单片机课程设计电子时钟

湖南工程学院课程设计课程名称单片机原理与应用课题名称电子时钟专业电气工程及其自动化班级电气1005班学号姓名指导教师20133年6月21日201湖南工程学院课程设计任务书课程名称单片机原理与应用课题电子时钟专业班级电气1005班学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期2013年6月7日任务完成日期2013年6月21日设计内容与设计要求设计内容本课题以单片机为核心，利用其定时器和8位数码管，设计一个电子时钟。

要求有以下功能：1、开机时，显示00-00-00的时间开始计时；2、要求有秒，分，时的调节。

3、具有秒表的启动、停止、复位功能。

设计要求1、确定系统设计方案；2、进行系统的硬件设计；3、完成必要的参数计算与元器件选择；4、完成应用程序设计；5、进行单元电路及应用程序的调试；6、写出使用说明书。

主要设计条件1、MCS-51单片机实验操作台1台；2、PC机及单片机调试软件；3、单片机应用系统板1套；4、制作工具1套；5、系统设计所需的元器件。

说明书格式1、封面2、课程设计任务书3、目录4、系统总体方案选择与说明5、系统结构框图与工作原理6、各单元硬件设计说明及计算方法7、软件设计与说明（包括流程图）8、调试结果与必要的调试说明9、使用说明10、程序清单11、总结12、参考文献附录附录A电路原理图附录B源代码评分表进度安排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五、各硬件模块设计第二周星期一、各硬件模块设计星期二、各软件模块设计星期三、各软件模块设计星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩目录第1章总体设计方案选择与说明 (1)1.1设计方案 (1)第2章系统结构框图与工作原理 (2)2.1系统结构框图： (2)2.2系统工作原理 (2)第3章硬件电路设计及说明 (3)3.1键盘接口电路 (3)3.2显示电路 (4)第4章软件设计与说明 (5)4.1初始化子程序 (5)4.2延时子函数 (5)4.3键盘扫描函数 (6)4.4按键服务函数 (6)4.5数码管显示函数 (8)4.6中断服务函数 (10)4.7主程序流程图 (12)第5章调试结果与调试说明 (13)设计总结 (14)参考文献 (15)附录 (16)附录A：设计电路图 (16)附录B：源程序清单 (17)第1章总体设计方案选择与说明1.1设计方案本系统的硬件主要包括单片机芯片、数码管显示、按键开关电路，它的硬件电路如原理图，单片机采用广泛的AT89C51，系统时钟采用12MHz 的晶振，8个数码管显示，小时与分钟、分钟与秒钟之间用短横线间隔，采用共阳极七段式数码管，P0口为段选码输出端与数码管相连，P2口为位选码输出端，分别与数码管阳极相连。

按键开关设定了6个，通过P1口相连。

分别为启动、停止、复位、设置、加、减。

整个系统分为：主程序、数码管显示模块（在本系统中数码管采用软件译码动态显示，在存储器中首先建立一张显示信息的字段码管，显示时，先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码中查出显示所显示的信息的字段码，从P0口将对应的位选码输出，选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓冲区的内容。

）、定时器/计数器T1中断服务程序、按键处理模块（按键处理设置为：在时钟正常显示时，按下【设置】键进入秒表模式，若不按秒表的控制键启动、停止、复位，则在再次按下【设置】键是转入调秒状态，再按进入调分，再按进入调时，再按回到正常显示时钟状态。

否则会直接回到正常状态。

在调秒、调时、调分状态下按下【加】或【减】可进行单个加1或单个减1操作，若按下不松1s后会连续加或连续减。

第2章系统结构框图与工作原理2.1系统结构框图：图2.1系统结构框图2.2系统工作原理利用单片机定时器完成计时功能，定时器1计时中断程序每隔10ms 中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值阀值为100，每中断一次中断计数加1，当加到100时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。

为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。

由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。

第3章硬件电路设计及说明3.1键盘接口电路独立式键盘：独立式键盘中，每个按键占用一根I/O口线，每个按键电路相对独立。

I/O口通过按键与地相连，I/O口有上拉电阻，无键按下时，引脚端为高电平，有键按下时，引脚电平被拉低，I/O口内部有上拉电阻时，外部可不接上拉电阻。

图3.1键盘接口电路图3.2显示电路它的连接方式为7段共阳LED显示器的公共端分别接单片机的P2口。

相应的P0口接LED显示器的a、b、c、d、e、f、g和dp引脚，利用程序进行动态的扫描实现显示功能。

图3.2硬件显示电路图LED数码管的原理与接口：八段LED显示器与单片机的接口比较简单，只要将一个8位并行口与显示器的引脚对应相接即可，由8位并行口输出不同的字节数据，显示出不同的数字或字符。

