数字电子钟设计3546263878

《单片机技术》课程设计说明书数字电子钟系、部：电气与信息工程系学生姓名：指导教师：王韧职称副教授专业：电子信息工程班级：电子0902完成时间：2011-12-25I摘要电子钟在生活中应用非常广泛，而一种简单方便的数字电子钟则更能受到人们的欢迎。所以设计一个简易数字电子钟很有必要。本电子钟采用ATMEL公司的AT89S52单片机为核心，使用12MHz晶振与单片机AT89S52相连接,通过软件编程的方法实现以24小时为一个周期，同时8位7段LED数码管(两个四位一体数码管)显示小时、分钟和秒的要求,并在计时过程中具有定时功能，当时间到达提前定好的时间进行蜂鸣报时。该电子钟设有四个按键S1、S2、S3和S4键,进行相应的操作就可实现校时、定时、复位功能。具有时间显示、整点报时、校正等功能。走时准确、显示直观、运行稳定等优点。具有极高的推广应用价值。关键词：电子钟；AT89S52；硬件设计；软件设计IIABSTRACTClockiswidelyusedinlife,andasimpledigitalclockismorewelcomedbypeople.Sotodesignasimpledigitalelectronicclockisnecessary.ThesystemuseasinglechipAT89S52ofATMEL’sasitscoretocontrolThecrystaloscillatorclock,usingofE-12MHzisconnectedwiththemicrocontrollerAT89S52,throughthesoftwareprogrammingmethodtoachievea24-hourcycle,andeight7-segmentLEDdigitaltube(twofourinonedigitaltube)displayshours,minutesandsecondsrequirements,andinthetimecourseofatimingfunction,whenthetimearrivedaheadofscheduledtimetobuzzagoodtimekeeping.TheclockhasfourbuttonsS1,S2,S3andS4key,andmaketheappropriateactioncanbeachievedwhentheschool,timing,reset.Withatimedisplay,alarmclocksettings,timerfunction,correctiveaction.Accuratetraveltime,displayandintuitive,precision,stability,andsoon.Withahighapplicationvalue.Keywordselectronicclock；AT89S52；hardwaredesign；softwaredesignIII目录1设计课题任务、功能要求说明及方案介绍...............................11.1设计课题任务..................................................11.2功能要求说明..................................................11.3设计课题总体方案介绍及工作原理说明............................12设计课题硬件系统的设计.............................................22.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍............................22.2设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图......................22.3设计课题元器件清单............................................23设计课题软件系统的设计.............................................33.1设计课题使用单片机资源的情况..................................33.2设计课题软件系统个模块功能简要介绍............................33.3设计课题软件系统程序流程框图..................................33.4程序清单......................................................74设计结论、仿真结果、误差分析、教学建议............................174.1设计课题的设计结论及使用说明.................................174.2设计课题的仿真结果...........................................174.3设计课题的误差分析...........................................184.4设计体会.....................................................184.5教学建议.....................................................18结束语...............................................................19参考文献.............................................................20致谢...............................................................21附录A电路原理图....................................................22附录B元器件布局图..................................................23附录CPCB顶层布线图................................................24附录DPCB底层布线图................................................25附录E元器件清单....................................................2611设计课题任务、功能要求说明及方案介绍1.1设计课题任务设计一个具有特定功能的电子钟。