基于c語言單片機電子時鐘課程設計

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　課程名稱：單片機程序設計</p><p><b>　　報告題目：電子時鐘</b></p><p><b>　　學生姓名：</b></p><p>　　所在學院：信息科學與工程學院</p>&l

2、t;p><b>　　專業(yè)班級：</b></p><p><b>　　學生學號：</b></p><p><b>　　指導教師：</b></p><p>　　2013年12月25日</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p>

3、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　單片計算機即單片微型計算機。由RAM、ROM、CPU構成。定時，計數(shù)和 多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。而51系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次課程設計通過對它的學習，應用，從而達到學習、設計、開發(fā)軟、硬的能力。</p><p>

4、;　　本設計主要設計了一個基于AT89C51單片機的電子時鐘。并在數(shù)碼管上顯示相應的時間。并通過一個控制鍵用來實現(xiàn)時間的調(diào)節(jié)和是否進入省電模式的轉(zhuǎn)換。應用Proteus的ISIS軟件實現(xiàn)了單片機電子時鐘系統(tǒng)的設計與仿真。該方法仿真效果真實、準確，節(jié)省了硬件資源。</p><p>　　關鍵詞：單片機；子時鐘；鍵控制</p><p><b>　　目錄</b></p&

5、gt;<p>　　概述………………………………………………………………………5</p><p>　　1.1電子時鐘簡介………………………………………………………………5</p><p>　　1.2電子時鐘的基本特點………………………………………………………5</p><p>　　1.3電子時鐘的原理……………………………………………………………5<

6、;/p><p>　　二、方案設計選擇………………………………………………………………5</p><p>　　2.1計時方案……………………………………………………………………5</p><p>　　2.2顯示方案……………………………………………………………………5</p><p>　　三、硬件設計………………………………………………………………

7、…………6</p><p>　　3.1單片機型號選擇……………………………………………………………6</p><p>　　3.2數(shù)碼管顯示工作原理………………………………………………………6</p><p>　　3.3鍵盤電路設計………………………………………………………………7</p><p>　　3.4電路原理圖…………………………………

8、………………………………7</p><p>　　四、軟件設計…………………………………………………………………………7</p><p>　　五、結論與心得………………………………………………………………………15</p><p>　　六、參考文獻……………………………………………………………………16</p><p><b>　　一

9、、概述</b></p><p>　　1.1 電子時鐘簡介</p><p>　　1957年,Ventura發(fā)明了世界上第一個電子表，從而奠定了電子時鐘的基礎， 電子時鐘開始迅速發(fā)展起來?，F(xiàn)代的電子時鐘是基于單片機的一種計時工具，采用延時程序產(chǎn)生一定的時間中斷用于一秒的定義，通過計數(shù)方式進行滿六十秒分鐘進一，滿六十分小時進一，滿二十四小時小時清零。從而達到計時的功能，是人民日常生活

10、補課缺少的工具。</p><p>　　1.2 電子時鐘的基本特點</p><p>　　現(xiàn)在高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的

11、校對，片選的靈活性好。</p><p>　　1.3 電子時鐘的原理</p><p>　　該電子時鐘由89C51，BUTTON，六段數(shù)碼管等構成，采用晶振電路作為驅(qū)動電路，由延時程序和循環(huán)程序產(chǎn)生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時，滿二十四小時為一天。而電路中唯一的一個控制鍵卻擁有多種不同的功能，按下又松開，可以實現(xiàn)屏蔽數(shù)碼管顯示的功能，達到省電的目的；直接按下不

12、松開，則可以通過按鍵實現(xiàn)分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實現(xiàn)小時的調(diào)節(jié)，同樣每按一次小時加一。</p><p><b>　　二、方案設計選擇</b></p><p><b>　　2.1計時方案 </b></p><p>　　方案1：采用實時時鐘芯片</p><p>　　現(xiàn)

