數(shù)字時鐘課程設(shè)計

1、<p>　　自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計</p><p>　　題 目 數(shù)字時鐘設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 院 </p><p>　　專業(yè)班級 </p&

2、gt;<p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　自動化系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書</p&

3、gt;<p>　　院(系) 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 </p><p>　　一、自動化系統(tǒng)設(shè)計題目 數(shù)字時鐘設(shè)計 </p><p>　　二、課程設(shè)計工作自 2015_年_11_月_16日 起至__2015_年 12 月_16_日止</p><p>

4、;　　三、設(shè)計進行地點: 實驗室 </p><p><b>　　四、設(shè)計內(nèi)容要求：</b></p><p>　　設(shè)計目的與意義：在日常生活和工作中，我們常常用到定時控制，如擴印過程中的曝光定時等。早期常用的一些時間控制單元都使用模擬電路設(shè)計制作的，其定時準(zhǔn)確性和

5、重復(fù)精度都不是很理想。本次設(shè)計要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識完成帶溫度顯示的萬年歷的設(shè)計，提高學(xué)生的分析問題，解決問題的能力。 </p><p>　　其具體要求如下： </p>&

6、lt;p>　　1．要求采用單片機完成數(shù)字時鐘的設(shè)計 </p><p>　　2．實現(xiàn)24小時的時鐘顯示、校準(zhǔn)等功能 </p><p>　　論文要求：

7、 </p><p>　　1．撰寫要求格式規(guī)范，設(shè)計思路清晰，條理清楚； </p><p>　　2. 論文內(nèi)容準(zhǔn)確無誤，用A4紙張打印。 </p><p>　　進程安排如下：

8、 </p><p>　　1 查資料，調(diào)研，確定方案。 </p><p>　　2對系統(tǒng)硬件電路進行模塊化設(shè)計，采用編程語言進行軟件編程，完成硬件電路的軟件仿真；</p><p>　　3進行系統(tǒng)硬件電路的搭建、調(diào)試和測試，完成設(shè)計驗收。

9、 4完成自動化系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)，并提交最終電子檔及論文。 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 系(教 研 室) </p><p>　　系(教研室)主任簽名

10、 批準(zhǔn)日期 </p><p>　　接受設(shè)計任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　現(xiàn)代生活的人們非常的重視時間觀念，對于那些對時間把握非

11、常嚴格和準(zhǔn)確的人或事來說，時間的不準(zhǔn)確會帶來非常大的麻煩，所以以數(shù)碼管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀數(shù)快、時間準(zhǔn)確顯示到秒。而機械式的依賴于晶體震蕩器，可能會導(dǎo)致誤差。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠遠超過老式機械鐘。</p><p>　　數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具

12、有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。設(shè)計一個數(shù)字計時器，可以完成00:00:00到23:59:59的計時功能，并在控制電路的作用下具有快速校時、快速校準(zhǔn)功能。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論1

13、</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景1</p><p>　　1.2 課題研究的意義2</p><p>　　1.3 數(shù)字時鐘的應(yīng)用及發(fā)展前景2</p><p>　　1.4 課題的研究內(nèi)容及技術(shù)要求3</p><p>　　2.系統(tǒng)的初步設(shè)計5</p><p>&

14、lt;b>　　2.1設(shè)計目的5</b></p><p><b>　　2.2設(shè)計要求5</b></p><p>　　2.3.方案論證5</p><p>　　2.3.1計時方案5</p><p>　　2.3.2.顯示方案6</p><p>　　2.4.系統(tǒng)框圖6</

15、p><p>　　3.系統(tǒng)硬件設(shè)計7</p><p>　　3.1 單片機最小系統(tǒng)7</p><p>　　3.2 晶振電路8</p><p><b>　　3.3復(fù)位電路8</b></p><p>　　3.4 數(shù)碼顯示電路9</p><p>　　3.4.1 LED的選擇9

16、</p><p>　　3.4.2 LED的驅(qū)動和顯示10</p><p>　　3.5 按鍵電路11</p><p>　　3.6校準(zhǔn)電路12</p><p>　　4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計13</p><p>　　4.1主程序流程圖如下：13</p><p>　　4.2按鍵流程圖如下：14&l

17、t;/p><p><b>　　5.綜合調(diào)試15</b></p><p>　　5.1秒信號的測試15</p><p>　　5.2 時間設(shè)置功能的測試15</p><p><b>　　6.總結(jié)17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b>

18、;</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景</p><p>　　加入世貿(mào)組織以后，中國會面臨激烈的競爭。這種競爭將是一場科技實力、管理水平和人才素質(zhì)的較量，風(fēng)險和機遇共存，同時電子產(chǎn)品的研發(fā)日新月異，不僅是在通信技術(shù)方面數(shù)字化取代于模擬信號，就連我們的日常生活也進于讓數(shù)字化取締。說明數(shù)字時代已經(jīng)

