基于單片機的數字鐘設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 14 表 31 P3端口引腳兼用功能表 LED 顯示電路 顯示器普遍地用于直觀地顯示數字系統的運行狀態和工作數據，按照材料及產品工藝，單片機應用系統中常用的顯示器有： 發光二極管 LED 顯示器、液晶 LCD 顯示器、 CRT顯示器等。 LED 顯示器是現在最常用的顯示器之一，如下圖所示。 P3引腳 兼用功能 串行通訊輸入（ RXD） 串行通訊輸出（ TXD） 外部中斷 0（ INT0） 外部中斷 1（ INT1） 定時器 0 輸入 (T0) 定時 器 1 輸入 (T1) 外部數據存儲器寫選通 WR 外部數據存儲器寫選通 RD XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 15 圖 32 LED顯示器的符號圖 發光二極管（ LED）由特殊的半導體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以 單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式 LED 顯示器件（半導體顯示器）。分段式顯示器（ LED 數碼管）由 7條線段圍成 8字型，每一段包含一個發光二極管。外加正向電壓時二極管導通，發出清晰的光。只要按規律控制各發光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。 LED 數碼管有共陽、共陰之分。圖是共陽式、共陰式 LED 數碼管的原理圖和符號 . 圖 33 共陽式、共陰式 LED數碼管的原理圖和數碼管的符號圖 顯示電路 顯示模塊需要實時顯示當前的時間 ,即時、分、秒，因此需要 6 個數碼管，另需兩個數碼管來顯示橫 。采用動態顯示方式顯示時間，硬件連接如下圖所示，時的十位和個位分別顯示在第一個和第二個數碼管，分的十位和個位分別顯示在第四個和第五個數碼管，秒的十位和個位分別顯示在第七個和第八個數碼管，其余數碼管顯示橫線。 LED 顯示器的顯示控制方式按驅動方式可分成靜態顯示方式和動態顯示方式兩種。對于多位 LED顯示器，通常都是采用動態掃描的方法進行顯示，其硬件連接方式如下圖所示。 XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 16 圖 34 數碼管的硬件連接示意圖 數碼管使用條件： a、段及小數點上加限流電阻 b、使用電壓：段：根據發光顏色 決定； 小數點：根據發光顏色決定 c、使用電流：靜態：總電流 80mA（每段 10mA）；動態：平均電流 45mA 峰值電流 100mA 數碼管使用注意事項說明： （１）數碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； （２）焊接溫度：２６０度；焊接時間：５Ｓ （３）表面有保護膜的產品 ,可以在使用前撕下來。 鍵盤控制電路 該設計需要校對時間，所以用三個按鍵來實現。按 hour 來調節小時的時間，按 minute來調節分針的時間，按 sceond 來調節秒的時間。下圖是按鍵硬件連接圖。 XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 17 圖 35 按鍵控制電路的硬件連接圖 當用手按下一個鍵時，如圖 36 所示，往往按鍵在閉合位置和斷開位置之間跳幾下才穩定到閉合狀態的情況；在釋放一個鍵時，也回會出現類似的情況。這就是抖動。抖動的持續時間隨鍵盤材料和操作員而異，不過通?？偸遣淮笥?10ms。很容易想到，抖動問題不解決就會引起對閉合鍵的識別。用軟件方法可以很容易地解決抖動問題，這就是通過延遲10ms 來等待抖動消失，這之后，在讀入鍵盤碼。 圖 36 按鍵抖動信號波形 鍵按下 前沿抖動 后沿抖動 閉合 穩定 XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 18 第 三 章 數字鐘的軟件設計 系統的軟 件設計也是工具系統功能的設計。單片機軟件的設計主要包括執行軟件（完成各種實質性功能）的設計和監控軟件的設計。單片機的軟件設計通常要考慮以下幾個方面的問題： （ 1）根據軟件功能要求，將系統軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設計出合理的總體結構，使軟件開發清晰、簡潔和流程合理； （ 2）培養良好的編程風格，如考慮結構化程序設計、實行模塊化、子程序化。既便于調試、鏈接，又便于移植和修改； （ 3）建立正確的數學模型，通過仿真提高系統的性能，并選取合適的參數； （ 4）繪制程序流程圖； （ 5）合理分配系統資源 ； （ 6）為程 序加入注釋，提高可讀性，實施軟件工程； （ 7）注意軟件的抗干擾設計，提高系統的可靠性。 系統軟件設計流程圖 這次的數字電子鐘設計用到很多子程序，它們的流程圖如下所示。 主程序是先開始，然后啟動定時器，定時器啟動后在進行按鍵檢測，檢測完后，就可以顯示時間。 圖 41 主程序流程圖 按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加 1；如果沒有按下，就檢測分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加 1；如果沒有按下，就檢測時按鍵是否按下，時按鍵如果按下，時就加 1； 如果沒有按下，就把時間顯示出來。 開始 啟動定時器 按鍵檢測 時間顯示 XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 19 圖 42 按鍵處理流程圖 N Y N Y N Y hour 加 1 顯示時間 結束 開始 sceond 按鍵按下？ sceond 加 1 minute 按鍵按下？ minute 加 1 hour 按鍵按下？ XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 20 定時器中斷時是先檢測 1秒是否到， 1秒如果到，秒單元就加 1；如果沒到，就檢測 1分鐘是否到， 1分鐘如果到，分單元就加 1；如果沒到，就檢測 1小時是否到， 1小時如果到，時單元就加 1，如果沒到，就顯示時間。 