【正文】 １ 課程設(shè)計(jì)成果說明書 題 目： 基于 89C51 單片機(jī)多功能時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級： 指 導(dǎo) 教 師 ： 李良兒 浙江海洋學(xué)院教務(wù)處 2021 年 12 月 16 日 ２ 摘 要 本設(shè)計(jì) 是基于 89C51單片機(jī)， 主要以 51單片機(jī)為控 制核心，采用匯編語言進(jìn)行編程。設(shè)計(jì)的 單 片 機(jī) 多 功 能 時(shí) 鐘 系 統(tǒng) 由 1 塊 AT89C51 芯片， 1 個(gè) 7SEG八 位 LED數(shù)碼管， 2塊 74HC244列驅(qū)動(dòng) 及按鍵電路和鬧鈴電路 組成。 具有正常的時(shí)鐘顯示，秒表計(jì)時(shí)和時(shí)鐘校時(shí)等基本功能，同時(shí)發(fā)揮部分的功能也得到了實(shí)現(xiàn)，并且還具有一定的創(chuàng)新功能。 關(guān)鍵詞 單片機(jī) ； 多功能時(shí)鐘 ； AT89C51； 51單片機(jī)； ３ 目 錄 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求 ?????????? ? ?????????? 6 設(shè)計(jì)任務(wù) ?????????????????????????????? 6 主要技術(shù)指標(biāo)和要求 ????????????????????????? 6 二、 引言 ?????????????????????????????????? 6 三、 設(shè)計(jì)方案 ???????????????????????????????? 6 系統(tǒng)方案的選定 ???????????????????????? ??? 6 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 ?????????????????????????? 6 四、系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) ????????????????????????????? 7 系統(tǒng)總電路 ????????????????????????????? 7 顯示器 ??????????????????????????????? 7 按鍵電路 ?????????????????????????????? 7 五、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ????????????????????????????? 8 主程序 ??????????????????????????????? 8 顯示子程序 ????????????????????????????? 8 T0中斷服務(wù)程序 ???????????????????????? 8 T1中斷服務(wù)程序 ??????????????????????????? 9 調(diào)時(shí)功能程序 ???????????????????????????? 9 秒表功能程序 ???????????????????????????? 9 ???????????????????????? 9 六、系統(tǒng)調(diào)試 ???????????????????????????????? 10 硬件調(diào)試 ?????????????????????????????? 10 軟件調(diào)試 ?????????????????????????????? 10 綜合調(diào)試 ?????????????????????????????? 10 七、指標(biāo)測試 ????????????????????????????? ??? 10 測試儀器 ?????????????????????????????? 10 指標(biāo)測試 ?????????????????????????????? 10 八、 設(shè)計(jì) 總 結(jié) ???????????????????????????????? 10 九 、參考文獻(xiàn) ???????????????????????????????? 11 ４ 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求 設(shè)計(jì)任務(wù)： 單片機(jī)多功能時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 。 主要技術(shù)指標(biāo)和要求： 基本要求： （ 1）、能實(shí)現(xiàn)正常的時(shí)鐘功能。分別由 6 個(gè)數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)的時(shí)、分、秒。