課程設(shè)計--數(shù)字日歷鐘表的設(shè)計

1、<p>　　課程設(shè)計說明書（論文）</p><p>　　課程名稱：課程設(shè)計 </p><p>　　設(shè)計題目：數(shù)字日歷鐘表的設(shè)計 </p><p>　　院 系：電信學(xué)院通信工程 </p><p>　　班 級： </p><p>　　設(shè) 計 者：

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計時間：2013.6.12-3013.6.18 </p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　*注：此任務(wù)書由課程設(shè)

3、計指導(dǎo)教師填寫</p><p><b>　　數(shù)字日歷鐘的設(shè)計</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計要求</b></p><p>　　1. 數(shù)碼管顯示：秒、分、時（可同時顯示，也可輪換顯示）</p><p>　　2. 能夠設(shè)置時間，“設(shè)置按鍵”數(shù)量不限，以簡單合理易用為好。</p&g

4、t;<p>　　3. 誤差：1秒／天（報告中要論述分析是否滿足要求）</p><p>　　4. 設(shè)置校準鍵：當(dāng)數(shù)字鐘顯示在“整點±30秒”范圍時，按動“校準鍵”，數(shù)字鐘即刻被調(diào)整到整點，消除了±30秒的誤差。</p><p>　　5． 加上“星期”顯示（可以預(yù)置），并可以對其進行設(shè)置。</p><p><b>　　二、方案

5、論證</b></p><p>　　2.1單片機芯片的選擇方案和論證</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用89C51芯片作為硬件核心，其內(nèi)部采用Flash ROM，具有4KB ROM 存儲空間,能于3V的超低壓工作，但</p><p>　　運用于電路設(shè)計中時由于不具備ISP在線

6、編程技術(shù),燒入程序時需要專門的C編程器（當(dāng)前可用的實驗燒寫開發(fā)板只支持具有ISP在線編程功能的AT89S＊＊系列的芯片），當(dāng)在對電路進行調(diào)試時，更顯麻煩，并且增加了造價，</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用89S51芯片作為主控模塊，AT89S51是 MCS-51系列單片機目前運用較多的一種芯片，采用Flash ROM，內(nèi)部具有4K

7、B ROM 存儲空間,能于3V的超低壓工作，而且具備ISP在線編程技術(shù)，方便對電路進行調(diào)試.但由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。針對該問題，可采用易于插拔的芯片插槽，芯片的程序燒寫用專門的實驗板進行燒寫（當(dāng)前可用的實驗燒寫開發(fā)板支持AT89S＊＊系列）.AT89S51單片機的功能引腳圖如下圖所示:</p><p>　　AT89S51單片機的功能引腳圖<

8、;/p><p>　　所以選擇采用AT89S51作為主控制系統(tǒng)。</p><p>　　2.3時鐘芯片的選擇方案和論證</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用DS1302時鐘芯片實現(xiàn)時鐘，DS1302芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)，精度也較高

9、,工作電壓2.5V～5.5V范圍內(nèi)，功耗也較低，但價格比較貴，且目前市場上采購不到</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　直接采用單片機定時計數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)時、分、秒計數(shù)。采用此種方案實現(xiàn)雖然有一定的時間誤差，但可減少少芯片的使用，節(jié)約成本，易于實現(xiàn)，符合初學(xué)者實驗選用。</p><p><b&g

10、t;　　所以采用方案二。</b></p><p>　　綜上各方案所述,對此次作品的方案選定: 采用AT89S51作為主控制系統(tǒng); 通過軟件編程采用定時器定時實現(xiàn)秒.分.時計時;LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示時間。</p><p><b>　　三、原理論述</b></p><p>　　單片機控制的數(shù)字鐘的硬件結(jié)構(gòu)與軟件設(shè)計,給出了匯編語言源程序

11、。此數(shù)字鐘是一個將“時”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。顯示器件選用LED七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅(qū)動下，顯示出清晰、直觀的數(shù)字符號。針對數(shù)字鐘會產(chǎn)生走時誤差的現(xiàn)象，在電路中就設(shè)計有有校準時間功能的電路。使用動態(tài)數(shù)碼顯示的方法，運用獨立式按鍵識別過程，按“時”，“分”，“秒”數(shù)據(jù)送出顯示處理方法。</p><p>　　這里采用應(yīng)用廣泛的80C51單片機作為時鐘控制芯片，利用單片機內(nèi)部的定時/

12、計數(shù)器T0 實現(xiàn)軟時鐘的目的。首先將T0設(shè)定工作于定時方式1，對機器周期計數(shù)形成基準時間（50ms），然后使用循環(huán)的程序結(jié)構(gòu)使基準時間計數(shù)20次從而形成秒，秒計60次形成分，分計60形成小時，小時計到24形成一天，天計到7形成一星期，再重新循環(huán)。最后通過數(shù)碼管把它們的內(nèi)容在相應(yīng)的位置顯示出來，達到時、分、秒計時的功能。</p><p><b>　　3.1系統(tǒng)原理圖</b></p>

