【正文】 .................................................................................................................. 20 設(shè)計總結(jié) .................................................................................................................... 48 結(jié)束語 ................................................................................................................................... 49 參考文獻 ............................................................................................................................... 50 第一章 概述 本 論 文主要介紹用單片機內(nèi)部的定時 /計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法，本設(shè)計由單片機AT89S51芯片和 LED數(shù)碼管為核心，輔以蜂鳴器 電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘 。 鬧鈴功能使用 I/O 口定時翻轉(zhuǎn)電平驅(qū)動 的無源 蜂鳴器 。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 基于單片機的數(shù)字鐘的設(shè)計 學院： 自動化學院 專業(yè)： 自動化 起止時間： 2021 年 3 月 21 日 至 2021 年 6 月 25 日 摘要 這次畢業(yè)設(shè)計通過對單片機 的學習 、 應(yīng)用，以 AT89S51芯片為核心，輔以必要的電路，設(shè)計了一個簡易的電子時鐘，它 主要通過 DP51PROC 單片機綜合仿真實驗儀實現(xiàn) ，通過數(shù)碼管能夠準確顯示時間，調(diào)整時間， 它的計時周期為 24 小時 ,從而到達學習 、 設(shè)計 、 開發(fā)軟 、 硬件的能力。 本文主要介紹了工作原理及調(diào)試過程。 由于單片機芯 片上引腳數(shù)目有限，為了解決實際引腳數(shù)和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功能復用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機器狀態(tài)來區(qū)分 。 我使用的是 DP51PROC單片機綜合仿真實驗儀。 第二章 方案論證與比較 數(shù)字時鐘方案 數(shù)字時鐘是本設(shè)計的最主要的部分。為保證時鐘在電網(wǎng)電壓不足或突然掉電等突發(fā)情 況下仍能正常工作，芯片內(nèi)部包含鋰電池。原理為：在單片機內(nèi)部存儲器設(shè)三個字節(jié)分別存放時鐘的時、分、秒信息。而且，由于是軟件實現(xiàn)，當單片機不上電，程序不執(zhí)行時，時鐘將不工作。該方式每一位都需要一個 8 位輸出口控制。 所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。動態(tài)顯示節(jié)省了 I/O口，降低了能耗。 方案二 ： 鬧鈴芯片 因為單片機有定時器所以使用蜂鳴器就可以了 ，不必 使用鬧鈴芯片了，很浪費單片機功能 。 首先根據(jù) PWM 輸出的周期寬度是 10 位數(shù)據(jù)來選擇 PWM 時鐘。當輸出模式選擇為普通模式時，占空比寄存器是用來設(shè)置高電平的寬度。 方案二 ： I/O 口定時翻轉(zhuǎn)電平驅(qū)動蜂鳴器 。當需要 I/O 口驅(qū)動的蜂鳴器鳴叫時，只需要在進入 TIMER0 中斷的時候?qū)υ? I/O 口的電平進行翻轉(zhuǎn)一次，直到蜂鳴器不需要鳴叫的時候，將 I/O 口的電平設(shè)置為低電平即可。 方案二 : 無源蜂鳴器 即 要有驅(qū)動的音頻電流才能發(fā)聲。 