课程设计单片机

LED电子钟的制作1东北石油大学课程设计任务书课程单片机课程设计题目LED电子钟的制作一、任务用单片机设计一个电子钟，采用LED数码管来显示时间。二、设计要求[1]显示格式为：XX：XX：XX，即：时：分：秒。[2]时间可采用12小时制显示或24小时制显示，采用12小时显示时必须在另外一个数码管上显示A（表示上午）或B（表示下午）。[3]设置一个按键用于时间显示方式的切换。[4]系统上电后从上电时初始化显示:12-00-00开始计时。[5]能进行时间的调整，可暂停时间的变动,暂停时一位数码管上显示字母H三、参考资料[1]吴杰.基于ISP技术的电子公告牌系统[J].科技资讯2008.NO.14：83-87.[2]殷晓安，吴明亮.基于单片机的LED点阵显示条屏控制系统设计[J].2008,4月.154-155.[3]侯玉宝基于Proteus的51系列单片机设计与仿真[M]电子工业出版社，2008.270～288[4]李川，汪秋蒙.ISP技术的原理及实现方法[J].科技资讯.2007，35期：93-94.[5]刘文秀.单片机应用系统仿真的研究[J].现代电子技术.2005,第286期2011年7月13日LED电子钟的制作2目录第1章绪论..............................................11.1LED电子钟概述...............................................11.2LED电子钟技术状况...........................................11.3本设计任务..................................................2第2章总体方案论证与设计................................32.1单片机芯片选择方案..........................................32.2数码管显示选择方案..........................................32.3数码管驱动选择方案..........................................32.4总体硬件组成框图............................................4第3章系统硬件设计......................................53.1电源电路设计................................................53.2按键电路设计................................................53.3时钟电路设计................................................63.4驱动电路设计................................................63.5LED显示电路设计.............................................73.6元器件清单..................................................7第4章系统的软件设计....................................94.1主程序设计..................................................94.2中段服务程序设计...........................................104.3显示子程序设计.............................................10第5章系统调试与测试结果分析...........................125.1使用的仪器仪表..............................................125.2系统调试....................................................125.3测试结果...................................................13结论...................................................14参考文献................................................15附录1程序.............................................16附录2仿真效果图.......................................24LED电子钟的制作1第1章绪论围绕电子钟系统的设计与开发工作进行研究和实践,详细介绍了电子钟系统的整体结构、硬件设计、软件设计，系统方案以及其的开发和具体实现。介绍一种基于在系统可编程技术和C51编译器配有集成开发的新型电子钟的设计方法，阐述了其工作原理和软硬件设计。在硬件上，用KEIL公司的C51大规模集成芯片对其外围电路进行集成，用1片8051实现了几十片分离元件才能实现的功能，几乎将整个系统下载于同一芯片中，实现了所谓的片上系统，从而大大简化了系统结构，增强了系统的可靠性和性价比。该电子钟特别适用于家庭、办公大楼、公共场所等。1.1LED电子钟概述LED电子钟的构成型式有多种，其中典型的有两种。一种把所需展示的广告信息烧写固化到EPROM芯片内，能进行固定内容的多幅汉字显示，称为单显示型；另一种在机内设置了字库、程序库，具有程序编制能力，能进行内容可变的多幅汉字显示，称可编程序型。目前，国内的LED电子钟大部分是单显示型，其显示的内容相对较少，显示花样较单一。一般在产品出厂时，显示内容就已写入显示屏控制系统中的EPROM芯片内，当需要更换显示内容时就非常困难，这样使该类型的显示屏使用范围受到了限制。国内的另一种LED电子钟——可编程序型LED电子钟，虽然增加了显示屏系统的编程能力，显示内容和显示花样都有所增加，但也存在着更换显示内容不便的缺点。随着社会经济的迅速发展，如今的广告牌都存在着显示内容丰富、信息量大、信息更换速度快等特点。因此传统的LED电子钟控制系统已经越来越不能满足现代广告宣传业的需要。而利用PC机通信技术控制LED电子钟，则具有显示内容丰富，信息更换灵活等优点。1.2LED电子钟技术状况时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒的显示LED电子钟的制作2时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法以及借助键盘直接控制整时的调整，本设计由单片机AT89S51芯片，LED数码管和键盘为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。目前单片机应用于各个领域，其应用于仪器仪表中显得更为优越。以单片机制成的电子时钟具有计时准确，功耗低的优点。从而得到了各界的领域的广泛应用。单片机正处在微控制器的全面发展阶段，各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速，强运算能力，寻址范围大以及小型廉价方面发展。单片机的发展推动了应用系统的发展，应用系统的发展又反过来对单片机提出了更高要求，从而促进单片机的发展。单片机正在向着功能更强，速度更快，功耗更低，辐射更小的方向发展。随着集成度的不断提高，把众多的外围功能器件集成在片内已经具备了充分的条件。这也是单片机以后发展的重要趋势。除了一般必须具有的ROM、RAM、定时器/计数器、中断系统外，随着单片机档次的提高，以适应检测、控制功能更高的要求，片内集成的器件通常还有电源监控与复位电路、WDT、A/D转换器、DMA控制器、中断控制器、锁相器、频率合成器、字符发生器、声音发生器、CRT控制器、译码驱动器等。由此来看，此次设计也是发展比较好的一种基于单片机的LED电子时钟。1.3本设计任务本设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、电源电路、上电复位电路、A/D转换电路、LED显示电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用汇编语言编程，利用伟福软件对其编译和仿真，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。LED电子钟的制作3第2章总体方案论证与设计2.1单片机芯片选择方案方案一：80C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。主要性能有：与MCS-51单片机产品兼容、全静态操作：0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符、易编程[8]。方案二：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）。主要性能有：兼容MCS51指令系统、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、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[7]。从单片机芯片主要性能角度出发[4]，本数字电子钟单片机芯片选择设计采用方案一。2.2数码管显示选择方案方案一：静态显示。静态显示，即当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或截止。该方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示时较小电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但因当所需显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口数较大，造成资源的浪费。方案二：动态显示。动态显示，即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。从节省单片机芯片I/O口和降低能耗角度出发，本数字电子钟数码管显示选择设计采用方案二。2.3数码管驱动选择方案方案一：上拉电阻驱动方式。数码管段码与接有上拉电阻的单片机芯片I/O口相连，通过编程，单片机芯片即控制段码电平的高低。该方式经费低，但实物LED电子钟的制作4制作较复杂。方案二：74LS245芯片驱动方式。数码管段码与7