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1机电工程系课程设计报告题目:数字时钟课程设计专业：通信技术班级：07通信学号：0706090111姓名：庄再标指导老师：郑晓青时间：2010年1月10日2目录一、设计目的、设计题目……………………………………………3二、设计任务、功能描述……………………………….……………3三、硬件原理分析…………………………………………………….3四、软件设计………………………………………………………….71地址空间分配……………………………………………………….72软件整体架构分析………………………………………………….82.1总体架构说明：设计思路………………………………………..82.2主程序功能描述及分析、主程序流程图………………………..92.3各子程序功能描述及子程序入口出口、各程序流程图………..9五、程序清单……………………………..…………………………….123一、设计题目：数字时钟。设计的时钟能够实现日常的时钟显示，同时具有时钟调整、两个闹钟及正点报时功能。二、设计任务、功能描述整体设计任务：本电子时钟设计首要的工作是结合以往所学的单片机程序编写理论和编写规则来编写电子时钟的软件部分，编写时要结合所配的AT89S52芯片的管脚功能和其他硬件电路，该部分运用keil单片机软件来完成。在编写完软件并检测完正确后再编译成.hex载入用Isis仿真软件布好的仿真硬件中运行检测程序是否正确，并调试。待这一切工作做好后再利用已焊接好的小系统板硬件电路来实践实现软件功能与硬件的结合。此步骤要用progisp单片机烧写软件来实现。在硬件设计上：（1）用四个电位按键来实现对电子时钟的调试工作，当按第一下总控键时进入时钟的调整状态，有两个电位按键分别来调整时钟的分和时，在调整时秒正常运行；当按第二下总控键时时钟进入闹钟一设置，有两个电位按键分别来调整时钟的分和时的设定，另外有一个时钟控键来实现闹钟是否开启；当按第三下总控键时时钟进入闹钟二设置，其余操作同闹钟一设置操作，当按第四下总控键时时钟退出调整模式进入正常时钟走势。（2）用两个四位数码管来实现设计的显示部分，其演示模式是：时时-分分-秒秒该数码管组合的功能管脚是八个位选择连接芯片的p2引脚，八个显示管位并联再接入到芯片p0引脚。从而在功能上区分开，实现数码管的显示功能。（3）用一个led灯和电阻组成的简易电路结合设计来实现正点报时的功能，当时钟走到正点时，该led灯便能够闪烁五秒刚好是五下，之后进入暗的状态，等到下一个整点到来。（4）用一个喇叭和三极管等配件组成一个闹钟电路，再与芯片的p1.0引脚连接。当时钟到设定的报时点时便会发出“嘟嘟嘟嘟….‘的声音来实现闹钟功能。（5）用一个按键和其他部件组成的复位电路与芯片连接来实现整个程序及硬件的重新复位功能。三、硬件原理分析电路设计分析电路原理设计是基于小系统包括电源电路、复位电路、按键电路、时钟电路、数码管显示驱动电路、输出控制电路。电源部分是用电池来提供的3v-5v，晶体振荡器采用的是12MHz的石英晶体振荡器。总体硬件设计框图如下：4主控制器AT89S52系列单片机芯片电源复位电路按键电路时钟振荡电路七段数码管数码管显示驱动电路输出控制电路1.1复位电路本次设计采用按键电平复位，按键电平复位相当于按复位键后，复位端通过电阻与Vcc电源接通；1.2振荡器和时钟电路设计1.21振荡器和时钟电路工作原理80C51系列单片机内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟，外部还需附加电路。XTAL1引脚为反相放大器和时钟发生电路的输入端，XTAL2引脚为反相放大器的输出端。片内时钟发生器实质是个2分频的触发其输入来自振荡器的fosc，输出为2相时钟信号，即节拍信号P1、P2，器频率为fosc\2。2个节拍为1个状态时钟S。状态时钟再3分频后为ALE信号，其频率为fosc\6，状态时钟6分频后为机器周期信号，器频率为fosc\12。