19、到來，而且滲透于我們生活的方方面面?，F(xiàn)代生活的人們非常的重視時間觀念，對于那些對時間把握非常嚴格和準(zhǔn)確的人或事來說，時間的不準(zhǔn)確會帶來非常大的麻煩，所以以數(shù)碼管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀數(shù)快、時間準(zhǔn)確顯示到秒。而機械式的依賴于晶體震蕩器，可能會導(dǎo)致誤差。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。</p><p>　　1.2 課題研究的意

20、義</p><p>　　多功能數(shù)字時鐘的用途十分廣泛，只要有計時的存在，便要用到數(shù)字時鐘的原理及結(jié)構(gòu)；同時在日期中，它以其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費者的喜愛。隨著人類科技文明的發(fā)展，人們對于時鐘的要求在不斷提高。時鐘已不僅僅被看出一種用來顯示時間的工具，在很多實際應(yīng)用中它還需要能夠?qū)崿F(xiàn)更多其它的功能。高精度、多功能、小體積、低功耗，是現(xiàn)代時鐘發(fā)展的趨勢。在這種趨勢下，時鐘

21、的數(shù)字化、多功能化已經(jīng)成為現(xiàn)在時鐘生產(chǎn)研究的主導(dǎo)設(shè)計方向。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。根據(jù)這種實際情況，設(shè)計了一個單片機多功能定時系統(tǒng)[15]，它可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器對多路電器進行控制，同時又可以進行時鐘校準(zhǔn)和定點鬧鐘，可以任意設(shè)置時間。這種具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動，擴大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。因此，研究數(shù)

22、字時鐘及擴大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實的意義。</p><p>　　1.3 數(shù)字時鐘的應(yīng)用及發(fā)展前景</p><p>　　數(shù)字時鐘具有走時準(zhǔn)確，一鐘多用等特點，在生活中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。雖然現(xiàn)在市場上已有現(xiàn)成的電子鐘集成電路芯片出售，價格便宜、使用也方便，但是人們對電子產(chǎn)品的應(yīng)用要求越來越高，數(shù)字鐘不但可以顯示當(dāng)前的時間，而且可以顯示日期、農(nóng)歷 、以及星期等，給人們的生活帶來了方便。另外數(shù)字

23、鐘還具備秒表和鬧鐘的功能，且鬧鐘鈴聲可自選，使一款電子鐘具備了多媒體的色彩。</p><p>　　時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。數(shù)字時鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇院、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的

24、方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使電子時鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域[2]。</p><p>　　數(shù)字時鐘[10]是采用單片機原理實現(xiàn)對時、分、秒，數(shù)字顯示及到時提醒的計時裝置,廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠遠超過

25、老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的，所以數(shù)字時鐘有很大的發(fā)展前景。</p><p>　　1.4 課題的研究內(nèi)容及技術(shù)要求</p><p>　　數(shù)字時鐘是采用單片機原理實現(xiàn)對“時”、“

26、分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠遠超過老式機械鐘的計時裝置,廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠遠超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的，所以數(shù)字時鐘有很大的發(fā)展前景。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀數(shù)快、時間準(zhǔn)確顯示到秒

27、。而機械式的依賴于晶體震蕩器，可能會導(dǎo)致誤差。</p><p>　　數(shù)字時鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字時鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。目前，數(shù)字時鐘的功能越來越強，并且有多種專門的大規(guī)模集成電路可供選擇。</p><p><

28、b>　　2.系統(tǒng)的初步設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計目的</b></p><p>　　設(shè)計一種多功能數(shù)字鐘，該數(shù)字鐘具有基本功能和擴展功能兩部分。其中，基本功能部分的有準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間和校時功能。在計時出現(xiàn)誤差時電路還可以進行校時和校分，為了使電路簡單所設(shè)計的電路不具備校秒的功能。并且要用數(shù)碼管顯示時、分

29、、秒，各位均為兩位顯示，擴展部分要有相應(yīng)的響應(yīng)電路。</p><p><b>　　2.2設(shè)計要求</b></p><p>　　具體要求：實現(xiàn)24小時的時鐘顯示、校準(zhǔn)等功能。</p><p>　?。?）顯示功能：具有“時”、“分”、“秒”的數(shù)字顯示（“時”從0~23，分0~59，秒0~59）。</p><p>　　（2）復(fù)