時(shí)、分后面加小數(shù)點(diǎn)區(qū)分。 （ 2）、能實(shí)現(xiàn)秒表的功能。以 ，顯示范圍在 0—— 秒。有秒表的開始、停止和清零功能。 （ 3）具有時(shí)鐘校時(shí)功能：能對時(shí)、分按實(shí)際時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)校正。 發(fā)揮部分： （ 1）被校時(shí)段有閃爍功能。 （ 2）開機(jī)能顯示班級、學(xué)號等信息，并能滾屏顯示。 創(chuàng)新部分： （ 1） 具有定時(shí)鬧鈴功能。 （ 2）具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。 二 、 引言 單片機(jī) ,是集 CPU ,RAM ,ROM ,計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。自 20 世紀(jì) 70 年代問世以來，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注?？煽啃愿?、靈活性好、開發(fā)較為容易，廣泛應(yīng)用于智能生產(chǎn)和工業(yè)自動(dòng)化上。 51 單片機(jī)通過軟件編程， 在 LED 液晶屏上實(shí)現(xiàn)小時(shí)，分，秒的顯示 ， 經(jīng)過對比測試，發(fā)現(xiàn)計(jì)時(shí)的走時(shí)精度較高，可滿足多種場合的應(yīng)用需求 ，另外上電時(shí)具有滾動(dòng)顯示子程序，可以方便顯示制作日期等信息 。本文詳細(xì)介紹了AT89C51單片機(jī)的基本原理，本文論述了 7SEGMPX6CABLUE液晶屏 和 74HC244緩沖器 的工作原理及其軟件設(shè)計(jì)過程。 三 、 設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)方案的選定 為了實(shí)現(xiàn) LED顯示器的數(shù)字顯示，可以采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法，由于靜態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)鎖存器等硬件，接口比較復(fù)雜，考慮時(shí)鐘顯示只有六位，且系統(tǒng)沒有其他復(fù)雜的處理任務(wù)，所以采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn) LED的顯示。單片機(jī)采用 89C51系列，這樣單片機(jī)就具有足夠的空余硬件資源實(shí)現(xiàn)其他的擴(kuò)充功能。 、系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì)框圖 ５ 四 、 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 圖 單片機(jī)時(shí)鐘硬件仿真電路 單片機(jī)時(shí)鐘硬件仿真電路見圖 。采用單片機(jī) 最小化應(yīng)用設(shè)計(jì)，采用共陽七段 LED顯示器， p0口輸出段碼數(shù)據(jù)， ， p p3口串聯(lián) 16個(gè)按鈕開關(guān)后接led發(fā)光管， 5v 的小峰鳴器用于按鍵發(fā)音及定時(shí)提醒、整點(diǎn)到時(shí)提醒等。為了提醒共陽 LED數(shù)碼管的列掃描驅(qū)動(dòng)電壓，用 74HC244同相驅(qū)動(dòng)器作 LED數(shù)碼管的電源驅(qū)動(dòng)。采用 12MHZ晶振可提高秒計(jì)時(shí)的精準(zhǔn)性。 利用一塊 7SEGMPX8CABLU共陽八位 LED數(shù)碼管作為顯示屏，如下圖 利用七個(gè)開關(guān)分別接控制芯片的 ～ ，分別對應(yīng)所要求的功能 。 ６ 五、 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 主程序的設(shè)計(jì) 主程序流程圖如下圖 本設(shè)計(jì)中計(jì)時(shí)采用定時(shí)器 T0中斷完成，秒表使用定時(shí)器 T1中斷完成，主程序循環(huán)調(diào)用顯示子程序及查鍵，當(dāng)端口有開關(guān)按下時(shí)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)功能程序。 顯示子程序 時(shí)間顯示子程序每次顯示 6個(gè)連續(xù)內(nèi)存單元的十進(jìn)制 BCD碼數(shù)據(jù)，首地址在調(diào)用顯示程序時(shí)先指定。內(nèi)存中 50H～ 55H為鬧鐘定時(shí)單元， 60H～ 65H為秒表計(jì)時(shí)單元， 70H～ 75H為時(shí)鐘顯示單元。