特殊功能寄存器PCON的PD位可以控制振荡器的工作，当PD=0时，振荡器停止工作，单片机进入低功耗工作状态，复位后，PD=0，振荡器正常工作。1.22本次设计采用常用的内部时钟方式接法：通过在引脚XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷谐振器，再利用芯片内部的振荡电路，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路，如图所示，外接晶振时，C55和C6的值通常选择为20-30pf。C5、C6对频率有微调作用，影响振荡的稳定性和起振速度。所采用的晶体或陶瓷谐振器得频率选择0-24\33MHz。为了减小寄生电容，更好的保证振荡器稳定、可靠的工作，谐振器和电容赢尽可能与单片机芯片靠近安装。1.3电源因为该电路所需电压为3-5v，可直接用电池供应或也可以用直流电源供应，但需经过变压才行。1.4数码管显示电路采用LED共阳极数码管的发光二极管接到高电平（电压为5V），用LED动态扫描显示方式，在单片机电路里，芯片的驱动电流很小，一般为微安级别的，要通过三极管（可驱动电流为毫安级别，甚至更大）来驱动LED（正常工作电流为几十毫安）发光，本设计由P2端口扫描数码管的选通，P0口送数据显示。61.5按键电路S1按键接在P3.0口，用于切换正常走时、调时间、设定闹钟；S2按键接在P3.1口，用于调整时钟分加一和调闹钟时间分加一的功能；S3按键接在P3.2口，用于调整时钟时加一和调闹钟时加一的功能；S4按键接在P3.3口，用于设定是否开启闹钟。1.6输出控制电路在P1.1和P1.0端口分别接一个发光二极管，用于整点报时，和一个蜂鸣器，用于响闹铃。71.7整体布局图四、软件设计分析1、地址空间及端口分配30h—37h地址空间分别分配给led1、led2、led3、led7、led4、led8、led5、led6.用于数码管显示。38h地址空间分配给gn，定义38h空间为按键次数读取的缓存空间。3bh地址空间分配给nk1，定义3bh空间是闹钟开启开关按键次数读取缓存空间。39h地址空间分配给nao1f，用于存储调整闹钟一分加一按键次数读取缓存。3ah地址空间分配给nao1s，用于存储调整闹钟一时加一按键次数读取缓存。3dh地址空间分配给nao2f，用于存储调整闹钟二分加一按键次数读取缓存。3eh地址空间分配给nao2s，用于存储调整闹钟二时加一按键次数读取缓存。50h地址空间用于存放50ms中断寄存。51h地址空间用与存放秒的十位和个位。52h地址空间用与存放分的十位和个位。53h地址空间用与存放时的十位和个位。p1.1端口分配给zdled，定义灯接到p1.1.利用setb和clrzdled控制灯的亮暗起到整点报时显示作用。8p1.0端口分配给nb，定义蜂鸣器接到p1.0利来实现闹肿p0端口分配给数码管显示控制p2端口分配给数码管选择显示控制。2、总体架构说明该时钟程序设计思路如下：（1）、在程序头将设计中的一些固定空间进行分配并注释。（2）、初始化程序，如设定时钟初始显示00—59—56以便一开始就能进入整点报时状态，显示该功能;设定使用定时器1；将一些未到时钟设计功能的功能端口关闭等。（3）开始主程序进行程序扫描，先扫描拆字子程序，将分配好的时分秒等高地位的数字调入到显示子程序中。——显示子程序通过分配的空间对应口将拆字子程序的内容在七段数码管上显示相应的时分秒，再调用走时程序使时钟进行读秒等工作。——进入按键扫描，判断按键是否有变动，若有就根据设计程序对相应的按键按入次数而进行实现相应的功能。如进入时间调整、闹钟一设置、闹钟开启与否等。——进入闹钟一、二的判断，在时分上与设置的闹铃时间吻合的话就做相对应的判断，再依据是否有开启闹钟而进行响铃与否，如果有响铃则设置其一直响铃知道有人为按取消按键取消闹铃。——进入整点报时扫描，判断是否在时分上都进入了整点，如果是就报时显示灯闪烁五下（5s），然后就退出整点报时，等到下一个整点的到来。