简易秒表时钟的设计

单片机课程设计报告书课题名称简易时钟/秒表计时器姓名董天奇学号2009010545院、系、部物理与电子科学系专业电子信息科学与技术指导教师丁雷2011年12月12日※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2009级学生单片机课程设计一、设计任务及要求：设计任务：1、用6位LED数码管显示时、分、秒，以24h（小时）计时方式显示；显示格式为：13.：25：15或自行设计显示格式。2、通过按键进行时钟/秒表功能的转换，时钟计时每1s进行加1操作，秒表计时每10ms进行加1操作。3、按键实现计时启动、暂停及清零功能。要求：指导教师签名：年月日二、指导教师评语：指导教师签名：年月日三、成绩指导教师签名：年月日目录一、引言………………………………………………………………………………………31.1秒表概述………………………………………………………………………………31.2设计任务………………………………………………………………………………31.3系统主要功能…………………………………………………………………………3二、系统的硬件设计…………………………………………………………………………52.1秒表时钟计时器的硬件电路…………………………………………………………52.2电路原理图……………………………………………………………………………62.3AT89C2052单片机及其引脚说明……………………………………………………6三、系统软件设计……………………………………………………………………………93.1秒表时钟计时器主程序………………………………………………………………93.2秒表时钟计时器显示子程序…………………………………………………………93.3定时器中断服务程序…………………………………………………………………103.4调时功能程序…………………………………………………………………………103.5秒表时钟功能程序……………………………………………………………………10四、控制源程序………………………………………………………………………………11五、简易秒表时钟仿真………………………………………………………………………11六、结束语……………………………………………………………………………………19七、参考文献…………………………………………………………………………………191、引言1.1秒表概述秒表是电器制造，电国，工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器，它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、廷时器、定时器等的时间测试。目前所使用的电秒表大多是指针式或集成电路型的，结构相对复杂、测试功能单一。本仪器还具有实时时钟、手动计时的功能。1.2本设计任务1、以24h（小时）计时方式，显示格式为：13-25-152、用八位LED数码管显示时、分、秒3、使用按键开关可实现时分调整4、使用按键开关可实现时分秒表/时钟功能转换通过按键进行时钟/秒表功能的转换，时钟计时每1s进行加1操作，秒表计时每10ms进行加1操作。5、按键实现计时启动、暂停及清零功能。6、省电模式1.3系统主要功能1.3.1时钟功能对于时钟功能，需要在数码管上显示小时、分钟和秒钟，因此，可以在内部存储空间分别定义它们的显示缓存空间，来存放小时、分钟和秒钟的BCD码，各2个字节。由于时钟是不能停止的，因此需要采用内部定时器自动计时，并使用定时器中断处理程序来定时进行时间数值的刷新。52单片机的2个定时器都具有16位定时器的工作模式。当晶振为12MHz时，16位定时器的最大定时值为65.536mS；要达到1秒钟，可以采用两种方法：采用一个定时器定时与软件计数相结合的方法；或者采用两个定时器级联的方法。由于秒表在计时功能时也需要用到1个定时器，因此，我们采用第一个方法，只使用1个定时器，例如使用T0。为了达到较为准确的计时，使T0的溢出时间为50ms，使用一个字节作为软件计数器ST，计数值为20。定时器的中断处理程序对ST进行减1操作，当ST为0时，1秒到达，此时更新存放小时、分钟、秒钟的显示缓存区。1.3.2计时功能当秒表用作计时功能时，也需要一个定时器进行10MS的定时，在本例中使用单片机的TIMER1。在TIMER1的中断处理程序中对SS和ss的缓存空间进行更新，与上面类似。1.3.3功能按键再看按键的处理。可以采用查询的方法来识别。对于A键，主要功能在于功能切换。对于B键,主要功能是时钟的时分秒调整的转换和秒表的启动和暂停，对于C、D键用于秒表的复位和调整。1.3.4中断嵌套和控制现在在我的方案中有2个中断，T0、T1中断。这3个中断的特点是：T0的工作是连续的，可以在误差范围内可以被打断但不可以停止。2、系统硬件设计2.1秒表/时钟计时器的硬件电路秒表/时钟计时器的硬件电路如图所示，采用AT89C52单片机，最小化应用设计；采用共阳七段LED显示器，P0口输出段码数据，P2.0-P2.5口作列扫描输出，P1.0、P1.1、P1.2口接三个按钮开关，用以调时及功能设置。为了提供共阳LED数码管的驱动电压，用三极管8550作电源驱动输出。采用12M晶振，有利于提高秒计时的精确性。图2.1硬件系统的总体设计框架六位LED显示器列驱动AT89C52P0单片机控制器P2P3口引脚特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）图2.2P3口特殊功能2.2电路原理图设计电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观。