由于采用七段共陽 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，顯示用十 進(jìn)制 BCD碼數(shù)據(jù)的對應(yīng)段碼存放在 ROM表中，顯示時(shí)，先取出內(nèi)存地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對應(yīng)的顯示用段碼從 P0口輸出， P2口將對應(yīng)的數(shù)碼管選中供電，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。為了顯示小數(shù)點(diǎn)及“ — ”、“ A”等特殊字符，在開機(jī)顯示班級信息和計(jì)時(shí)使用時(shí)采用不同的顯示子程序。 T0中斷服務(wù)程序 定時(shí)器 T0用于時(shí)間計(jì)時(shí)。定時(shí)溢出中斷周期設(shè)為 50ms，進(jìn)入中斷后先進(jìn)行定時(shí)中斷初值校正，中斷累計(jì) 20 次（即 50ms 20=1s）時(shí)對秒計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加 1 操作。時(shí)鐘計(jì)數(shù)單元地址分別在 70H～ 71H（秒）、 76H～ 77H（分）、 78H～ 79H（時(shí)），最大計(jì)時(shí)值為 23小時(shí) 59分59 秒。 7AH單元內(nèi)存放“熄滅符”數(shù)據(jù)（ 0AH），用于時(shí)間調(diào)整時(shí)的閃爍功能。在計(jì)數(shù)單元中采用十進(jìn)制 BCD碼計(jì)數(shù)，滿 10進(jìn)位， T0中斷計(jì)時(shí)程序執(zhí)行流程見圖 . T1中斷服務(wù)程序 T1 中斷程序用于指示時(shí)間調(diào)整單元數(shù)字的閃亮或秒表計(jì)數(shù)，在時(shí)間調(diào)整狀態(tài)下，每過，將對應(yīng)調(diào)整單元的顯示數(shù)據(jù)換成“熄滅符”數(shù)據(jù)（ 0AH）。這樣在調(diào)整時(shí)間時(shí)，對應(yīng)調(diào)整單元的顯示數(shù)據(jù)會(huì)間隔閃亮。在作秒表計(jì)時(shí)時(shí)，每 10s中斷 1次，計(jì)數(shù)單元加 1， ７ 每 100次為 1s。秒 表計(jì)數(shù)單元地址在 60H～ 61H（ 10毫秒）、 62H～ 63H（秒）、 64H～ 65H（分），最大計(jì)數(shù)值為 99分 。 T1中斷程序流程圖見圖 . 調(diào)時(shí)功能程序 調(diào)時(shí)功能程序的設(shè)計(jì)方法是：按下 ，若按下時(shí)間小于 1s，進(jìn)入省電狀態(tài)（數(shù)碼管不亮，時(shí)鐘不停），否則進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)，等待操作，此時(shí)計(jì)時(shí)器停止走動(dòng)。當(dāng)再按下 按鈕時(shí)，若按下時(shí)間小于 ，則時(shí)間加 1min，若按下時(shí)間大于 ，則進(jìn)入小時(shí)調(diào)整狀態(tài)，按下 按鈕時(shí)可進(jìn)行減 1 調(diào)整。在小時(shí)調(diào)整狀態(tài)下，當(dāng)按鍵按下的時(shí)間大 于 時(shí)退出時(shí)間調(diào)整狀態(tài)，時(shí)鐘從 0s開始計(jì)時(shí)。 秒表功能程序 在正常時(shí)鐘狀態(tài)下若按下 ，則進(jìn)行時(shí)鐘 /秒表顯示功能的轉(zhuǎn)換，秒表中斷計(jì)時(shí)程序啟動(dòng)，顯示首址改為 60H， LED 將顯示秒表計(jì)時(shí)單元 60H～ 65H 中的數(shù)據(jù)。按下 口的按鍵開關(guān)可實(shí)現(xiàn)秒表清零、秒表啟動(dòng)、秒表暫停功能，當(dāng)再按下 T1秒表中斷計(jì)時(shí)，顯示首址又改為 70H，恢復(fù)正常時(shí)間的顯示功能。 鬧鐘時(shí)間設(shè)定功能程序 在正常時(shí)鐘狀態(tài)下若按下 ，則進(jìn)入設(shè)定鬧時(shí)調(diào)分狀態(tài)，顯示首址改為 50H。 LED將顯示 50H～ 55H中的鬧鐘設(shè)定時(shí)間，顯示式樣為 00： 00： — ，其中高 2位代表時(shí)，低 2位將代表分，在定時(shí)鬧鈴時(shí)精確到分。按下 鍵分加 1，按 鍵分減 1；若再按 ，顯示式樣為 00： 00： — ，按 鍵時(shí)加 1，按 時(shí)減 1，按 ，顯示式樣變?yōu)?00： 00： — 0，再按 （顯示式樣又為 00： 00： — ）。再按 鍵調(diào)整鬧鐘時(shí)間結(jié)束，恢復(fù)正常時(shí)間的顯示。在鬧鈴時(shí)可按一下