——最后返回主程序头重新依次扫描。显示过程设有消隐，按键设有去斗。（4）、子程序部分。在主程序的调用下依据不同的子程序工能而编写子程序，有多级嵌套。这些子程序包括显示子程序、拆字子程序、延时子程序、走时间子程序、整点报时子程序、按键处理子程序、调时间子程序、闹钟设置子程序、闹钟子程序、闹钟开启子程序。3、各子程序功能及出入口地址（1）各子程序功能：显示子程序：将拆分好的高低位时分秒拆分码放入相对应的数码管，调用tab选通相应的七段数码显示时分秒当前数字。拆字子程序：将空间51h、52h、53h内的秒时分拆成高低字节分配到，30h、31h、33h、34h、36h、37h实现时分秒的显示。延时子程序：该子程序是为了实现八个七段数码管显示的顺序显示选通时间，2ms的显示时间频率是的显示效果稳定，同时作为按键开关扫描判断去抖走时间子程序：该程序功能是使得秒程序走动，走到59后进位分，后变00从新开始计时，分走到59后进位时，分从新开始00计时，时走到23，分走到59，秒走到59后进入从新日期周期计时。整点报时子程序：在达到整点时该程序的功能实现报时，报时以led灯闪烁显示为报时信号。按键处理子程序：该程序进行按键处理的功能判断分别是有调试按键处理，闹钟设置按键处理，闹钟开启与否按键处理。调时间子程序：该程序功能实现时间的调整。调闹钟子程序：该程序闹钟程序设计与按键结合实现闹钟设置调整的功能。闹钟开启子程序：该功能实现闹钟开启与否而达到闹钟响铃功能。94、程序流程图开始调用拆字节子程序调用延时显示时分秒调用按键子程序调用闹钟1.2判断闹钟调用闹钟子程序调用整点报时子程序结束，循环子程序Led1—r0tab—dptr查表#07—r2，显示控制#0feh—r3,秒个位显示a—@r0，@a+dptr—a,查表#0ffh—p2消隐a—p0，显示当前文字R3—a，a—p2，选通相应数码管Incr0，指向下一位显示a—r3，保存下一位选码延时2ms显示当前数字R2-1=？0拆字子程序YN（一）主程序流程图（二）显示子程序10显示闹钟二A=？#3显示闹钟二的时分秒Lcallbcd处理led3，led6显示显示闹钟一时分秒显示闹钟一调用bcd调用bcdACC、PSW入栈保存Chaizi1.显示A=？#2retbcd程序retYYN（三）拆字子程序T1.重新赋值Th1—#3chTl1.—#0afh#20—50h，重新赋值，再定时1sPSW.ACC出栈reti50h-1=?051h=?6052h=?6053h=?24YYYYNNNN（四）走时间子程序11#0FF—a，a—p1调用延时ret#0—gngn+1gn—aP2.0=？1P2.0=？1调用延时P2.0=？1a=?4调时间程序NYNYYNNY（五）按键处理12五、程序清单;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;初始化;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;led1equ30h;定义30h=第8个数码管（最右边第1个数码管)的显示内容=LED1=秒的个位led2equ31h;定义31h=第7个数码管显示内容=LED2=秒的十位led3equ32h;定义32h=第6个数码管显示内容=LED3=时分秒中间的一个横杆led7equ33h;定义33h=第5个数码管显示内容=LED7=分的个位led4equ34h;定义34h=第4个数码管显示内容=LED4=分的十位led8equ35h;定义35h=第3个数码管显示内容=LED8=时分秒中间的一个横杆led5equ36h;定义36h=第2个数码管显示内容=LED5=时的个位led6equ37h;定义37h=第1个数码管显示内容=LED6=时的十位gnequ38h;定义38h空间为按键次数读取的缓存空间bssjequ3fh;zdledbitp1.1;定义灯接到p1.1.利用setb和clrzdled控