基于單片機的電子鐘設計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 準許的范圍內(nèi)，晶振越大，單片機運行越快，還有用 12M 的就是好算時間，因為一個機器周期為 1/12 時鐘周期，所以這樣用 12M 的話，一個時鐘周期為 12us，那么定時器計一次數(shù)就是 1us 了，電容范圍在 2040pF 之間，這里連接的是 30pF 的電容。 單片機復位的條件是：必須使 RST/VPD 或 RST 引（ 9）加上持續(xù)兩個機器周期（即24 個振蕩周期）的高電平。例如，若時鐘頻率為 12 MHz，每機器周期為 1μ s，則邵陽學院課程設計報 告 9 只需 2μ s 以上時間的高電平，在 RST 引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復位。單片機常見的復位如圖所示。電路為上電復位電路，它是利用電容充電來實現(xiàn)的。在接電瞬間， RESET 端的電位與 VCC 相同，隨著充電電流的減少， RESET 的電位逐漸下降。只要保證 RESET 為高電平的時間大于兩個機器周期，便能正常復位。該電路除具有上電復位功能外，若要復位，只需按圖中的 RESET 鍵，此時電源 VCC經(jīng)電阻 R R2 分壓，在 RESET 端產(chǎn)生一個復位高電平。 機器周期 =10*晶振周期 =12*系統(tǒng)時鐘周期 圖 則是單片機 AT89C51 芯片上連接晶振電路后的圖 圖 晶振電路 控制電路 AT89S51 的 P0口和 P2 口外接由八個 LED 數(shù)碼管 (LED8～ LED1)構(gòu)成的顯示器，用 P0 口作 LED 的段碼輸出口， P2 口作八個 LED 數(shù)碼管的位控輸出線， P1 口外接四個按鍵 A、 B、 C 構(gòu)成鍵盤電路。 AT89S51 是一種低功耗，高性能的 CMOS 8 位微型計算機。它帶有 8K Flash 可編程和擦除的只讀存 儲器（ EPROM），該器件采用 ATMEL 的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)上標準的 80C51 和 80C52 的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi)Flash 集成在一個芯片上，可用與解決復雜的問題，且成本較低。簡易電子鐘的功能不復雜，采用其現(xiàn)有的 I/O 便可完成，所以本設計中采用此的設計方案。 下圖 利用按鍵開關來校正時鐘顯示的數(shù)字。當按鈕按下時，將在相應的端口輸入一個低電平，通過相應的程序來改變時鐘顯示。其中 時 按鍵開關用來調(diào)節(jié)時間的小時數(shù) ，每按一次時按鍵，時間增加一小時 ； S2 按鍵用來調(diào)節(jié)時間的分鐘數(shù) ，每按一邵陽學院課程設計報 告 10 次分按鍵，時間 增加一分鐘 ； S3 按鍵用來 調(diào)節(jié)時間的秒數(shù) 每按一次秒按鍵，時間增加一秒鐘，該設計最大顯示時間為 23:59:59。 圖 則為 則是單片機 AT89C51 芯片上連接 控制電路 的圖 圖 控制電路 顯示電路 就時鐘而言，通?？刹捎靡壕э@示或數(shù)碼管顯示。由于一般的段式液晶屏，需要專門的驅(qū)動電路，而且液晶顯示作為一種被動顯示，可視性相對較差；對于具有驅(qū)動電路和微處理器接口的液晶顯示模塊（字符或點陣），一般多采用并行接口，對微處理器的接口要求較高，占用資源多。另外， 89C2051 本身無專門的液晶驅(qū)動接口，因此 ，本時鐘采用數(shù)碼管顯示方式。數(shù)碼管作為一種主動顯示器件，具有亮度高、價格便宜等優(yōu)點，而且市場上也有專門的時鐘顯示組合數(shù)碼管。 對于實時時鐘而言，顯示顯然是另一個重要的環(huán)節(jié)。通常 LED 顯示有兩種方式：動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。 靜態(tài)顯示的優(yōu)點是程序簡單、顯示亮度有保證、單片機 CPU 的開銷小，節(jié)約CPU 的工作時間。但占有 I/O 口線多，每一個 LED 都要占有一個 I/O 口，硬件開銷大，電路復雜。需要幾個 LED 就必須占有幾個并行口，比較適用于 LED 數(shù)量較少的場合。當然當 LED 數(shù)量較多的時候，可以使用單片機的串行口通過移位寄存器的方式加以解決，但程序編寫比較麻煩。 邵陽學院課程設計報 告 11 LED 動態(tài)顯示硬件連接簡單，但動態(tài)掃描的顯示方式需要占有 CPU 較多的時間，在單片機沒有太多實時測控任務的情況下可以采用。 本系統(tǒng)需要采用 8 位 LED 數(shù)碼管來分別顯示時、分、秒，因數(shù)碼管個數(shù)較多，故本系統(tǒng)選擇動態(tài)顯示方式。 圖 則為 則是單片機 AT89C51 芯片上連接 顯示電路的圖 圖 顯示電路 各模塊拼接組合，電路總體設計圖如下： 圖 總圖 邵陽學院課程設計報 告 12 4 系統(tǒng) 軟件設計 設計 系統(tǒng)的軟件設計也是工具系統(tǒng) 功能的設計 ,單片機軟件的設計主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實質(zhì)性功能）的設計和監(jiān)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(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設計出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理； （ 2）培養(yǎng)良好的編程風格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設計、實行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改； （ 3）建立正確的數(shù)學模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)； （ 4）繪制程序流程圖； （ 5）合理分配系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性。 數(shù)字鐘的原理圖 用 PROTUES 軟件，根據(jù)要求畫出數(shù)字電子鐘的原理圖如下所示 。 圖 數(shù)字鐘的原理圖 邵陽學院課程設計報 告 13 工作原理 ：數(shù)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 時 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(shù)字鐘 電路主要由顯示器 “ 時 ” ， “ 分 ” ， “ 秒 ” 和單片機 。 8 個數(shù)碼管的段選接到單片機的 P0 口，位選接到單片機的 P2 口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動態(tài)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(shù)器，每累計 60 秒發(fā)出一個 “ 分脈沖 ” 信號，該信號將作為 “ 分單元 ”的時鐘脈沖。 “ 分單元 ” 也采用 60 進制計數(shù)器，每累計 60 分鐘，發(fā)出一個 “ 時脈沖 ” 信號，該信號將被送到 “ 時單元 ” 。 “ 時單元 ” 采用 24 進制計時器，可實現(xiàn)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 。 系統(tǒng)軟件設計流程圖 這次的數(shù)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 主程序流程圖 開始 啟動定時器 按鍵檢測 時間顯示 邵陽學院課程設計報 告 14 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。 圖 按鍵處理流程圖 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 N Y N Y N Y 時加 1 顯示時間 結(jié)束 開始 秒按鍵按下？ 秒加 1 分按鍵按下？ 分加 1 時按鍵按下？ 邵陽學院課程設計報 告 15 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 每按一次時按鍵，就會增加一小時 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