基于c语言单片机电子时钟优秀课程设计.docx

课程设计汇报

课程名称：单片机程序设计

汇报题目：电子时钟
学生姓名：
所在学院：信息科学和工程学院
专业班级：
学生学号：
指导老师：

12月25日

课程设计任务书
汇报题目
电子时钟
完成时间
12.25
学生姓名

专业班级
电子信息工程
指导老师

职称
讲师
总体设计要求和技术关键点
设计要求以下：
以AT89C51单片机为关键时钟，在LCD显示器上显示目前时间：
使用字符型LCD显示器显示目前时间。
显示格式为“时时：分分：秒秒”。
用4个功效键操作来设置目前时间。功效键K1～K4功效以下
n K1—进入设置现在时间。
n K2—设置小时。
n K3—设置分钟。
n K4—确定完成设置。
程序实施后工作指示灯LED闪动，表示程序开始实施，LCD显示“00：00：00”，然后开始计时。
工作内容立即间进度安排
第17周
周1--3立题、论证方案设计
周4--5仿真试验
第18周
周1--3综合调试
周4--5验收答辩

课程设计结果
1．和设计内容对应软件程序
2．课程设计总结汇报

摘要
单片计算机即单片微型计算机。由RAM、ROM、CPU组成。定时，计数和 多个接口于一体微控制器。它体积小，成本低，功效强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为经典和最有代表性一个。这次课程设计经过对它学习，应用，从而达成学习、设计、开发软、硬能力。
本设计关键设计了一个基于AT89C51单片机电子时钟。并在数码管上显示对应时间。并经过一个控制键用来实现时间调整和是否进入省电模式转换。应用ProteusISIS软件实现了单片机电子时钟系统设计和仿真。该方法仿真效果真实、正确，节省了硬件资源。
关键词：单片机；子时钟；键控制

目录
一、 概述………………………………………………………………………5
1.1电子时钟介绍………………………………………………………………5
1.2电子时钟基础特点………………………………………………………5
1.3电子时钟原理……………………………………………………………5
二、方案设计选择………………………………………………………………5
2.1计时方案……………………………………………………………………5
2.2显示方案……………………………………………………………………5
三、硬件设计…………………………………………………………………………6
3.1单片机型号选择……………………………………………………………6
3.2数码管显示工作原理………………………………………………………6
3.3键盘电路设计………………………………………………………………7
3.4电路原理图…………………………………………………………………7
四、软件设计…………………………………………………………………………7
五、结论和心得………………………………………………………………………15
六、参考文件……………………………………………………………………16

一、概述
1.1 电子时钟介绍
1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟基础， 电子时钟开始快速发展起来。现代电子时钟是基于单片机一个计时工具，采取延时程序产生一定时间中止用于一秒定义，经过计数方法进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达成计时功效，是人民日常生活补课缺乏工具。
1.2 电子时钟基础特点
现在高精度计时工具大多数全部使用了石英晶体振荡器，因为电子钟、石英钟、石英表全部采取了石英技术，所以走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要常常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码替换机械式传动，用LED显示器替换指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表含有时、分、秒显示时间功效，还能够进行时和分校对，片选灵活性好。
1.3 电子时钟原理
该电子时钟由89C51，BUTTON，六段数码管等组成，采取晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生一秒定时，达成时分秒计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。而电路中唯一一个控制键却拥有多个不一样功效，按下又松开，能够实现屏蔽数码管显示功效，达成省电目标；直接按下不松开，则能够经过按键实现分钟累加，每按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松，则可实现小时调整，一样每按一次小时加一。
二、方案设计选择
2.1计时方案
方案1：采取实时时钟芯片
现在市场上有很多实时时钟集成电路，如DS1287、DS12887、DS1302等。这些实时时钟芯片含有年、月、日、时、分、秒计时功效和多点定时功效，计时数据更新每秒自动进行一次，不需要程序干预。所以，在工业实时测控系统中多采取这一类专用芯片来实现实时时钟功效。
方案2：使用单片机内部可编程定时器。
利用单片机内部定时计数器进行中端定时，配合软件延时实现时、分、秒计时。该方案节省硬件成本，但程序设计较为复杂。