具有时间显示、报时等功能。并有时间设定，时间调整功能。1.2功能要求说明设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。1.3设计课题总体方案介绍及工作原理说明本电子钟主要由单片机、4*1独立键盘、显示接口电路和复位电路构成，设计课题的总体方案如图1所示：图1总体设计方案图本电子钟的所有的软件、参数均存放在AT89S52的FlashROM和内部RAM中，减少了芯片的使用数量简化了整体电路也降低了整机的工作电流。键盘采用动态扫描方式。利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据，同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。22设计课题硬件系统的设计2.1设计课题硬件系统各模块功能简要介绍本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现，单片机最小系统模块，输入模块、输出模块、电源模块。（1）单片机最小系统模块：包括低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52；复位电路；晶振电路。本本模块AT89S52系统控制核心，单片机系统复位由复位电路完成，单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端位位引脚XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容。这样就构成一个稳定的自激振荡器。（2）输入模块：本模块共用到了5个按键，1个电源开关，1个复位键，单片机运行期间，利用按键完成复位操作。3个按键独立式键盘，S1键控制电子钟的启动\调整状态，S2键为加1键，S3键为减1键。且S1、S2、S3任一键都独自连一个I/O（P1.0、P1.1、P1.2）口线，说明它们可以独立实现相应的电子钟功能。（3）输出模块：本次设计显示为8位，采用两个四位一体数码管（共阳极）作为显示窗口，既可以节约成本又能简化电路。数码管用8个PNP三极管驱动。（4）电源模块：现在市面上销售的编程器有很多都是由PC机的USB口直接供电为了降低本设计的成本及节省设计时间，没有另外设计编程器，而直接购买了市场上的USB供电及下载器。2.2设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图电路原理图见附录A，元器件布局图见附录B，PCB顶层布线图见附录C，PCB顶层布线图见附录D。2.3设计课题元器件清单设计课题元器件清单见附录E。33设计课题软件系统的设计3.1设计课题使用单片机资源的情况设计课题使用单片机资源的情况如下：P0口输出数码管段选信号，P3口输出数码管位选信号；晶振12MHz；调整选择键SET_KEY：P1.0；通过选择键选择调整位，选中位闪烁；增加键ADD_KEY：P1.1；按一次使选中位加1；减少键DEC_KEY：P1.2；按一次使选中位减1;P2.1为蜂鸣器发声报时；50H-5FH；16个寄存器单元作为显示单元；50H用于控制秒基准时钟源的产生；51H清零秒寄存器；52H清零分寄存器；53H清零时寄存器；5FH用于秒个位；5EH用于秒十位；5DH用于分个位；5CH用于分十位；5BH用于时个位；5AH用于时十位；54H用于控制调时闪烁；堆栈栈底：70H。3.2设计课题软件系统个模块功能简要介绍本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现，主程序、中断服务程序、键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块和延时模块。（1）主程序：主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。（2）中断服务程序：主要是用于电子钟的准确运行、数据输入过程中的闪烁。（3）键盘输入程序模块：主要是用于确定按键并得到特定的键码值。（4）数码管及其驱动模块：主要是用于驱动数码管及利用数码管显示时间。（5）延时模块：程序中有两种延时子程序，一种是短延时用于判键按下等，一种是长延时。3.3设计课题软件系统程序流程框图系统软件采用汇编语言按模块化方式进行设计,然后通过Keil软件开发平台将程序转变成十六进制程序语言，接着使用Proteous进行仿真，读出显示数据。主程序流程框图如2所示；加1子程序如3所示；中断服务程序程序如4所示；键盘扫描子程序框图如5所示；显示子程序框图如6所示；4开始程序初始化关闭定时器T0送“P.”显示代码S1键是否按下开中断EA=1键盘扫描子程序时、分、秒“—”数值处理，送缓冲区显示NY图2主程序流程框图取十位数取个位数，并占A低半字节把十位数交换到低半字节个位数送缓冲单元取十位数占A高半字节加1十进制调整ADD1十位数送缓冲单元返回图3加1子程序流程框图5现场保护循环次数减1现场恢复秒值加1计数器重新加载秒显示缓冲单元清0分显示缓冲单元清0TIMET0分值加1返回是否满20次是否满60s是否满60min是否满24h时显示缓冲单元清0时值加1NYYYNNNY图4中断子程序流程框图6图5键盘扫描子程序流程框图开始结束有键闭合键是否释放保存键值调显示子程序调延时去抖动YN有键