13、<p>　　AT89C51的P1口接入三個按鍵，對時、分、秒進行調(diào)整。P0口輸出字段碼，控制要顯示的字符，外接74LS245芯片，驅(qū)動LED顯示。P3口輸出字位碼，去控制要顯示的位，其原理圖如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 電子鐘原理圖</p><p>　　當(dāng)接入電源時，數(shù)字電子鐘以秒為單位開始計時。運行狀態(tài)下，按下控制按鍵S-SET，對秒進行調(diào)整；按下M-S

14、ET調(diào)整分鐘；按下H-SET對小時進行調(diào)整。這樣通過三個按鍵，分別對時、分、秒進行調(diào)整，從而實現(xiàn)調(diào)時。</p><p>　　3.2 程序設(shè)計流程圖</p><p>　　這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計用到很多子程序，它們的流程圖如下所示。</p><p>　　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。</p><p

15、>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　　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。</p><p>　　圖4-2 按鍵處理流程圖</p><p>　　定時器中斷時是先檢測1秒是否到

16、，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，就檢測1天是否到，1議案如果到，天單元就加1，如果沒到，就顯示時間。</p><p>　　圖4-3 定時器中斷流程圖</p><p>　　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

17、位計算顯示，然后是時十位顯示，最后是天的顯示。</p><p>　　3.3 時鐘程序設(shè)計步驟</p><p>　?。?）選擇工作方式，計算初值；</p><p>　?。?）采用中斷方式進行溢出次數(shù)累計；</p><p>　　（3）從秒——分——時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)的；</p><p>　?。?）時鐘顯示緩沖

18、區(qū)：時鐘時間在方位數(shù)碼管上進行顯示，為此在內(nèi)部</p><p>　　RAM中要設(shè)置顯示緩沖區(qū)，共6個地址單元。顯示緩沖區(qū)從左到右依次存放時、分、秒數(shù)值；</p><p>　　（5）主程序：主要進行定時器/計數(shù)器的初始化編程，然后反復(fù)調(diào)用顯示</p><p>　　子程序的方法等待中斷的到來。</p><p>　　（6）中斷服務(wù)程序：進行計時操作

19、</p><p>　?。?）加1子程序：用于完成對時、分、秒的加操作，中斷服務(wù)程序在秒、</p><p>　　分、時加1時共有三種條調(diào)用加1子程序，包括三項內(nèi)容：合字、加1并進行十進制調(diào)整、分字。</p><p><b>　　四、分析運算</b></p><p><b>　　4.1 硬件部分</b>

20、</p><p>　　采用7SEG-MPX8-CC 八個共陰二極管顯示器來顯示日期和時間。</p><p>　　通過設(shè)置功能按鍵來實現(xiàn)調(diào)整日期和整點調(diào)時的功能。</p><p>　　電路連接使用PCB，使電路連接簡潔美觀。</p><p><b>　　4.2 軟件部分</b></p><p>　　

21、“時鐘”基準時間由單片機內(nèi)部的定時中斷T0提供，考慮因素：定時時間是“秒”的整除數(shù)，且長短適宜。最長不能超過16位定時器的最長定時時間；最短不能少于中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時間?；鶞蕰r間越短，越有利于提高時鐘的運行精確度。基準時間定為0.05秒。</p><p>　?。?）用一個計數(shù)器對定時中斷的次數(shù)進行計數(shù)，由基準時間為0.05秒知計數(shù)值為20即可實現(xiàn)“秒”定時，同理進行“分”﹑“時”定時。</p>&

22、lt;p><b>　　4.3計算</b></p><p>　　該部分主要是對51單片機內(nèi)部定時中斷T0的計時初值進行計算。該單片機使用的晶振為內(nèi)部晶振，因此晶振頻率為fosc=12MHz，機器周期為Tj=12/fosc=12/12×106=1us。由上面分析可知，定時時間T=50ms</p><p>　　定時初值為X=216-T/Tj=65536-50

23、000=15536=3CB0H</p><p><b>　　五、程序</b></p><p>　　簡要說明：實現(xiàn)24小時制電子鐘，8位數(shù)碼管顯示，顯示時分秒顯示格式：23-59-59（小時十位如果為0則不顯示）P0口輸出段選信號，P2口輸出位選信號P1.2為調(diào)時按鈕，P1.1為調(diào)分按鈕；晶振12M</p><p><b>　　源

