LED显示电子时钟

一、硬件设计及说明

1、原理图设计

时钟控制部分原理图如图1所示

图1 时钟控制部分原理图

时钟显示部分原理图如图2所示

图2 时钟显示部分原理图

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，它具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

本电子时钟设计具有最简单的计时功能及调整时间的功能。基于AT89C52芯片和LED 数码管为核心，辅以必要的电路，并以C语言程序设计为基础,构成一个简单的单片机数字电子时钟。通过数码管能够准确显示时间，并且可以通过按键进行校时，连接P3.2口的按钮(H按钮)可以进行小时调整，连接P3.3口的按钮(M按钮)可以进行分钟调整。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。

该电路数码管的位选由P2口控制；数码管的显示代码由P0口传送；调整时间按键接单片机的P3.2和P3.3引脚;按键的扫描原理就是首先P3高四位送高电平，判断低四位的电平，如有高电平表明有按键按下，读取哪个键按下，接着P3口低四位接低电平，高四位接高电平，读取按键。

2、PCB设计

LED显示电子时钟PCB图如图3所示

图3 LED显示电子时钟PCB图

二、软件设计及说明

用编程软件Keil uVision3编写测试程序，程序流程图如图4，系统程序的具体代码见附录2。

图4 程序流程图

三、系统测试过程

1、测试仪器

计算机时钟

2、测试方法

把时钟电路与计算机时钟进行对时，计算机时钟每走三十秒就与时钟电路时间进行比较，并将两者的结果进行列表对比，结果见表1所示：

表1 测试结果分析表

2.5秒，本电路采用的是12MHz的石英晶体振荡器，通过以下计算：

晶振周期=1s/12MHz=1Mus/12MHz=1/12us

单片机机器周期=12*1/12us=1us

需要实现计时1秒，需要1000000/1=1000000个机器周期如果设置定时器初值为0x9C(即156D)，则每256-156=100个机器周期触发一次定时中断，如此中断10000次，正好为1000000个机器周期。这样就不会存在误差，但指令的执行

需要一定的时间，这就导致了时间上存在的误差。

四、总结

本次设计锻炼了我们理解问题、分析问题、解决问题的能力。使我们学会有效查找文献和筛选对设计有用文献的方法。在设计的过程中，吸取了很多前人的设计理念。这些文献资料为设计的成功提供了理论和实践的指导。在学习新知识的同时，把课程中学到的理论知识很好的运用到实际设计中来，增强了动手能力和系统开发研制能力。

五、附录

附录一：系统元器件清单

表1 系统元器件清单

#include //定义8051寄存器的头文件

#include //调用库函数

unsigned char data dis_digit; //定义无符号字符数据变量

unsigned char key_s, key_v;

unsigned char code dis_code[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, // 0, 1, 2, 3

0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0xff}; // 4, 5, 6, 7, 8, 9 ,off unsigned char data dis_buf[8]; //定义无符号数组

unsigned char data dis_index;

unsigned char hour,min,sec; //定义无符号时、分、秒变量

unsigned char sec100;

sbit K1 = P3^2; //声明位变量

sbit K2 = P3^3;

bit scan_key();

void proc_key();

void inc_sec();

void inc_min();

void inc_hour();

void display();

void delayms(unsigned char ms);

main(void)

{ P0 = 0xff; //清除数码管

P2 = 0xff;

TMOD = 0x11; // 定时器0, 1工作模式1, 16位定时方式TH1 = 0xdc;

TL1 = 0;

TH0 = 0xFC;

TL0 = 0x17;

hour = 12; //写入数据，小时显示为12

min = 00; //分钟显示为00

sec = 00; //秒显示为00

sec100 = 0;

dis_buf[0] = dis_code[hour / 10]; // 时十位

dis_buf[1] = dis_code[hour % 10]; // 时个位

dis_buf[3] = dis_code[min / 10]; // 分十位

dis_buf[4] = dis_code[min % 10]; // 分个位

dis_buf[6] = dis_code[sec / 10]; // 秒十位

dis_buf[7] = dis_code[sec % 10]; // 秒个位

dis_buf[2] = 0xbf; // 显示"-"

dis_buf[5] = 0xbf; // 显示"-"

dis_digit = 0xfe;

dis_index = 0;

TCON = 0x01;

IE = 0x8a; // 使能timer0,1 中断

TR0 = 1;

TR1 = 1;

key_v = 0x03;

while(1) //无尽循环

{if(scan_key()) //选择语句

{delayms(10);

if(scan_key())

{key_v = key_s;

proc_key();

}

}

}

}

bit scan_key()

{key_s = 0x00;

key_s |= K2;

key_s <<= 1;

key_s |= K1;

return(key_s ^ key_v);

}

void proc_key()

{EA = 0;

if((key_v & 0x01) == 0) // K1

{inc_hour();

}

else if((key_v & 0x02) == 0) // K2

{min++;

if(min > 59)

{min = 0;

}

dis_buf[3] = dis_code[min / 10]; // 分十位

dis_buf[4] = dis_code[min % 10]; // 分个位

}

EA = 1;

}

void timer0() interrupt 1 // 定时器0中断服务程序, 用于数码管的动态扫描

// dis_buf 显于缓冲区基地址

{TH0 = 0xfc;

TL0 = 0x17;

P2 = 0xff; // 先关闭所有数码管

P0 = dis_buf[dis_index]; // 显示代码传送到P0口

P2 = dis_digit; // dis_digit 位选通值, 传送到P2口用于选通当前数码管的数值, 如等于0xfe时,选通P2.0口数码管

dis_digit = _crol_(dis_digit,1); // 位选通值左移, 下次中断时选通下一位数码管 dis_index++; // dis_index 显示索引, 用于标识当前显示的数码管和缓冲区的偏移量

dis_index &= 0x07; // 8个数码管全部扫描完一遍之后，再回到第一个开始下一次扫描

}

void timer1() interrupt 3 //中断函数

{TH1 = 0xdc;

sec100++;

if(sec100 >= 100)

{sec100 = 0;

inc_sec();

}

}

void inc_sec() //秒计算函数

{sec++;

if(sec > 59) //若秒显示大于59

{sec = 0; //则秒显示为0

inc_min(); //分钟显示进位

}

dis_buf[6] = dis_code[sec / 10]; // 秒十位

dis_buf[7] = dis_code[sec % 10]; // 秒个位

}

void inc_min() //分钟计算函数

{min++;

if(min > 59) //若分钟显示大于59

{min = 0; //则分钟显示为0

inc_hour(); //小时显示进位

}

dis_buf[3] = dis_code[min / 10]; // 分十位

dis_buf[4] = dis_code[min % 10]; // 分个位

}

void inc_hour() //小时计算函数

{hour++; //

if(hour > 23) //若小时显示大于23

{hour = 0; //则小时显示为0

}

if(hour > 9) dis_buf[0] = dis_code[hour / 10]; // 时十位 else dis_buf[0] = 0xff; // 当小时的十位为0时不显示

dis_buf[1] = dis_code[hour % 10]; // 时个位

}

void delayms(unsigned char ms) // 延时子程序

{unsigned char i; //声明无号元变量i

while(ms--)

{for(i = 0; i < 120; i++); //计数120次

}

}