30、位功能：當(dāng)數(shù)字時鐘有偏差時，可以通過手動的方式使其恢復(fù)初始零狀態(tài)。</p><p>　?。?）可以根據(jù)個人設(shè)想，適當(dāng)?shù)奶砑悠渌δ堋?lt;/p><p><b>　　2.3.方案論證</b></p><p><b>　　2.3.1計時方案</b></p><p>　　數(shù)字鐘既可以通過純硬件實現(xiàn)，也可以通

31、過軟硬結(jié)合實現(xiàn)，根據(jù)電子時鐘的核心部件——秒信號的產(chǎn)生原理，通常有三鐘形式：</p><p>　　（1） 用NE555時基電路的形式</p><p>　　采用NE555時基電路或其他震蕩電路產(chǎn)生秒脈沖信號，作為秒加法電路的時鐘信號或微處理器的外部中斷輸入信號，可構(gòu)成電子時鐘。由555構(gòu)成的秒脈沖發(fā)生器電路如圖2-1所示。輸出的脈沖信號V0的頻率F=1.443/（RA+2RB）×C

32、,可通過調(diào)節(jié)這3個參數(shù),使輸V0的頻率為精確的1Hz[3]。</p><p>　　圖2-1： 555構(gòu)成的秒脈沖發(fā)生器電路</p><p>　　利用555多諧振蕩器，優(yōu)點：555內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差</p><p>　　分電路形式，它的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。缺點：要精確</p><p>　　輸出1Hz脈沖，對電

33、容和電阻的數(shù)值精度要求很高，所以輸出脈沖既不夠準(zhǔn)確</p><p><b>　　也不夠穩(wěn)定。 </b></p><p>　?。?） 采用石英鐘專用芯片的實現(xiàn)形式</p><p>　　采用石英鐘專用計時芯片實現(xiàn)的電子鐘，具有實現(xiàn)簡單、計時精度高的特點。石英計時芯片（簡稱“機芯”）比較多，常見的有STP5512F、SM5546A和D60400等[4

34、]?，F(xiàn)基于5512F的2秒輸出信號作為秒加法電路的計時脈沖，可實現(xiàn)電子時鐘。5512F的引腳如圖2-2所示。</p><p>　　其中，引腳7、8為外接晶振及振蕩電路，引腳1接電源正極，電源為1.5伏，引腳3、4原為指針用步進電機線圈的輸出驅(qū)動端，這里可用3腳作為脈沖輸出，頻率決定于外接晶振的頻率。</p><p>　?。?） 采用基于單片機的實現(xiàn)形式</p><p&g

35、t;　　利用單片機的智能性，可方便的實現(xiàn)具有智能數(shù)字鐘的設(shè)計。而且，微處理系統(tǒng)具有時鐘振蕩系統(tǒng)，利用系統(tǒng)時鐘并借助微處理器的定時/計數(shù)器功能可以實現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。本設(shè)計采用AT89C2051單片機設(shè)計。</p><p>　　由于考慮成本問題，最終選擇方案三最為合適。</p><p>　　2.3.2.顯示方案</p><p>　　對于實時時鐘而言，顯示顯然是另一個重要

36、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/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(fù)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(dāng)然當(dāng)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。</

37、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(wù)的情況下可以采用。</p><p>　　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>　　2.4.系統(tǒng)框圖</b></p><p>

38、<b>　　圖2-4 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　說明：系統(tǒng)由STC89C52、LED 數(shù)碼管、按鍵等部分構(gòu)成，能實現(xiàn)時間的調(diào)整、定時時間的設(shè)定，輸出等功能。系統(tǒng)的功能選擇由暫停和開始鍵完成。其中暫停為時間校對，定時器調(diào)整功能鍵，按暫停進入調(diào)整狀態(tài)。當(dāng)按下暫停鍵后，可以按下數(shù)字鍵調(diào)節(jié)當(dāng)前時間；開始鍵為退出調(diào)整模式，當(dāng)按下此按鍵時，時鐘從設(shè)置好的時間處正常運行；當(dāng)系統(tǒng)超出設(shè)置的24:

39、00時，將自動從00:00開始運行，直到暫停鍵按下為止。</p><p><b>　　3.系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機中央處理系統(tǒng)的方案設(shè)計，選用STC89C52單片機作為中央處理器，該單片機除了擁有MCS-51系列單片機的所有優(yōu)點外，內(nèi)部還具有8K的在系統(tǒng)可編程FLASH存儲器，

40、低功耗的空閑和掉電模式，極大的降低了電路的功耗，還包含了定時器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器等硬件，其硬件能符合整個控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲器芯片和定時器件，方便地構(gòu)成一個最小系統(tǒng)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強，性價比高。</p><p>　　本系統(tǒng)采用STC89C52作為核心的控制芯片，用緊鎖座安裝單片機方便更換，具體芯片的外部引腳圖3.1所示：</p><p><b>