控制LED显示出不同的数字或字符的8位字节数据称为“段选码”，共阴极LED与共阳极LED的段选码互为补码。

数码管的接口有静态和动态接口两种，静态接口为固定显示方式，无闪烁，其电路可采用一个并行口接一个数码管，数码管的公共端按共阴或共阳分别接地或接电源。

动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示的频率教高时，利用人眼的视觉暂留性，看不出闪烁显示现象，这种显示与要一个接口完成字形码的输出，另一接口完成各数码管的轮流点亮。

第4章软件设计与说明4.1初始化子程序对所用到的存储单元和寄存器单元进行初始化，同时对要使用到的定时器进行清零并赋初始值。

初始化子程序：void InitTimer1(void)//系统初始化函数{TMOD=0x10;//定时器T1,工作方式1TH1=0x0D8;//赋初值TL1=0x0F0;EA=1;//开总中断ET1=1;//开定时器T1中断TR1=1;//开定时器T1}4.2延时子函数void delay1(unsigned int de)//延时函数由于数码管暂留{unsigned int t;for(t=0;t<de;t++);}4.3键盘扫描函数void key_scan()//按键扫描函数{if(key_sr1==1)//第一个按键松开{key_lock1=0;//解锁delay_cnt1=0;//延时计数清零}else if(key_lock1==0)//是否按下,避免重复触发{++delay_cnt1;if(delay_cnt1>cnt_delay_cnt1)//消抖动{delay_cnt1=0;key_lock1=1;//上锁key_sec=1;//触发1号键}}......具体请看附录B源代码}4.4按键服务函数void key_service()//按键服务函数{static unsigned char x=0;//用于连发频率控制变量switch(key_sec){case1://开始键switch(wd_sec){case2://秒表模式start=1;//启动秒表sec_sec=1;//秒表执行标志用于窗口转换选择break;}key_sec=0;break;case2://停止键switch(wd_sec){case2://秒表模式start=0;sec_sec=1;//秒表执行标志用于窗口转换选择break;}key_sec=0;//清除键值break;case3://复位键switch(wd_sec){case2://秒表模式//qing dong miao biaoif(!start)//秒表在停止状态下才允许复位{time_sec=0;time_min=0;timesec=0;}sec_sec=1;//秒表执行标志用于窗口转换选择break;}key_sec=0;//清除键值break;......具体请看附录B源代码}4.5数码管显示函数void display()//显示函数{static unsigned char i;switch(wd_sec)//不同模式(窗口)下给显示缓冲区的值不同{case1://正常显示时间temp[7]=sec%10;temp[6]=sec/10;temp[4]=min%10;temp[3]=min/10;temp[1]=hour%10;temp[0]=hour/10;break;case2://显示秒表模式temp[7]=timesec%10;temp[6]=timesec/10;temp[4]=time_sec%10;temp[3]=time_sec/10;temp[1]=time_min%10;temp[0]=time_min/10;break;case3://时间调整秒temp[4]=min%10;temp[3]=min/10;if(biaozhi)//闪烁标志{temp[7]=sec%10;//显示temp[6]=sec/10;}else{temp[7]=11;//灭temp[6]=11;}temp[1]=hour%10;//分离个位temp[0]=hour/10;//分离十位break;case4://时间调整分......break;case5://时间调整时......break;}delay1(1);//小延时P0=0xff;//关段码P2=0x00;//关位码用于消影delay1(1);//小延时P2=wele[i];//位选控制P0=table[temp[i]];//段选控制delay1(50);//延时视觉暂留if(++i>8)i=0;}4.6中断服务函数void Timer1Interrupt(void)interrupt3//10ms中断函数{static unsigned char time1;TH1=0x0D8;//重新装入初值TL1=0x0F0;if(!(wd_sec==3|wd_sec==4|wd_sec==5)){//时间在调整过程中不允许走时if(++time==100)//一秒时间到{time=0;if(++sec==60)//一分钟时间到{sec=0;if(++min==60)//一小时时间到{min=0;if(++hour==24)//一天时间到{hour=0;}}}}}if(wd_sec==2&&start==1){//秒表开始计时条件(在秒表模式且秒表启动) if(++timesec==100)//1秒时间到{timesec=0;if(++time_sec==60)//1分钟时间到{time_sec=0;time_min++;}}}if(++time1>=25)//时间调整的闪烁标志{time1=0;biaozhi=~biaozhi;}key_scan();//按键扫描}4.4.77主程序流程图图4.1主程序流程图第5章调试结果与调试说明通过proteus7.7SP2仿真，开始后数码管可以正常显示时间，此时按下【设置】键，可切换到秒表模式，在秒表模式下按【启动】键开始计时，最小值为10ms。