1 ，则 TH0=(65535-50000)/256
TL0=(65536-50000)%256
这样，当计数器/定时器0计满50ms时，产生一个中断，在中断服务程序中对中断次数加以统计，就能实现数字钟的逻辑功能了。
三、数字钟的组成部分
（1）硬件模块
单片机芯片，八位共阴数码管，驱动数码管译码的芯片74HC573（仿真时为74LS245），按键，外加电阻，导线若干；
（2）软件模块
数码管显示程序设计，定时器初始化，定时器中断编程，时钟的时、分、秒控制 ，按键程序设计，时间的调整与设定。
开始
开始

四、数字钟程序设计流程图
显示设计，设置定时器，定时50ms
开始

是

根据计数值显示时间
开始

秒键被按下？
否
否
秒计数加1
开始

分键被按下？
是
否
时键被按下？
到60s？
否 是
否
分计数加1
开始

是 否
复位键被按下？

到60min？

否 是

小时加1
开始

是

到24h？
？
否

开始
开始

是

五、数字钟程序设计
（1）数码管显示
定义数码管的位选和段选数组
uchar code wei[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
uchar code duan[10]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,
0x7F,0x6F};
通过程序控制来选择数码管的位码和断码
（2）时钟初始化
HOUR=0;//时为0
MINITE=0;//分为零
SECOND=0;//秒为零
TMOD=0x01;//选择计数方式
TH0=(65536-50000)/256;//赋初值
TL0=(65536-50000)%256;
（3）中断设计
void Timer0(void)interrupt 1 using 1
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
TCNT++;//控制中断次数
if(TCNT==20)
{
SECOND++;
TCNT=0;
if(SECOND==60)
{
MINITE++;
SECOND=0;
if(MINITE==60)
{
HOUR++;
MINITE=0;
if(HOUR==24)
{
HOUR=0;
MINITE=0;
SECOND=0;
TCNT=0;
}
}
}
}
}
（4）按键程序
sbit S_SET=P1^0;//定义按键控制端口
sbit M_SET=P1^1;
sbit H_SET=P1^2;
sbit RESET=P1^3;
void KEY_TEST()
{
DISPLAY();
P1=0xff;
restar=0;
if(S_SET==0);//按下控制“秒”的按键
{
delay(100);
if(S_SET==0)
{
SECOND++;
if(SECOND==60)
{
SECOND=0;
}
while(S_SET==0) DISPLAY();
}
}
if(M_SET==0);//按下控制“分”的按键
{
delay(100);
if(M_SET==0)
{
MINITE++;
if(MINITE==60)
{
MINITE=0;
}
while(M_SET==0) DISPLAY();
}
}
if(H_SET==0);//按下控制“时”的
{
delay(100);
if(H_SET==0)
{
HOUR++;
if(HOUR==24)
{
HOUR=0;
}
while(H_SET==0) DISPLAY();
}
}
if(RESET==0)//按下“复位”的按键
{
delay(100);
if(RESET==0)
{
restar=1;
}
}
}
六、遇到的问题
（1）定时时间的控制
刚开始不熟单片机的定时，在设计时间时常常达不到所要求的秒的误差，通过查阅资料，明白了定时时赋初值的计算方法，经过矫正，实验计数基本符合了实验要求的误差。
（2）数码管的显示
设置了数码管的段选和位选数组之后，怎么使它显示出想要的效果是一个很棘手的问题。解决这个问题时，我们遇到很大的困难，尤其是编好烧录后老是错乱显示。后面我们想到一种比较好的方法，就是通过时，分，秒，上的数值个位，十位来选择数码管上的数组对应的数，以达到通过数码管来显示时钟上的数值。
七、仿真效果图

八、实物图

九、心得与体会
通过本次实验设计，我对单片机的学习有了进一步地提升，特别是对中断的控制以及中断服务程序的编写，数码管的显示。同时本次试验大大地提高了我们的团队意识。
十、附录：程序代码
#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit S_SET=P1^0;
sbit M_SET=P1^1;
sbit H_SET=P1^2;
sbit RESET=P1^3;

unsigned char SECOND,MINITE,HOUR,TCNT,restar=0;

uchar code wei[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
uchar code duan[10]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,
0x7F,0x6F};
uchar dispbuf[8];

void delay(unsigned int us)
{
while(us--);
}

void SCANDISP()
{
unsigned char i,value;
for(i=0;i<8;i++)
{
P3=0xff;
value=duan[dispbuf[i]];
P0=value;
P3=wei[i];
delay(50);

}
}

void Timer0(void)interrupt 1 using 1
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
TCNT++;
if(TCNT==20)
{
SECOND++;
TCNT=0;
if(SECOND==60)
{
MINITE++;
SECOND=0;
if(MINITE==60)
{
HOUR++;
MINITE=0;
if(HOUR==24)
{
HOUR=0;
MINITE=0;
SECOND=0;
TCNT=0;
}
}
}
}
}

void DISPLAY()
{
SCANDISP();
dispbuf[6]=SECOND/10;
dispbuf[7]=SECOND%10;
dispbuf[5]=10;
dispbuf[3]=MINITE/10;
dispbuf[4]=MINITE%10;
dispbuf[2]=10;
dispbuf[0]=HOUR/10;
dispbuf[1]=HOUR%10;
}

void KEY_TEST()
{
DISPLAY();
P1=0xff;
restar=0;
if(S_SET==0);
{
delay(100);
if(S_SET==0)
{
SECOND++;
if(SECOND==60)
{
SECOND=0;
}
while(S_SET==0) DISPLAY();
}
}
if(M_SET==0);
{
delay(100);
if(M_SET==0)
{
MINITE++;
if(MINITE==60)
{
MINITE=0;
}
while(M_SET==0) DISPLAY();
}
}
if(H_SET==0);
{
delay(100);
if(H_SET==0)
{
HOUR++;
if(HOUR==24)
{
HOUR=0;
}
while(H_SET==0) DISPLAY();
}
}
if(RESET==0)
{
delay(100);
if(RESET==0)
{
restar=1;
}
}
}

void main()
{
while(1)
{
HOUR=0;
MINITE=0;
SECOND=0;
TCNT=0;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
IE=0x82;
TR0=1;
while(1)
{
KEY_TEST();
if(restar==1)
break;
}
}
}