41、　　圖3.1</b></p><p><b>　　3.2 晶振電路</b></p><p>　　系統(tǒng)利用晶體振蕩器作為時鐘電路，根據(jù)晶振的不同使用要求及特點，通常分為以下幾類：普通晶振、溫補晶振、壓控晶振、溫控晶振等。安裝晶振時，應(yīng)根據(jù)其引腳功能標(biāo)識與應(yīng)用電路應(yīng)連接，避免電源引線與輸出引腳相接輸出。 </p><p>　　本設(shè)計晶振

42、電路采用12M的晶振。晶振的作用是給單片機正常工作提供穩(wěn)定的時鐘信號。單片機的晶振并不是只能用12M，只要不超過20M就行，在準(zhǔn)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20-40pF之間，這里連接的是30pF的電容。</p><p><b>　　3.3復(fù)位

43、電路</b></p><p><b>　　圖3.3復(fù)位電路</b></p><p>　　智能系統(tǒng)一般應(yīng)有手動或上電復(fù)位電路。復(fù)位電路的實現(xiàn)通常有兩種形式：即專用µp監(jiān)控電路和RC復(fù)位電路。前者電路實現(xiàn)簡單，成本低，但復(fù)位可靠性相對較低；后者成本較高，但復(fù)位可靠性高，尤其是高可靠重復(fù)復(fù)位。對于復(fù)位要求高，并對電源電壓進行監(jiān)視的場合，大多采用這種方式

44、。</p><p>　　本設(shè)計采用上電按鈕復(fù)位電路：首先經(jīng)過上電復(fù)位，當(dāng)按下按鍵時，RST直接與VCC相連，為高電平形成復(fù)位，同時電解電容被電路放電；按鍵松開時，VCC對電容充電，充電電流在電阻上，RST依然為高電平，仍然是復(fù)位，充電完成后，電容相當(dāng)于開路，RST為低電平，單片機芯片正常工作。其中電阻R2決定了電容充電的時間，R2越大則充電時間長，復(fù)位信號從VCC回落到0V的時間也長。</p>&l

45、t;p>　　3.4 數(shù)碼顯示電路</p><p>　　3.4.1 LED的選擇</p><p>　　單片機I/O的應(yīng)用最典型的是通過I/O口與7段LED數(shù)碼管構(gòu)成顯示電路，7段LED數(shù)碼管，在一定形狀的絕緣材料上，利用單只LED組合排列成“8”字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點亮相應(yīng)的點劃來顯示出0-9的數(shù)字。LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性

46、，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外 ，編程方法也是不同的。下圖3-10陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 </p><p>　　將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽極連在一起即為共陽式。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應(yīng)段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。當(dāng)然，LED的電

47、流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。假如我們將"b"和"c"段接上正電源，其它端接地或懸空，那么"b"和"c"段發(fā)光，此時，數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字“1”。而將"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正電源，其它引腳懸空，此時數(shù)碼管將顯示“2”。其它字

48、符的顯示原理類同。</p><p>　　圖3-5 數(shù)碼管電路</p><p>　　用單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制LED，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時再傳送一次新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間；動態(tài)顯示需要CPU時刻

49、對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時間多。</p><p>　　這兩種顯示方式各有利弊：動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間較多，但是用的硬件少，能節(jié)省線路板的空間。動態(tài)掃描顯示接口是單片機種應(yīng)用最廣泛的一種顯示方式。其接口電路是把所有的LED顯示器的8個筆畫段A～G、DP的同名端連在一起，而每一個數(shù)碼管的公共端COM是各自獨立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收

50、到相同的字形碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于COM端，而這一端由I/O控制的，可以自行決定何時顯示哪一位了。而所謂動態(tài)掃描就是指我們采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的COM端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間是極為短暫的，約1ms左右，但是由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光余暉效應(yīng)，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。</p>

51、<p>　　靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的硬件較多，但是編程相對于動態(tài)顯示比較簡單，本設(shè)計采用的是靜態(tài)顯示方案。</p><p>　　3.4.2 LED的驅(qū)動和顯示</p><p>　　單片機對LED數(shù)碼管的驅(qū)動方法可以分為串行和并行兩種，分別適用于不同的使用場合，兩者的硬件電路和程序區(qū)別也很大。</p>

52、<p>　　并行驅(qū)動：在一般情況下，單片機使用并行驅(qū)動的方式進行LED的顯示。并行驅(qū)動的結(jié)構(gòu)較簡單，并且非常適用于說明地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用的情況。</p><p>　　LED并行驅(qū)動的電路原理圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖 3.4最終的顯示原理圖</p><p>　　圖中顯示的是使用STC89C52與LED顯示器的接口，STC89C52的P10