13、在市場上有很多實時時鐘集成電路，如DS1287、DS12887、DS1302等。這些實時時鐘芯片具備年、月、日、時、分、秒計時功能和多點定時功能，計時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進行一次，不需要程序干預。因此，在工業(yè)實時測控系統(tǒng)中多采用這一類專用芯片來實現(xiàn)實時時鐘功能。</p><p>　　方案2：使用單片機內(nèi)部的可編程定時器。</p><p>　　利用單片機內(nèi)部的定時計數(shù)器進行中端定時，配合軟件延

14、時實現(xiàn)時、分、秒的計時。該方案節(jié)省硬件成本，但程序設計較為復雜。</p><p><b>　　2.2顯示方案</b></p><p>　　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。</p><p>　　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

15、/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。</p><p>　　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。</p><p&g

16、t;　　本系統(tǒng)需要采用6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。</p><p><b>　　三、硬件設計</b></p><p>　　3.1單片機型號的選擇</p><p>　　通過對多種單片機性能的分析，最終認為89C51是最理想的電子時鐘開發(fā)芯片。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器

17、的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C5是一種高效微控制器，而且它與MCS-51兼容，且具有4K字節(jié)可編程閃爍存儲器和1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為10年等特點，是最好的選擇。</p><p>　　3.2數(shù)碼管顯示工作原理</p>

18、<p>　　數(shù)碼管是一種把多個LED顯示段集成在一起的顯示設備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個LED顯示段的陰極接在一起，即為公共商。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負極，又稱為負極。通常的數(shù)碼管又分為8段，即8個LED顯示段，這是為工程應用方便如設計的，分別為A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP是小數(shù)點位段。而多位

19、數(shù)碼管，除某一位的公共端會連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會連接在一起。即所有的A段都會連在一起，其它的段也是如此，這是實際最常用的用法。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的8段輸入及其公共端電平一直有效。動態(tài)顯示的原理是，各個數(shù)碼管的相同段連接在一起，共同占用8位段引管線；每位數(shù)碼管的陽極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數(shù)碼管公共端加有效信號，在此同時給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號，

20、當全段掃描速度大于視覺暫留速度時，顯示就會清晰顯示出來。</p><p><b>　　3.3鍵盤電路設計</b></p><p>　　該設計只用了一個鍵盤，但實現(xiàn)的功能卻是比較完善，減少了硬件資源的損耗，該鍵盤可以實現(xiàn)小時和分鐘的調(diào)節(jié)；直接按下不松開，則可以通過按鍵實現(xiàn)分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實現(xiàn)小時的調(diào)節(jié)，同樣每按一次小時加一。達

21、到時間調(diào)節(jié)的目的。</p><p><b>　　3.4電路原理圖</b></p><p><b>　　四、軟件設計</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p

22、>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define somenop {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();} //宏定義掩延時函數(shù)</p><p>　　sbit K1=P3^0; //位定義<

23、/p><p>　　sbit K2=P3^1;</p><p>　　sbit K3=P3^2;</p><p>　　sbit K4=P3^3;</p><p>　　sbit D34=P3^4;</p><p>　　sbit SCL = P2^0;</p><p>　　sbit SDA = P2^1;&

24、lt;/p><p>　　void diyi();</p><p>　　void xianshi();//函數(shù)聲明</p><p>　　void panduan(); //函數(shù)聲明</p><p>　　void delay(uchar z); //函數(shù)聲明</p><p>　　uchar t=0,n=1,m=59,

25、a,temp;//定義變量</p><p>　　uchar code at[]={0xe0,0xd0,0xb0,0x70}; //定義數(shù)組</p><p>　　uchar code as[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p>　　uchar code b[]={0x80,0

26、x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};</p><p><b>　　uint cnt;</b></p><p>　　void delay_us(uchar tt) //短延時函數(shù)</p><p>　　{ </p><p>　　while(tt--);<

27、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****************************/</p><p>　　/***********初始化***********/ </p><p>　　/**************************/</p><p

28、>　　/********at24c02***********/</p><p>　　void I2C_start()//I^2C模塊</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　SDA = 1;</b></p><p><b>　　_nop_();</b

29、></p><p><b>　　SCL = 1;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p><p><b>　　SDA = 0;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p><

30、p><b>　　SCL = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void I2C_stop()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　SDA = 0;</b></p>