2.2显示方案
对于实时时钟而言，显示显然是另一个关键步骤。通常LED显示有两种方法：动态显示和静态显示。
静态显示优点是程序简单、显示亮度有确保、单片机CPU开销小，节省CPU工作时间。但占有I/O口线多，每一个LED全部要占有一个I/O口，硬件开销大，电路复杂。需要多个LED就必需占有多个并行口，比较适适用于LED数量较少场所。当然当LED数量较多时候，能够使用单片机串行口经过移位寄存器方法加以处理，但程序编写比较麻烦。
LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描显示方法需要占有CPU较多时间，在单片机没有太多实时测控任务情况下能够采取。
本系统需要采取6位LED数码管来分别显示时、分、秒，因数码管个数较多，故本系统选择动态显示方法。

三、硬件设计
3.1单片机型号选择
经过对多个单片机性能分析，最终认为89C51是最理想电子时钟开发芯片。89C51是一个带4K字节闪烁可编程可擦除只读存放器低电压，高性能CMOS8 位微处理器，器件采取ATMEL高密度非易失存放器制造技术制造，和工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容。因为将多功效8位CPU和闪烁存放器组合在单个芯片中，ATMEL89C5是一个高效微控制器，而且它和MCS-51兼容，且含有4K字节可编程闪烁存放器和1000写/擦循环，数据保留时间为等特点，是最好选择。
3.2数码管显示工作原理
数码管是一个把多个LED显示段集成在一起显示设备。有两种类型，一个是共阳型，一个是共阴型。共阳型就是把多个LED显示段阳极接在一起，又称为公共端。共阴型就是把多个LED显示段阴极接在一起，即为公共商。阳极即为二极管正极，又称为正极，阴极即为二极管负极，又称为负极。通常数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP是小数点位段。而多位数码管，除某一位公共端会连接在一起，不一样位数码管相同端也会连接在一起。即全部A段全部会连在一起，其它段也是如此，这是实际最常见使用方法。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管8段输入及其公共端电平一直有效。动态显示原理是，各个数码管相同段连接在一起，共同占用8位段引管线；每位数码管阳极连在一起组成公共端。利用人眼视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清楚显示出来。
3.3键盘电路设计
该设计只用了一个键盘，但实现功效却是比较完善，降低了硬件资源损耗，该键盘能够实现小时和分钟调整；直接按下不松开，则能够经过按键实现分钟累加，每按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松，则可实现小时调整，一样每按一次小时加一。达成时间调整目标。
3.4电路原理图

四、软件设计
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define somenop {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();} //宏定义掩延时函数
sbit K1=P3^0; //位定义
sbit K2=P3^1;
sbit K3=P3^2;
sbit K4=P3^3;
sbit D34=P3^4;
sbit SCL = P2^0;
sbit SDA = P2^1;
void diyi();
void xianshi(); // 函数申明
void panduan(); //函数申明
void delay(uchar z); //函数申明
uchar t=0,n=1,m=59,a,temp; //定义变量
uchar code at[]={0xe0,0xd0,0xb0,0x70}; //定义数组
uchar code as[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
uchar code b[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};

uint cnt;
void delay_us(uchar tt) //短延时函数
{
while(tt--)
}
/****************************/
/***********初始化***********/

/**************************/
/********at24c02***********/
void I2C_start()//I^2C模块
{
SDA = 1;
_nop_();
SCL = 1;
somenop;
SDA = 0;
somenop;
SCL = 0;
}
void I2C_stop()
{
SDA = 0;
_nop_();
SCL = 1;

somenop;
SDA = 1;
}
void I2C_ack(bit ackbit)
{
if(ackbit)
SDA = 0;
else
SDA = 1;
somenop;
SCL = 1;
somenop;
SCL = 0;
SDA = 1;
somenop;
}
bit I2C_waitack()
{
SDA = 1;
somenop;
SCL = 1;
somenop;
if(SDA)
{
SCL = 0;
I2C_stop();
return 0;
}
else
{
SCL = 0;
return 1;
}
}
void I2C_write(uchar dat)
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(dat&0x80)
SDA = 1;
else
SDA = 0;
somenop;
SCL = 1;
dat <<= 1;
somenop;
SCL = 0;
}
}
uchar I2C_read()
{
uchar dat;
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL = 1;
somenop;
dat <<= 1;
if(SDA)
dat |= 0x01;
SCL = 0;
somenop;
}
return dat;
}
void W_at24c02(uchar add,uchar dat)
{
I2C_start();

I2C_write(0xa0);
I2C_waitack();