N 24 小時到？ 分單元清零，時單元加 1 N N N Y Y 時單元清零 時間顯示 中斷返回 開始 一秒時間到？ 60 秒時間到？ 60 分鐘到？ 秒單元加 1 秒單元清零，分單元加 1 Y Y XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 21 圖 43 定時器中斷流程圖 時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計 算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。 圖 44 時間顯示流程圖 時十位計算顯示 結束 開始 秒個位計算顯示 秒十位計算顯示 分個位計算顯示 分十位計算顯示 時個位計算顯示 XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 22 數字鐘的原理圖 用 PROTUES 軟件，根據要求畫出數字電子鐘的原理圖如下所示。 圖 45 數字鐘的原理圖 在此有必要介紹一下數字電子鐘的工作原理。 工作原理 ： 數字電子鐘是一個將“ 時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為 24 小時，顯示滿刻度為 23 時 59 分 59秒，另外還有校時功能。因此，一個基本的數字鐘電路主要由顯示器“時”，“分”，“秒”和單片機，還有校時電路組成。 8 個數碼管的段選接到單片機的 P0 口，位選接到單片機的 P2口。數碼管按照數碼管動態顯示的工作原理工作，將標準秒信號送入“秒單元”，“秒單元”采用 60 進制計數器，每累計 60 秒發出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分單元”的時鐘脈沖?！胺謫卧币膊捎?60 進制計數器，每累計 60 分鐘，發出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時單元”?！皶r單元”采用 24 進制計時器，可實現對一天 24 小時的累計。顯示電路 將“時”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出來。校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數字進行校對調整，XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 23 校時電路時用來對“時”、“分”、“秒”顯示數字進行校對調整，按一下 second,秒單元就加 1 ，按一下 minute,分就加 1，按一下 hour，時就加 1。 中斷 子程序 timer0 (void) interrupt 1 using 1 { u++。 TH0=(6553650000)/256。 TL0=(6553650000)%256。 } 延時 程序 void delay() { unsigned int time,p。 for(time=30。time0。time) for(p=0。p10。p++)。 } 主程序 和 定時器 中斷 子程序 include char mod[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 char sceond,minute,hour,i,k,l,j,x,y。 int u。 sbit P1_0=P1^0。 sbit P1_1=P1^1。 sbit P1_2=P1^2。 void main() { TMOD=0x01。 TH0=(6553650000)/256。 TL0=(6553650000)%256。 EA=1。 ET0=1。 TR0=1。 do { kongzhi()。 xianshi()。 } while(1)。 XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 24 } 在這里，我們有必要介紹一下單片機的中斷系統，以利于我們的學習。 中斷技術在單片系統中有著十分重要的作用，它不僅可以提高單片機 CPU 的效率，也可以對突發事件處理。所謂中斷就是當 CPU 正在執行程序 A 時，發生了另一個急需處理的事件 B，這是 CPU 暫停當前執行的程序 A，立即轉去執行處理事件 B的程序，處理完事件 B后，再返回到程序 A繼續執行，這個過程被叫做中斷。關于中斷的概念有下列幾個名詞：（ 1）程序 A 稱為主程序，（ 2）處理事件 B 的程序稱為中斷服務程序，（ 3）主程序中轉向中斷服務程序的地方稱為斷點，（ 4）引起中斷的原因即事件 B稱為中斷源，（ 5）轉去執行中斷服務程序稱為中斷響應。關于中斷的概念可以打個如下的比喻。領導（ CPU）在自己的房間辦公（執行主程序），下屬（外設）有問題打電話來請示（中斷源）， 領導停下正在進行的工作，通過電話給下屬做指示（執行中斷服務程序），指示完后，領導掛斷電話，繼續做自己的工作（返回主程序繼續執行）。 中斷是一個過程，當中央處理器 CPU 在處理某件事情時，外部又發生了另一緊急事件，請求 CPU 暫停當前的工作而去迅速處理該緊急事件。處理結束后，再回到原來被中斷的地方，繼續原來的工作。引起中斷的原因或發出中斷請求的來源，稱為中斷源。 單片機一般允許有多個中斷源，當幾個中斷源同時向 CPU 請求中斷時，就存在 CPU 優先響應哪一個中斷請求源的問題（優先級問題），一般根據中斷源的輕重緩急排隊， 優先處理最緊急事件的中斷請求，于是便規定每一個中斷源都有一個中斷優先級別，并且 CPU 總是響應級別最高的中斷請求。 當 CPU正在處理一個中斷源請求的時候，又發生了另一個優先級比它高的中斷源請求，如果 CPU 能夠暫時中止對原來中斷處理程序的執行，轉而去處理優先級更高的中斷源請求，待處理完以后，再繼續執行原來的低級中斷處理程序，這樣的過程稱為中斷嵌套 。 LED 顯示子程序 void xianshi() { if(u==20) { u=0。 sceond++。 while(sceond==60) { sceond=0。 minute++。 if(minute==60) { minute=0。 hour++ 。 XXXX職業技術學院畢業設計（論文） 25 if(hour==24) {