53、～P17作為段選碼口，經(jīng)過74HC573驅(qū)動與LED的段相連；STC89C52的P10～P15作為位選碼口，經(jīng)過74HC573驅(qū)動與LED的位相連。圖中的P2.6作為74HC573的段選信號，P2.7作為74HC573的位選信號。</p><p><b>　　3.5 按鍵電路</b></p><p>　　按鍵電路由12個輕觸開關(guān)組成，如圖2.5所示。按鍵用來調(diào)整時間

54、，其兩端分別接到單片機的端口，構(gòu)成3*4的矩陣鍵盤，當(dāng)按下按鍵時，通過鍵盤掃描程序就可以知道哪個按鍵按下，從而執(zhí)行相應(yīng)的程序段。</p><p><b>　　圖3.5按鍵電路</b></p><p>　　鍵盤的操作，無論是按鍵或鍵盤都是利用機械觸點的合、斷作用。一個電壓信號通過機械觸點的閉合、斷開過程。由于機械觸點的彈性作用，在閉合及斷開瞬間均有抖動過程，會出現(xiàn)一系列

55、負脈沖。抖動時間的長短，與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為5—10ms。</p><p>　　一組按鍵或鍵盤都要通過I/O口線查詢按鍵的開關(guān)狀態(tài)。且獨立式按鍵電路配置靈活，</p><p>　　軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較時，I/O口線浪費較大。</p><p><b>　　3.6校準(zhǔn)電路 </b></p>

56、<p>　　數(shù)字鐘應(yīng)具有分校正和時校正功能，因此，應(yīng)截斷分個位和時個位的直接計數(shù)通路，并采用正常計時信號與校正信號可以隨時切換的電路接入其中。校正信號可直接取自信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號；輸出端則與分或時個位計時輸入端相連。</p><p>　　當(dāng)開關(guān)打到一端時，正常輸入信號可以順利通過，故校時電路處于正常計時狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)打到一端時，信號產(chǎn)生校時電路處于校時狀態(tài)。</p><p>

57、<b>　　4.系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1主程序流程圖如下：</p><p><b>　　控制過程描述：</b></p><p>　　首先設(shè)置好單片機的初始模式，打開定時器0，用定時器0產(chǎn)生秒信號，程序正常運行，當(dāng)秒信號達到60時，分信號自動加1，秒信號清0,；當(dāng)分信號到達60時，時信號自動加1，分信

58、號清0；當(dāng)時信號到達24時，時、分、秒信號全部清0從頭開始運行。</p><p>　　同時，當(dāng)運行中檢測到有暫停鍵按下，此時計數(shù)立即暫停，等待輸入數(shù)字鍵，調(diào)節(jié)當(dāng)前時間，取數(shù)字鍵前6個的鍵值作為設(shè)置的時間，然后等待開始鍵按下繼續(xù)運行</p><p>　　4.2按鍵流程圖如下：</p><p><b>　　圖4.2案件流程圖</b></p&g

59、t;<p><b>　　控制過程描述：</b></p><p>　　首先應(yīng)先按下暫停鍵，按鍵的功能才能啟動，然后按下一個數(shù)字鍵調(diào)節(jié)第一個數(shù)碼管時間，第一個數(shù)碼管代表小時的十位數(shù)，只能設(shè)置為0、1、2，當(dāng)?shù)谝粋€鍵值是0或1時，第二個鍵值可以在0~9之間任意選擇；當(dāng)?shù)谝粋€鍵值是2時，第二個鍵值必須在0~4之間選擇；第三個鍵值代表分鐘的十位只能在0~5內(nèi)選擇，第四個鍵值可在0~9內(nèi)選

60、擇；第5個鍵值代表秒的十位，可在0~5內(nèi)選擇，第6個鍵值可在0~9內(nèi)選擇。選擇結(jié)束后等待開始鍵按下，正常運行。</p><p><b>　　5.綜合調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1秒信號的測試</b></p><p>　　用數(shù)字秒表測設(shè)定時間內(nèi)數(shù)字時鐘的計數(shù)個數(shù)，每個計數(shù)值代表1S，結(jié)果如下：</p&

61、gt;<p><b>　　誤差分析：</b></p><p>　　測試時間為20s時：error=20-20/20=0,此時無誤差</p><p>　　測試時間為40s時：error=40-((40+39+39)/3)/40=0.017</p><p>　　測試時間為20s時：error=60-59/60=0.017</p&

62、gt;<p>　　綜上：信號的誤差很小，秒信號符合設(shè)計要求。</p><p>　　5.2 時間設(shè)置功能的測試</p><p>　　圖5.1 圖5.2</p><p>　　圖5.3