24、程序如下：</b></p><p>　　S_SETBITP1.0 ;數(shù)字鐘秒控制位</p><p>　　M_SETBITP1.1 ;分鐘控制位</p><p>　　H_SETBITP1.2 ;小時控制位</p><p>　　D_SET BIT P1.3

25、 ;天控制位</p><p>　　SECONDEQU30H</p><p>　　MINUTEEQU31H</p><p>　　HOUREQU32H</p><p>　　DAY EQU 33H</p><p>　　TCNTEQU34H</p><p&

26、gt;<b>　　ORG00H</b></p><p>　　SJMPSTART</p><p><b>　　ORG0BH</b></p><p>　　LJMPINT_T0</p><p>　　START:MOVDPTR,#TABLE</p><p>　　MO

27、VHOUR,#0;初始化</p><p>　　MOVMINUTE,#0</p><p>　　MOVSECOND,#0</p><p>　　MOV DAY,#0</p><p>　　MOVTCNT,#0</p><p>　　MOVTMOD,#01H</p><p&

28、gt;　　MOVTH0,#(65536-50000)/256;定時50毫秒</p><p>　　MOVTL0,#(65536-50000)MOD 256</p><p>　　MOVIE,#82H</p><p><b>　　SETBTR0</b></p><p>　　;*****************

29、***********************************</p><p>　　;判斷是否有控制鍵按下,是哪一個鍵按下</p><p>　　A1:LCALLDISPLAY</p><p>　　JNBS_SET,S1</p><p>　　JNBM_SET,S2</p><p>　　JNB

30、H_SET,S3</p><p><b>　　LJMPA1</b></p><p>　　S1:LCALLDELAY;去抖動</p><p>　　JBS_SET,A1</p><p>　　INCSECOND;秒值加1</p><p>　　MOVA,SECOND<

31、;/p><p>　　CJNEA,#60,J0;判斷是否加到60秒</p><p>　　MOVSECOND,#0</p><p><b>　　LJMPK1</b></p><p>　　S2:LCALLDELAY</p><p>　　JBM_SET,A1</p><p

32、>　　K1:INCMINUTE;分鐘值加1</p><p>　　MOVA,MINUTE</p><p>　　CJNEA,#60,J1;判斷是否加到60分</p><p>　　MOVMINUTE,#0</p><p><b>　　LJMPK2</b></p><p>　

33、　S3:LCALLDELAY</p><p>　　JBH_SET,A1</p><p>　　K2:INCHOUR;小時值加1</p><p>　　MOVA,HOUR</p><p>　　CJNEA,#24,J2;判斷是否加到24小時</p><p>　　MOVHOUR,#0</p&g

34、t;<p><b>　　LJMP K3</b></p><p>　　K3: INC DAY ;天值加1</p><p>　　MOVMINUTE,#0</p><p>　　MOVSECOND,#0</p><p>　　LJMPA1;等待按鍵抬起</p><p

35、>　　J0:JBS_SET,A1</p><p>　　LCALLDISPLAY</p><p><b>　　SJMPJ0</b></p><p>　　J1:JBM_SET,A1</p><p>　　LCALLDISPLAY</p><p><b>　　SJMP

36、J1</b></p><p>　　J2:JBH_SET,A1</p><p>　　LCALLDISPLAY</p><p>　　SJMPJ2;定時器中斷服務(wù)程序,對秒,分鐘和小時的計數(shù)</p><p>　　INT_T0:MOVTH0,#(65536-50000)/256</p><p>

37、　　MOVTL0,#(65536-50000)MOD 256</p><p><b>　　INCTCNT</b></p><p>　　MOVA,TCNT</p><p>　　CJNEA,#20,RETUNE;計時1秒</p><p>　　INCSECOND</p><p>

38、　　MOVTCNT,#0</p><p>　　MOVA,SECOND</p><p>　　CJNEA,#60,RETUNE</p><p>　　INCMINUTE</p><p>　　MOVSECOND,#0</p><p>　　MOVA,MINUTE</p><p>　　

39、CJNEA,#60,RETUNE</p><p><b>　　INCHOUR</b></p><p>　　MOVMINUTE,#0</p><p>　　MOVA,HOUR</p><p>　　CJNEA,#24,RETUNE</p><p>　　MOVHOUR,#0</p

40、><p>　　MOVMINUTE,#0</p><p>　　MOVSECOND,#0</p><p>　　MOVTCNT,#0</p><p>　　RETUNE:RETI;</p><p><b>　　顯示控制子程序</b></p><p>　　DISPLAY:M

41、OVA,SECOND;顯示秒</p><p>　　MOVB,#10</p><p><b>　　DIVAB</b></p><p><b>　　CLRP3.6</b></p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　M

42、OVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP3.6</b></p><p><b>　　MOVA,B</b></p><p><b>　　CLRP3.7</b></p><