第三章 系統(tǒng)設(shè)計 總體設(shè)計 系統(tǒng)說明 本次設(shè)計時鐘電路，使用了 AT89C51單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單且省去了很多復雜的線路，使得電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調(diào)整時鐘的時、分、秒，用一揚聲器來進行定時提醒，同時使用 C 語言程序來控制整個時鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通 過四個模塊：鍵盤、芯片、揚聲器、顯示屏即可滿足設(shè)計要求 模塊設(shè)計 電源部分 單片機 從外部引入 VCC 5V 的直流電，為單片機、復位電路提供電源 ， GND 接地 。這樣，在同一時刻， 6 位 LED 中只有選通的那 1 位顯示出字符，而其他 5位則是熄滅的。 數(shù)碼管的連接電路 圖 36 為數(shù)碼管的引腳圖，每位的段碼線（ a,b,c,d,e,f,g,）分別與 1 個 7 位的鎖存器輸出相連，由 AT89S51控制組合 0－ 9十個數(shù)據(jù)，如令其顯示 1 則 b,c 引腳（即 2， 3 引腳）送高電平，7 位 LED 顯示的數(shù)據(jù)由顯示緩沖區(qū) 30H~36H 單元中的數(shù)據(jù)決定 ，動 態(tài)顯示時，每位顯示持續(xù)時間為 1ms， 1ms 延時由軟件實現(xiàn)， 7 位顯示約耗時 8ms。 譯碼是編碼的你過程。 四位 BCD譯碼器可以將 BCD編碼轉(zhuǎn)化成十進制數(shù)碼，并通過 7段數(shù)碼管顯示出來。 舉例說明，如果要顯示數(shù)碼“ 0”則共陰極 7 段數(shù)碼管的輸出 led6(a)、 led5(b)、 led4(c)、led3(d)、 led2(e)、 led1(f)、 led0(g)為 1111110，輸入端 D D D D0 為 0000。 AT89S51 有 40 引腳，雙列直插（ DIP）封裝，所用引腳功能如下： 1. VCC —— 運行時加＋ 5V 2. GND —— 接地 3. XTAL1 —— 振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端 4. XTAL2 —— 振蕩器反相放大器 的輸出端 5. RST —— 復位輸入，高電平有效，在晶振工作時，在 RST 引腳上作用 2 個機器周期以上的高電平，將使單片機復位。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地），如果 EA 端為高電平（接 Vcc端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 8. 無自鎖開關(guān) —— （ S2－ ）開關(guān)接相應(yīng)引腳 ，當開關(guān)按下時，相應(yīng)引腳為低電平 0，斷開時引腳為高電平 1。 更新顯示器 涉及到兩個操作：發(fā)數(shù)據(jù)和改片選信號 。 本次設(shè)計時鐘電路，使用了 AT89C51 單片機芯片控制電路，單片機控 制電路簡單且省去了很多復雜的線路，使得電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調(diào)整時鐘的時、分、秒， 四個按鍵的功能： A 鍵用于電子鐘啟動 /調(diào)整； B 鍵用于調(diào)時 ,范圍 023,0 為 24 點 ,每按一次時加 1； C 鍵用于調(diào)分 ,范圍 059， 0 為 60 分 ,每按一次分加 1； D 鍵用于調(diào)秒 , 范圍 059， 0 為60 秒 ,每按一次秒加 1，同時使用 C 語言程序來控制整個時 鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過四個模塊：鍵盤、芯片、蜂鳴器 、 LED 顯示屏即可滿足設(shè)計要求。用單片機芯片 AT89C51 的 P3；口輸出控制共陰極七段六管 LED 的位選信號；用 P1 口輸出共陰極七段六管 LED 的碼段信號 說明 系統(tǒng)由 AT89C5 LED 數(shù)碼管、按鍵、電容、電阻等部分構(gòu)成，能實現(xiàn)時間的調(diào)整、輸出、調(diào)時間時能閃爍等功能。在要求改變顯示數(shù)據(jù)的類別時，只須改變 R0（指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針）指向的十進制數(shù)據(jù)緩沖區(qū)即可。