63、 圖5.4</p><p>　　說明：數(shù)字時鐘開機后如圖4.1所示從00:00:00開始運行，當(dāng)按下暫停鍵并依次按下鍵值為1,2,5,9,5,9設(shè)置時間為12:59:59，如圖4.2所示；當(dāng)按下開始鍵后，從12:59:59處開始運行如圖4.3所示；當(dāng)達到23:59:59時自動從圖4.3變?yōu)閳D4.1所示的時間。</p><p>　　綜上：本設(shè)計滿足要求，能夠

64、實現(xiàn)數(shù)字時鐘的完整功能。</p><p>　　由電路各個部分的子電路構(gòu)成的各個部分的功能，再由數(shù)字時鐘的系統(tǒng)原理框圖，可以清楚的知道了總體的電路情況。</p><p>　　由總圖可以看出和清楚的整個數(shù)字時鐘的總體工作原理和整個工作過程：</p><p>　　由555和RC構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生的秒脈沖信號，進入60進制的“秒”計時，“秒”的分位進入60進制的“分”計時，由

65、分的“時”進位進入24進制的“時”計時。</p><p>　　在電路中，還有由門電路和開關(guān)構(gòu)成的校時電路對電路的“時”，“分”進行校時，得到正確的時間。</p><p><b>　　6.總結(jié)</b></p><p>　　轉(zhuǎn)眼間，為期四周的課程設(shè)計就結(jié)束了。通過這四周的課程設(shè)計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到較大提高。</p>

66、;<p>　　課程設(shè)計的過程中，由于對理論掌握的不熟練，或者是操作過程中發(fā)生失誤，都會導(dǎo)致最后結(jié)果出不來。至善至美，是人類永恒的追求。但是，不從忘卻“金無足赤，人無完人”，我們換種思維方式，去惡亦是至善，改錯亦為至美。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。</p><p>　　對我們自動化專業(yè)的本科生來說，

67、實際能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這種實際能力的培養(yǎng)單靠課堂教學(xué)是遠遠不夠的，必須從課堂走向?qū)嵺`。這也是一次預(yù)演和準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計工作。通過課程設(shè)計，讓我們找出自身狀況與實際需要的差距，并在以后的學(xué)習(xí)期間及時補充相關(guān)知識，為求職與正式工作做好充分的知識、能力準(zhǔn)備，從而縮短從校園走向社會的心理轉(zhuǎn)型期。</p><p>　　通過課程設(shè)計，我更加明白了一個真理，“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。課程設(shè)計達到了專業(yè)學(xué)習(xí)的預(yù)期目的。課程設(shè)

68、計之后，我們普遍感到不僅實際動手能力有所提高，更重要的是通過對設(shè)計過程的了解，進一步激發(fā)了我們對專業(yè)知識的興趣，并能結(jié)合實際存在的問題在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)進行更深入的學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 謝自美．電子線路設(shè)計·實驗·測試[M]．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1992.</p><

69、p>　　[2] 何立民．單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.</p><p>　　[3] 樓然笛．單片機開發(fā)[M]．北京：人民郵電出版社，1994.[4] 付家才．單片機控制工程實踐技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2004.3.[5] 李光才．單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社2004.</p><p>　　[6]

70、 朱定華．單片機原理及接口技術(shù)實驗[M]．北京：北方交通大學(xué)出版社2002.11.</p><p>　　[7] 劉湘濤．江世明．單片機原理與應(yīng)用[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2006.</p><p>　　[8] 李廣弟,單片機基礎(chǔ),北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001</p><p>　　[9] 李朝青.單片機原理機接口技術(shù)[M],北京航空航天大學(xué)出版社

71、2005.1[10] 靳達.單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實力導(dǎo)航[M],人民郵電出版社2003.10</p><p>　　[11] 沈紅衛(wèi).基于單片機的智能系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[M]，電子工業(yè)出版社2005.1</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本課題在選題及進行過程中得到張老師的悉心指導(dǎo)。論文行文過程中，張老師多次幫助我分析思路

72、，開拓視角。張老師嚴謹求實的治學(xué)態(tài)度，踏實堅韌的工作精神，將使我終生受益。在此，謹向張老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。經(jīng)過一個月的時間，課程設(shè)計按照預(yù)期完成了，由于本人的知識水平有限，論文和設(shè)計中有遺漏和缺陷的地方懇請指正。</p><p>　　感謝老師給了我莫大的幫助，在他悉心的指導(dǎo)和嚴格的要求下，作品和論文順利完成了。論文從選題和最終完成，凝結(jié)著導(dǎo)師的辛勤的汗水，他不辭勞苦的教導(dǎo)、嚴謹?shù)淖黠L(fēng)使我終生受益。在此

73、設(shè)計完成之際，謹向?qū)熀退袔椭^我的老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。</p><p>　　附錄：數(shù)字時鐘設(shè)計程序</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　#include<math.h></p>