31、<p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　SCL = 1;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p><p><b>　　SDA = 1;</b></p><p><b>　　

32、}</b></p><p>　　void I2C_ack(bit ackbit)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(ackbit)</p><p><b>　　SDA = 0;</b></p><p><b>　　else

33、</b></p><p><b>　　SDA = 1;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p><p><b>　　SCL = 1;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p>

34、<p><b>　　SCL = 0;</b></p><p><b>　　SDA = 1;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　bit I2C_waitac

35、k()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　SDA = 1;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p><p><b>　　SCL = 1;</b></p><p><

36、;b>　　somenop;</b></p><p><b>　　if(SDA)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　SCL = 0;</b></p><p>　　I2C_stop();</p><p&

37、gt;<b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　SCL = 0;</b></

38、p><p><b>　　return 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void I2C_write(uchar dat)</p><p><b>　　{</b&

39、gt;</p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(dat&0x80)</p><p><b>　　SDA = 1;<

40、;/b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　SDA = 0;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p><p><b>　　SCL = 1;</b></p><

41、p>　　dat <<= 1;</p><p><b>　　somenop;</b></p><p><b>　　SCL = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

42、<p>　　uchar I2C_read()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar dat;</p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p>&l

43、t;b>　　{</b></p><p><b>　　SCL = 1;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p><p>　　dat <<= 1;</p><p><b>　　if(SDA)</b></p>

44、<p>　　dat |= 0x01;</p><p><b>　　SCL = 0;</b></p><p><b>　　somenop;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return dat;</p><p>

45、;<b>　　}</b></p><p>　　void W_at24c02(uchar add,uchar dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　I2C_start();</p><p>　　I2C_write(0xa0);</p><p>　

46、　I2C_waitack();</p><p>　　I2C_write(add);</p><p>　　I2C_waitack();</p><p>　　I2C_write(dat);</p><p>　　I2C_waitack();</p><p>　　I2C_stop();</p><p>

47、　　delay_us(300);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar R_at24c02(uchar add)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar AT_temp;</p><p>　　I2C_start

48、();</p><p>　　I2C_write(0xa0);</p><p>　　I2C_waitack();</p><p>　　I2C_write(add);</p><p>　　I2C_waitack();</p><p>　　I2C_start();</p><p>　　I2C_writ

49、e(0xa1);</p><p>　　I2C_waitack();</p><p>　　AT_temp = I2C_read();</p><p>　　I2C_ack(0);</p><p>　　I2C_stop();</p><p>　　return AT_temp; </p><p><

50、;b>　　}</b></p><p>　　/**************************/</p><p>　　/************main**********/</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>&

51、lt;b>　　diyi();</b></p><p>　　t= R_at24c02(24); //程序運行時，讀取掉電前數(shù)據(jù)</p><p>　　m= R_at24c02(23);</p><p>　　n= R_at24c02(25);</p><p><b>　　while(1)</b><

52、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　panduan();//判斷子函數(shù)</p><p>　　xianshi();//顯示子函數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><

53、;p>　　void diyi()//定義子函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P2=0xbf;</b></p><p><b>　　P0=0xbf;</b></p><p>　　TMOD=0x01;</p><p

54、>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b><

55、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void exer1() interrupt 1 //定時器/計數(shù)器 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar t1;</b></p><p>　　TH0=(

56、65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　t1++;</b></p><p>　　if(t1==10)</p><p>　　{P2=0x9f;P0=0x00;}</p><p>　　if(t1==20)<

57、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=0x9f;P0=0xff;</p><p><b>　　t1=0;</b></p><p><b>　　t++;</b></p><p>　　W_at24c02(24,t ); //每隔一秒

58、，保存當前數(shù)據(jù)</p><p><b>　　delay(3);</b></p><p>　　W_at24c02(23,m);</p><p><b>　　delay(3);</b></p><p>　　W_at24c02(25,n); </p><p><b>　

59、　if(t==60)</b></p><p>　　{ t=0; m++; </p><p><b>　　if(m==60)</b></p><p>　　{ m=0; n++; }</p><p><b>　　if(n==24)</b></p><p>

