【正文】 29 / 30基于單片機的數(shù)字電子鐘設(shè)計一， 實驗目的1. 學習8051定時器時間計時處理、按鍵掃描及LED數(shù)碼管顯示的設(shè)計方法。2. 設(shè)計任務及要求 利用實驗平臺上4個LED數(shù)碼管， 設(shè)計帶有鬧鈴功能的數(shù)字時鐘二，實驗要求 ：1. 在4位數(shù)碼管上顯示當前時間。顯示格式“時時分分” 2. 由LED閃動做秒顯示。3. 利用按鍵可對時間及鬧玲進行設(shè)置，并可顯示鬧玲時間。當鬧玲時間到蜂鳴器發(fā)出聲響，按停止鍵使可使鬧玲聲停止。（百分之一秒顯示）：（能對年，月，日，星期進行顯示，分辨平年，閏年以及各月天數(shù)，并調(diào)整）（鈴音可選擇，鬧鈴被停止后，閃爍顯示當前時刻8秒后，或按鍵跳入正常時間顯示狀態(tài)）（設(shè)定一段時間長度，定時到后，閃爍提示）（設(shè)定一段時間長度，能實現(xiàn)倒計時顯示，時間長減到0時，閃爍提示）（鬧鈴被停止后，以停止時刻開始，一段時間后鬧鈴重響，且重響時間的間隔可調(diào)）三，實驗基本原理利用單片機定時器完成計時功能，設(shè)定定時1秒的中斷計數(shù)初值為100，每中斷一次中斷計數(shù)初值減1，當減到0時，則表示1s到了，秒變量加1，同理再判斷是否1min鐘到了，再判斷是否1h到了。為了將時間在LED數(shù)碼管上顯示，可采用靜態(tài)顯示法和動態(tài)顯示法，由于靜態(tài)顯示法需要譯碼器，數(shù)據(jù)鎖存器等較多硬件，可采用動態(tài)顯示法實現(xiàn)LED顯示，通過對每位數(shù)碼管的依次掃描，使對應數(shù)碼管亮，同時向該數(shù)碼管送對應的字碼，使其顯示數(shù)字。由于數(shù)碼管掃描周期很短，由于人眼的視覺暫留效應，使數(shù)碼管看起來總是亮的，從而實現(xiàn)了各種顯示。四，實驗設(shè)計分析針對要實現(xiàn)的功能，采用AT89S51單片機進行設(shè)計，AT89S51 單片機是一款低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4KB在線可編程（ISP）的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS 51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。這樣，既能做到經(jīng)濟合理又能實現(xiàn)預期的功能。在程序方面，采用分塊設(shè)計的方法，這樣既減小了編程難度、使程序易于理解，又能便于添加各項功能。程序可分為鬧鐘的聲音程序、時間顯示程序、日期顯示程序，秒表顯示程序，時間調(diào)整程序、鬧鐘調(diào)整程序、定時調(diào)整程序，延時程序等。運用這種方法，關(guān)鍵在于各模塊的兼容和配合，若各模塊不匹配會出現(xiàn)意想不到的錯誤。首先，在編程之前必須了解硬件結(jié)構(gòu)尤其是各引腳的用法，以及內(nèi)部寄存器、存儲單元的用法，否則，編程無從下手，電路也無法設(shè)計。這是前期準備工作。第二部分是硬件部分：依據(jù)想要的功能分塊設(shè)計設(shè)計，比如輸入需要開關(guān)電路，輸出需要顯示驅(qū)動電路和數(shù)碼管電路等。第三部分是軟件部分：先學習理解匯編語言的編程方法再根據(jù)設(shè)計的硬件電路進行分塊的編程調(diào)試，最終完成程序設(shè)計。第四部分是軟件畫圖部分：設(shè)計好電路后進行畫圖，包括電路圖和仿真圖的繪制。第五部分是軟件仿真部分：軟硬件設(shè)計好后將軟件載入芯片中進行仿真，仿真無法完成時檢查軟件程序和硬件電路并進行修改直到仿真成功。第六部分是硬件實現(xiàn)部分：連接電路并導入程序檢查電路，若與設(shè)計的完全一樣一般能實現(xiàn)想要的功能。最后進行功能擴展，在已經(jīng)正確的設(shè)計基礎(chǔ)上，添加額外的功能！