74、<p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit rs=P2^0;</p><p>　　sbit rw=P2^1;</p><p>　　sbit en=P2^2;</p><p>　　sbi

75、t reset=P1^5;</p><p>　　sbit sclk=P1^6;</p><p>　　sbit io=P1^7;</p><p>　　sbit DQ=P3^0;</p><p>　　uint tvalue;</p><p>　　uchar tflag;</p><p>　　uns

76、igned int disdata[4];</p><p>　　unsigned char led_seg[10]</p><p>　　={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//顯示段碼</p><p>　　uchar str1[]={"date: "};</p>

77、<p>　　uchar str2[]={"time: "};</p><p>　　uchar init[]={0x00,0x10,0x16,0x05,0x08,0x03,0x09};//秒，分，時 </p><p>　　void delay()</p><p><b>　　{</b></p><

78、p><b>　　uchar j;</b></p><p>　　for(j=250;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void en_toggle()</p><p><b>　　{</b></p><

79、p><b>　　en=0;</b></p><p>　　//_nop_();</p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　en=1;</b></p><p><b>　　delay();</b></p>

80、;<p>　　// _nop_();</p><p><b>　　en=0;</b></p><p>　　} //注意必須加延時，否則會出問題的</p><p>　　void is_ready()</p><p><b>　　{</b></p>&

81、lt;p>　　P0=0x00;//設(shè)置為輸入口 //注意：現(xiàn)實中應(yīng)該送0xff</p><p><b>　　rs=0;</b></p><p><b>　　rw=1;</b></p><p><b>　　en=1;</b></p><p>　　while(P0&0

82、x80);</p><p><b>　　en=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_cmd(uchar cmd)//寫指令//</p><p><b>　　{</b></p><p>　　is_r

83、eady();</p><p><b>　　rs=0;</b></p><p><b>　　rw=0;</b></p><p><b>　　P0=cmd;</b></p><p>　　en_toggle();</p><p><b>　　_no

84、p_();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_data(uchar indata)//寫數(shù)據(jù)//</p><p><b>　　{</b></p><p>　　is_ready();</p><p><b

85、>　　rs=1;</b></p><p><b>　　rw=0;</b></p><p>　　P0=indata;</p><p>　　en_toggle();</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　}&

86、lt;/b></p><p>　　void write_str(uchar addr,uchar *p)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i; </b></p><p>　　write_cmd(addr);</p><p>

87、;　　while(p[i]!='\0')</p><p>　　{write_data(p[i]);</p><p><b>　　i++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p&g

88、t;　　void write_position(uchar row,uchar col)</p><p><b>　　{uchar p;</b></p><p>　　if(row==1)</p><p>　　{p=0x80+col-1;</p><p>　　write_cmd(p);}</p><p&

89、gt;<b>　　else</b></p><p>　　{p=0xc0+col-1;</p><p>　　write_cmd(p);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init_

90、lcd()//初始化//</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_cmd(0x38);</p><p>　　write_cmd(0x0c);</p><p>　　write_cmd(0x06);</p><p>　　write_cmd(0x01);//清屏幕<

91、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_byte(uchar inbyte)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=8;i>

92、0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　sclk=0; //寫的時候低電平改變數(shù)據(jù)</p><p>　　if(inbyte&0x01)</p><p><b>　　io=1;</b></p><p><b>　　else

93、</b></p><p><b>　　io=0; </b></p><p>　　sclk=1; //寫的時候高電平，把數(shù)據(jù)寫入ds1302</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　inbyte=inbyte>>1;</p>&

94、lt;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void wr_com(unsigned char com)//寫指令//</p><p>　　{ is_ready();</p><p><b>　　rs=0;</b><

95、/p><p><b>　　rw=0;</b></p><p><b>　　P0=com;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　en=1;</b></p><p><b>　

96、　delay();</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void wr_dat(unsigned char dat)//寫數(shù)據(jù)//</p><p>　　{ delay();</p><p&

97、gt;<b>　　rs=1;</b></p><p><b>　　rw=0;</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p><b>　　P0=dat;</b></p><p>　　en_toggle();</p>&

98、lt;p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(unsigned char *p)//顯示//</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(*p!='

99、\0')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　wr_dat(*p);</p><p><b>　　p++;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b

100、></p><p><b>　　}</b></p><p>　　init_play()//初始化顯示//</p><p>　　{ init_lcd();</p><p>　　wr_com(0x80);</p><p>　　display(str1);</p><p>

101、　　wr_com(0xc0);</p><p>　　display(str2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//注意點：sclk的上升沿輸入數(shù)據(jù)，sclk的下跳沿輸出數(shù)據(jù)</p><p>　　//讀寫時都是從第0位開始</p><p>　　uchar read_b