60、;<b>　　n=0;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void xianshi()//顯示函數(shù) </p>&l

61、t;p><b>　　{</b></p><p>　　P2 = 0xdf;P0 =b[0]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[t%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);</p><p>　　P2 = 0xdf;P0 =b[1]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =a

62、s[(t/10)%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);</p><p>　　P2 = 0xdf;P0 =b[2]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =0xbf; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);</p><p>　　P2 = 0xdf;P0 =b[3]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff

63、; P0 =as[m%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);</p><p>　　P2 = 0xdf;P0 =b[4]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[(m/10)%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);</p><p>　　P2 = 0xdf;P0 =b[5]; P2=0x1f; P0=0

64、xff; P2 = 0xff; P0 =0xbf; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);</p><p>　　P2 = 0xdf;P0 =b[6]; P2=0x1f; P0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[n%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);</p><p>　　P2 = 0xdf;P0 =b[7]; P2=0x1f; P

65、0=0xff; P2 = 0xff; P0 =as[(n/10)%10]; P2=0x1f;P0=0x00;delay(3);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay(uchar z)//延時函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　

66、　uchar i,j;</p><p>　　for(i=0;i<z;i++)</p><p>　　for(j=0;j<110;j++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void panduan()//判斷函數(shù)</p><p><b>　　{<

67、;/b></p><p><b>　　P3=0xfe; </b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　temp=P3;</b></p><p>　　temp=temp&0xf0;</p><p&g

68、t;　　if(temp!=0xf0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　if(temp!=0xf0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　w

69、hile(P3!=0xfe);</p><p>　　if(temp==at[0])</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　a++;TR0=0; if(a==4) {a=0;TR0=1;}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　i

70、f(temp==at[1])</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(a==1)</b></p><p>　　{ t++; if(t==60){ t=0;} }</p><p><b>　　if(a==2)</b></p><

71、;p>　　{m++;if(m==60){m=0;}}</p><p><b>　　if(a==3)</b></p><p>　　{ n++;if(n==24){n=0;}}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(temp==at[2])</p><

72、;p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(a==1)</b></p><p>　　{if(t==0){t=60;}t--;}</p><p><b>　　if(a==2)</b></p><p>　　{if(m==0){m=60;}m--;}<

73、/p><p><b>　　if(a==3)</b></p><p>　　{if(n==0){n=24;}n--;}</p><p><b>　　}</b></p><p>　　P2 = 0xc0;P0 =b[7]; P2=0x00;P0=0xff;P2 = 0xe0;P0 =0xff;P2=0x00;P

74、0=0x00;delay(3);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　五、結論與心得</b></p><p>　　在廖亦

75、凡和曹鐵軍老師耐心的指導下，我順利完成了這次單片機課程設計課題中的電子時鐘設計，過這次的設計使我認識到本人對單片機方面的知識知道的太少了，對于書本上的很多知識還不能靈活運用，尤其是對程序設計語句的理解和運用，不能夠充分理解每個語句的具體含義，導致編程的程序過于復雜，使得需要的存儲空間增大。損耗了過多的內(nèi)存資源。</p><p>　　本次的設計使我從中學到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所

76、學到的知識運用到我以后的工作中去。在大學的課堂的學習只是在給我們灌輸專業(yè)知識，而我們應把所學的用到我們現(xiàn)實的生活中去，此次的電子時鐘設計給我奠定了一個實踐基礎，我會在以后的學習、生活中磨練自己，使自己適應于以后的競爭，同時在查找資料的過程中我也學到了許多新的知識，在和同學協(xié)作過程中增進同學間的友誼，使我對團隊精神的積極性和重要性有了更加充分的理解。</p><p>　　最后，感謝廖亦凡和曹鐵軍老師對我的細心的指導

77、，正是由于老師們的細心的輔導和他們提供給我們的參考資料，使得我的課程設計能夠順利的完成，同時在課程設計過程中，我們鞏固和學習了我們的單片機知識。相信這對我以后的課程設計和畢業(yè)設計將會有很大的幫助！</p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1] 張毅剛.《單片機原理及應用》.高等教育出版社，2009</p><p>