设计电路原理图：图2.3电路原理图2.3AT89C52单片机及其引脚说明AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。图2.4AT89C52芯片AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。主要功能特性：•兼容MCS51指令系统•8k可反复擦写(1000次）FlashROM•32个双向I/O口•256x8bit内部RAM•3个16位可编程定时/计数器中断•时钟频率0-24MHz•2个串行中断•可编程UART串行通道•2个外部中断源•共6个中断源•2个读写中断口线•3级加密位•低功耗空闲和掉电模式•软件设置睡眠和唤醒功能3、系统程序的设计3.1主程序本设计中，计时采用定时器T0中断完成，其余状态循环调用显示子程序，当端口开关按下时，转入相应功能程序。其主程序执行流程见下图y3.2显示子程序数码管显示的数据存放在内存单元70H－75H中。其中70H-71H存放秒数据，72H-73H存放分数据，74H-75H存放时数据，每一地址单元内均为十进制BCD码。由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM表中。显示时，先取出70H-75H某一地址中的数据，然后查得对应的显示用段码，并从P0口输出，P2口将对应的数码管选中供电，就能显示该地址单元的数据值。为了显示小数点及“－”、“A”等特殊字符，在显示班级及计时时采用不同的显示子程序。3.3定时器T0、T1中断服务程序定时器TO、T1用于时间计时，定时溢出中断周期可分别设为50ms和10ms.中断进入后，现判断是时钟计时还是秒表计时，时钟计时累计中断20次（即1s）时，对秒计数单nyy调用显示子程序开始显示单元清0T0，T1设为16位计数器模式允许T0中断进入功能程序键按下？调用整点报时图3.1元进行加1操作，秒表计时每10ms进行加1操作。在计数单元中采用十进制BCD码计数，满60（秒表功能时有100）进位，T0中断服务程序执行流程见下图图3.2定时器T0、T1溢出周期为50ms(10ms)，T0为秒计数用，T1为调整时闪烁用；P1.0，P1.1，P1.2为调整按钮，P0口为字符输出口，采用共阳显示管。3.4调时功能程序调时功能程序的设计方法时：按下P3.1口按键，时钟进入调秒状态，等待操作，此时计时器停止走动。再按下P3.2、P3.3按钮时，则时间加一或减一秒；若再按下P3.1，则进入分钟调整状态，分钟小时调整如上。再按P3.1进入小时调整，再按此键退出调整状态，时钟继续走动。3.5时钟/秒表功能程序在正常计时状态下，若按下P3.0口按键，则进行时钟/秒表功能的转换，转换后计时从开始。当按下P3.1口的按键时，可实现计时启动、暂停功能。按P3.2可实现清零。4、控制源程序清单#includereg52.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitkey1=P3^1;sbitkey2=P3^2;sbitkey3=P3^3;sbitkey4=P3^0;uintaa,bb;uintcount,count1,count2,count3,countkey,count11,count22,count33,countkey1;uintcount4=10;uchartable[]={0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,};voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x0;x--)for(y=110;y0;y--);}voidkeyscan1(){if(key4==0){delay(5);if(key4==0){while(!key4);count++;if(count==3){count=0;}}}if(count==1){if(key2==0){count11=0;count22=0;count33=0;}if(key1==0){delay(5);if(key1==0){while(!key1);countkey1++;if(countkey1==2){countkey1=0;}}}if(countkey1==1){TR1=1;}if(countkey1==0)TR1=0;}if(count==0){if(key1==0){delay(5);if(key1==0){while(!key1);TR0=0;countkey++;if(countkey==4){TR0=1;countkey=0;}}}if(countkey==1){if(key2==0){delay(5);if(key2==0){while(!key2);count1++;}}if(key3==0){delay(5);if(key3==0){while(!key3);count1--;}}}if(countkey==2){if(key2==0){delay(15);if(key2==0){while(!key2);count2++;}}if(key3==0){delay(15);if(key3==0){while(!key3);count2--;}}}if(countkey==3){if(!key2){delay(5);if(!key2){while(!key2);count3++;if(count3==24)count3=0;}}if(!key3){delay(5);if(!key3){while(!key3);count3--;