I2C_write(add);
I2C_waitack();

I2C_write(dat);
I2C_waitack();

I2C_stop();
delay_us(300);
}
uchar R_at24c02(uchar add)
{
uchar AT_temp;
I2C_start();
I2C_write(0xa0);
I2C_waitack();
I2C_write(add);
I2C_waitack();

I2C_start();
I2C_write(0xa1);
I2C_waitack();
AT_temp = I2C_read();
I2C_ack(0);
I2C_stop();

return AT_temp;
}
/**************************/
/***main**********/

void main()
{
diyi();
t= R_at24c02(24); //程序运行时，读取掉电前数据
m= R_at24c02(23);
n= R_at24c02(25);
while(1)
{
panduan();//判定子函数

xianshi();//显示子函数
}
}
void diyi() //定义子函数
{
P2=0xbf;
P0=0xbf;

TMOD=0x01;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
void exer1() interrupt 1 //定时器/计数器 1
{
uchar t1;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
t1++;
if(t1==10)
{P2=0x9f;P0=0x00;}
if(t1==20)
{
P2=0x9f;P0=0xff;
t1=0;
t++
W_at24c02(24,t ); //每隔一秒，保留目前数据
delay(3);
W_at24c02(23,m);
delay(3);
W_at24c02(25,n);
if(t==60)
{ t=0; m++;
if(m==60)
{ m=0; n++; }
if(n==24)
n=0;
}
}
}
void xianshi()//显示函数
{
P2 = 0xdf; P0 =b[0]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[t%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2 = 0xdf; P0 =b[1]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[(t/10)%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2 = 0xdf; P0 =b[2]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =0xbf; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2 = 0xdf; P0 =b[3]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[m%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2 = 0xdf; P0 =b[4]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[(m/10)%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2 = 0xdf; P0 =b[5]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =0xbf; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2 = 0xdf; P0 =b[6]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[n%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);
P2 = 0xdf; P0 =b[7]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[(n/10)%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);

}
void delay(uchar z)//延时函数
{
uchar i,j;
for(i=0;i0xf0;
if(temp!=0xf0)
{
delay(5);
if(temp!=0xf0)
{
while(P3!=0xfe);
if(temp==at[0])
{
a++;TR0=0; if(a==4) {a=0;TR0=1;}

}
if(temp==at[1])
{
if(a==1)
{ t++; if(t==60){ t=0;} }
if(a==2)
{m++;if(m==60){m=0;}}
if(a==3)
{ n++;if(n==24){n=0;}}
}
if(temp==at[2])
{
if(a==1)
{if(t==0){t=60;}t--;}
if(a==2)
{if(m==0){m=60;}m--;}
if(a==3)
{if(n==0){n=24;}n--;}
}
P2 = 0xc0;P0 =b[7]; P2=0x00;P0=0xff;P2 = 0xe0;P0 =0xff;P2=0x00;P0=0x00;delay(3);
}
}
}

五、结论和心得
在廖亦凡和曹铁军老师耐心指导下，我顺利完成了这次单片机课程设计课题中电子时钟设计，过这次设计使我认识到本人对单片机方面知识知道太少了，对于书本上很多知识还不能灵活利用，尤其是对程序设计语句了解和利用，不能够充足了解每个语句具体含义，造成编程程序过于复杂，使得需要存放空间增大。损耗了过多内存资源。
此次设计使我从中学到了部分很关键东西，那就是怎样从理论到实践转化，怎样将我所学到知识利用到我以后工作中去。在大学课堂学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学用到我们现实生活中去，此次电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后竞争，同时在查找资料过程中我也学到了很多新知识，在和同学协作过程中促进同学间友谊，使我对团体精神主动性和关键性有了愈加充足了解。
最终，感谢廖亦凡和曹铁军老师对我细心指导，正是因为老师们细心教导和她们提供给我们参考资料，使得我课程设计能够顺利完成，同时在课程设计过程中，我们巩固和学习了我们单片机知识。相信这对我以后课程设计和毕业设计将会有很大帮助！

六、参考文件
[1] 张毅刚.《单片机原理及应用》.高等教育出版社，
[2] 谭浩强.《C程序设计教程》.清华大学出版社
[3] 周兴华.《单片机C程序设计》.北京航空航天大学出版社

老师评语及设计成绩
老师评语：

课程设计成绩：

指导老师：（署名）
日期：年月日