如果用比較少的鍵， 那么可能會在進入狀態(tài)后處于數(shù)據(jù)調(diào)整等待狀態(tài)，這樣會影響到顯示的 掃描速度（顯示部分可以采用 8279 芯片來控制，可以解決此問題）。以上兩種方式的實現(xiàn)都可以采用查詢和中斷的方式。將定時器中斷的優(yōu)先級設(shè)置為最高級，那么中斷的方式和查詢的方式一樣不會影響到時鐘的記數(shù)。調(diào)整數(shù)據(jù)只須改變 R0中的數(shù)據(jù)即可。具體方法如下單片機晶振頻率 fosc=6MHZ,設(shè)定定時器 /計數(shù)器 T0、 T1的工作方式為工作方式 1，軟件控制定制器 /計數(shù)器 T0、 T1的運行、停止，定時間為 50ms，則定時器 /計數(shù)器 T0、 T1溢出中斷 20次即可得到 1 秒的時間基準，定時器 /計數(shù)器 T0、 T1計數(shù)初值 X應(yīng)滿足 （ 216 － X） 2=50000us, X=40536(十進制 )， 3CB0H（十六進制）。本設(shè)計中采用一個按鈕，用于控制時鐘的運行、停止，調(diào)整時分值 。采用晶振電路產(chǎn)生秒脈沖，采用 AT89C51芯片的 P1 口輸出對七段 LED顯示器的碼段進行控制。 延時程序在本系統(tǒng)中主要起兩個主用，第一就是顯示的短暫延時，使顯示更加完善，作用二就是在按按鈕時根據(jù)時間來選擇相應(yīng)的功能以及起軟件消斗功能。剛剛開始就排除了軟件問題，以為是用錯了顯示器，結(jié) 果換來換去沒有用錯。而代碼用的是共陽極的代碼段，故顯示不正常。 第五章 軟件設(shè)計 圖 51主程序 圖 52鬧鈴程序 圖 53中斷程序 第 六 章 調(diào)試 過程 元件 與元件 特性 圖 61 DP51DPROC 單片機實驗箱 表 61 AT89S51 功能特性： 工作電壓 范圍 128x8bit 內(nèi)部 RAM 圖 62 單片機綜合仿真實驗儀 使用到的 功能模 塊簡介 DP51PRO 單片機綜合仿真實驗儀上每個功能模塊的主要功能如下表所示 表 62 編號 功能塊名稱 功能說明 A1 MON51 仿真調(diào)試運行模塊 內(nèi)帶 MON51 監(jiān)控程序，支持與 KEIL C51 聯(lián)機仿真調(diào)試，支持單步、斷點、跟蹤、運行等方式。 掉電標識和快速編程特性 A1區(qū) MON51仿真模塊 該區(qū)除了下載仿真功能外，還包含了 RS232 實驗的功能。 A1 區(qū)的 J76 可以通過 40針排線與 A2區(qū)的 J79 相連，把單片機的功能管腳外引出去。其中， J8 為控制信號輸入端，當輸入為 0 時，沒有聲音輸出，當輸入為 1 時，蜂鳴器發(fā)聲。 /*模擬 I2C數(shù)據(jù)傳送位 */ sbit SCL=P1^6。 SCL=1。 _Nop()。 /* 起始條件鎖定時間大 于 4μ s*/ _Nop()。 SCL=0。 /*發(fā)送結(jié)束條件的數(shù)據(jù)信號 */ _Nop()。 _Nop()。 /*發(fā)送 I2C總線結(jié)束信號 */ _Nop()。 } void SendByte(uchar c) { uchar BitCnt。0x80)SDA=1。 /*置時鐘線為高，通知被控器開始接收數(shù)據(jù)位 */ _Nop()。 _Nop()。 SDA=1。 _Nop()。 else ack=1。 } uchar RcvByte() { uchar retc。 /*置數(shù)據(jù)線為輸入方式 */ for(BitCnt=0。 /*置時鐘線為低，準備接收數(shù)據(jù)位 */ _Nop()。 _Nop()。 retc=retc1。 } SCL=0。 } void Ack_I2c(bit a) { if(a==0)SDA=0。 _Nop()。 /*時鐘低電平周期大于 4μ s*/ _Nop()。 /*清時鐘線，鉗住 I2C總線以便繼續(xù)接收 */ _Nop()。 /*發(fā)送器件地址 */ if(ack==0)return(0)。 /*結(jié)束總線 */ return(1)。 /*發(fā)送器件地址 */ if(ack==0)return(0)。ino。 } Stop_I2c()。 /*發(fā)送器件地址 */ if(ack==0)return(0)。 /*結(jié)束總線 */ re