43、p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP3.7</b></p><p><b>　　CLRP3.5</b></p>

44、<p>　　MOVP0,#40H;顯示分隔符</p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP3.5</b></p><p>　　MOVA,MINUTE;顯示分鐘</p><p>　　MOVB,#10</p><p><b>

45、;　　DIVAB</b></p><p><b>　　CLRP3.3</b></p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b&

46、gt;　　SETBP3.3</b></p><p><b>　　MOVA,B</b></p><p><b>　　CLRP3.4</b></p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　MOVP0,A</b></p&

47、gt;<p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP3.4</b></p><p><b>　　CLRP3.2</b></p><p>　　MOVP0,#40H;顯示分隔符</p><p>　　LCALLDELAY</p>&l

48、t;p><b>　　SETBP3.2</b></p><p>　　MOVA,HOUR;顯示小時</p><p>　　MOVB,#10</p><p><b>　　DIVAB</b></p><p><b>　　CLRP3.0</b></p>

49、;<p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP3.0</b></p><p><b>　　MOVA,B</b></p

50、><p><b>　　CLRP3.1</b></p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP3.1</b>&l

51、t;/p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H</p><p>　　DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH</p><p>　　DELAY:MOVR6,#10</p><p>　　D1:MOVR7

52、,#250</p><p><b>　　DJNZR7,$</b></p><p>　　DJNZR6,D1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　六、調(diào)試與運行&l

53、t;/b></p><p><b>　　6.1 電路仿真</b></p><p>　　此設(shè)計的電路在單片機仿真軟件[Proteus.Professional.7.1]中進行仿真，仿真電路如圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1 電子鐘仿真電路圖</p><p><b>　　6.2 調(diào)試和運行<

54、/b></p><p>　　在KEIL (單片機匯編) C51軟件中編寫好的程序，將程序放入單片機仿真軟件中，結(jié)合硬件電路進行調(diào)試與運行。</p><p>　　通過按鍵對時間進行調(diào)整。如顯示時間為14-30-22，既是14點30分22秒，通過以下調(diào)整則可實現(xiàn)。</p><p>　　按動S-SET鍵，將秒調(diào)到22；</p><p>　　按

55、動M-SET鍵，將分調(diào)到30；</p><p>　　按動H-SET鍵，將時調(diào)到14。</p><p>　　則將時間調(diào)到了所要顯示的時間14-30-22，通過此方法可將時間調(diào)整到任何需要顯示的時間。</p><p><b>　　七、PCB圖的設(shè)計</b></p><p><b>　　總結(jié)</b><

56、;/p><p>　　通過這次單片機課程設(shè)計，發(fā)現(xiàn)了自身所學(xué)知識存在許多的不足和問題，同時也學(xué)到了不少東西，提高了動手實踐的能力.　</p><p>　　在整個設(shè)計過程中，從設(shè)計方案的確定，到具體電路的設(shè)計，最后到總體電路的聯(lián)接構(gòu)建工程量是比較大的，單靠個人能力，很多方面考慮不周，有的地方甚至毫無頭緒，想不出具體方案，因此，絕對不能心急，不明白的地方和其它的同學(xué)共同討論研究，畢竟群策群力辦法要多

57、些。</p><p>　　作為初學(xué)者，盡管這次設(shè)計中遇到了許多難題，但也都一一得以解決。比如程序編寫中，由于思路不清晰，開始時遇到了很多的問題，經(jīng)過靜下心來思考，和同學(xué)們的共同討論，理清了思路，反而得心應(yīng)手。</p><p>　　雖然此次課程設(shè)計的作品有些簡單，但是通過自己的努力最終把電路成功設(shè)計出來，個人覺得還是很有成就感的，更為重要的是實實在在學(xué)到了不少東西，使自己這方面的知識技能有了

58、很大的進步。因此，我自己覺得這次課程設(shè)計對我而言算得上是一次全新的嘗試，也是一個小小的成功，更是一次很好的鍛煉，讓我有了全方位的提高和進步。</p><p><b>　　九、設(shè)計相關(guān)說明</b></p><p><b>　　元器件清單：</b></p><p><b>　　單片機：80C51</b>&

59、lt;/p><p><b>　　按鍵：BUTTON</b></p><p><b>　　電阻：RES</b></p><p><b>　　電容：CAP</b></p><p>　　晶振：CRYSTAL</p><p>　　LED數(shù)碼管：7SEG-MPX8-C

60、A-BLUE（CA：共陽，CC：共陰）</p><p><b>　　地：GRAND</b></p><p><b>　　電源：POWER</b></p><p><b>　　十、參考文獻</b></p><p>　　[1]《單片機原理與應(yīng)用》 宗成閣 編著</p>