102、yte() //sclk的下跳沿讀數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,temp=0; </p><p>　　io=1; //設(shè)置為輸入口</p><p>　　for(i=7;i>0;i--)</p><p><b>　

103、　{</b></p><p><b>　　sclk=0;</b></p><p><b>　　if(io==1)</b></p><p>　　temp=temp|0x80;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　t

104、emp=temp&0x7f;</p><p>　　sclk=1; //產(chǎn)生下跳沿</p><p>　　temp=temp>>1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return (temp);</p><p><b>　　}<

105、;/b></p><p>　　void write_ds1302(uchar cmd,uchar indata)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　reset=1;</b></p><p>　　write_byte(cmd);</p><p

106、>　　write_byte(indata);</p><p><b>　　reset=0;</b></p><p><b>　　sclk=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar read_ds1302(uchar addr)&

107、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar backdata;</p><p><b>　　reset=1;</b></p><p>　　write_byte(addr);</p><p>　　backdata=read_byte();//先寫地址

108、，然后讀數(shù)據(jù)</p><p><b>　　reset=0;</b></p><p><b>　　sclk=0;</b></p><p>　　return (backdata);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//------

109、------設(shè)置初始時間-------------------</p><p>　　void set_ds1302(uchar addr,uchar *p,uchar n)//寫入n個數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_ds1302(0x8e,0x00);//寫控制字，允許寫操作</p>

110、<p>　　for(;n>0;n--)</p><p>　　{write_ds1302(addr,*p);</p><p><b>　　p++;</b></p><p>　　addr=addr+2;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　

111、write_ds1302(0x8e,0x80);//寫保護，不允許寫</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//----------- 讀取當(dāng)前時間-------------------</p><p>　　void read_nowtime(uchar addr,uchar *p,uchar n)</p>

112、<p><b>　　{</b></p><p>　　for(;n>0;n--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　*p=read_ds1302(addr);</p><p><b>　　p++;</b></p><p

113、>　　addr=addr+2;</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init_ds1302()</p><p><b>　　{</b></p><p><b

114、>　　reset=0;</b></p><p><b>　　sclk=0;</b></p><p>　　write_ds1302(0x80,0x00);//寫控制字，允許寫</p><p>　　write_ds1302(0x90,0x00); </p><p><b>　　}</b>

115、;</p><p>　　//-----------ds1302模塊結(jié)束-------------------</p><p>　　/******************************ds18b20*******************************/</p><p>　　void delay_18B20(unsigned int i)//延時1微

116、秒//</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(i--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ds1820rst() /*ds1820復(fù)位*/</p><p>　　{ unsigned char x=0;&

117、lt;/p><p>　　DQ = 1; //DQ復(fù)位</p><p>　　delay_18B20(2); //延時</p><p>　　DQ = 0; //DQ拉低//</p><p>　　delay_18B20(50); //精確延時大于480us//</p><p>　　DQ = 1

118、; //拉高//</p><p>　　delay_18B20(20); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　uchar ds1820rd() /*讀數(shù)據(jù)*/</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsi

119、gned char i=0;</p><p>　　unsigned char dat = 0;</p><p>　　for (i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　DQ = 0; //給脈沖信號//</p><p><b>　　

120、dat>>=1;</b></p><p>　　DQ = 1; //給脈沖信號//</p><p><b>　　if(DQ)</b></p><p>　　dat|=0x80;</p><p>　　delay_18B20(5);</p><p><b>　　}<

121、/b></p><p>　　return(dat);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數(shù)據(jù)*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char

122、i=0;</p><p>　　for (i=8; i>0; i--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　DQ = 0;</b></p><p>　　DQ = wdata&0x01;</p><p>　　delay_18B20(5

123、);</p><p><b>　　DQ = 1;</b></p><p>　　wdata>>=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　read_temp()</p>

124、<p><b>　　{</b></p><p>　　uchar a,b;</p><p>　　ds1820rst(); </p><p>　　ds1820wr(0xcc);</p><p>　　ds1820wr(0x44);</p><p>　　ds1820rst();

125、 </p><p>　　ds1820wr(0xcc); </p><p>　　ds1820wr(0xbe); </p><p>　　a=ds1820rd();</p><p>　　b=ds1820rd();</p><p><b>　　tvalue=b;</b></p><p&

126、gt;　　tvalue<<=8;</p><p>　　tvalue=tvalue|a;</p><p>　　if(tvalue<0x0fff)</p><p>　　tflag=0; </p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　

127、{</b></p><p>　　tvalue=~tvalue+1; </p><p><b>　　tflag=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　tvalue*=6.25;</p><p>　　return(tvalue);