五，實驗要求實現(xiàn)1. 整體設(shè)計此次設(shè)計主要是應用單片機來設(shè)計電子時鐘，硬件部分主要分以下電路模塊：顯示電路用8個共陰數(shù)碼管分別顯示，星期（年份），小時、分鐘（月份）和秒（日），通過動態(tài)掃描進行顯示，從而避免了譯碼器的使用，同時節(jié)約了I/0端口，使電路更加簡單。單片機采用AT89S51系列，這種單片機應用簡單，適合電子鐘設(shè)計。電路的總體設(shè)計框架如下：單片機輸入部分晶振和復位輸出部分 2. 分塊設(shè)計模塊電路主要分為：輸入部分、輸出部分、復位和晶振電路。 輸入部分輸入信號主要是各種模式選擇和調(diào)整信號，由按鍵開關(guān)提供。以下為輸入部分樣例：在本實驗中主要用用P3口輸入按鍵信號，還用到了特殊的P0口。對于P0口，由于其存在高阻狀態(tài)，為了實現(xiàn)開關(guān)功能，給其添加上拉電阻，具體如下圖所示： 輸出部分本電路的輸出信號為7段數(shù)碼管的位選和段選信號，鬧鈴脈沖信號，提示燈信號。本實驗的數(shù)碼管是共陰的，為了防止段選信號不能驅(qū)動數(shù)碼管，故在P1口連接上拉電阻后，再送段選信號，以提高驅(qū)動，位選信號直接從P2口接入，如下圖：，模塊如下： 晶振與復位電路本實驗單片機時鐘用內(nèi)部時鐘，模塊如下：復位電路為手動復位構(gòu)成，模塊如下：各模塊拼接組合，電路總體設(shè)計圖如下： 程序總體設(shè)計本實驗用匯編程序完成.主程序開始顯示星期，時，分，秒是否有調(diào) 轉(zhuǎn)？T0中斷秒，分，時等進位閃爍提示顯示日期并調(diào)整響鈴提示時間調(diào)整鬧鈴設(shè)置定時設(shè)置鈴聲測試秒表模式回主程序定時到按0鍵按0鍵鬧鈴到按1鍵按2鍵按3鍵按4鍵按5鍵按7鍵7鍵恢復按4鍵按8鍵按0鍵按0鍵倒計時啟動并顯示回主程序秒表暫停秒表清零回主程序按7鍵程序總的流程圖如下： NO YES 結(jié)合電路圖，程序設(shè)計的整體思路為：接通電源，數(shù)碼管顯示星期數(shù)，時，分，秒。并且走時顯示LED燈每隔1秒改變一次明暗，此為正常工作模式。以下為在該工作方式下模式選擇的按鍵方式：1. 按1鍵——日期模式。顯示年月日且可調(diào)整，調(diào)整狀態(tài)指示燈亮。 日期調(diào)整對應鍵如下：6鍵——年（千位，百位），按一次該位加15鍵——年（十位，個位），按一次該位加14鍵——月，按一次該位加13鍵——日，按一次該位加10鍵——調(diào)整狀態(tài)指示燈滅，返回主程序，顯示時間2. 按2鍵——調(diào)時模式。顯示時分秒且可調(diào)整，調(diào)整狀態(tài)指示燈亮。時間調(diào)整對應鍵如下：6鍵——時，按一次該位加15鍵——分，按一次該位加14鍵——秒，按一次該位清00鍵——調(diào)整狀態(tài)指示燈滅，返回主程序，顯示時間3. 按3鍵——鬧鈴調(diào)整模式。顯示鬧鈴時刻且可調(diào)整，調(diào)整狀態(tài)指示燈亮。鬧鈴調(diào)整對應鍵如下：5鍵——時，按一次該位加14鍵——分，按一次該位加10鍵——調(diào)整狀態(tài)指示燈滅，返回主程序，顯示時間4. 長按4鍵——定時調(diào)整（倒計時）模式。顯示定時長度且可調(diào)整，調(diào)整狀態(tài)顯示燈亮。定時調(diào)整對應鍵如下：6鍵——分，按一次該位加15鍵——秒，按一次該位加14鍵——開啟定時功能，并顯示倒計時0鍵——調(diào)整狀態(tài)指示燈滅，返回主程序，顯示時間5. 按5鍵鈴聲測試，揚聲器播放音樂。6. 按下7鍵，進入秒表模式，顯示秒表走時。撥上7鍵，秒表暫停；按下7鍵，秒表又繼續(xù)走時。按下8鍵，秒表清零。0鍵——調(diào)整狀態(tài)指示燈滅，返回主程序，顯示時間7. 按下8鍵，數(shù)碼管熄滅，時鐘仍在走時，進入節(jié)能模式。撥上8鍵，數(shù)碼管亮，