【正文】 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 3 2 整體設計方案 設計要求 （ 1） 用六位 LED數(shù)碼管顯示時、分、秒。 數(shù)字 時 鐘的意義 與應用 基于單片機的數(shù)字 電子 時 鐘是采用 電子 電路實現(xiàn)對時 、 分 、 秒 進行 數(shù)字顯示的計時裝置 ， 廣泛 應 用于個人家庭 ，室外廣場，汽車站和火車站 等公共場所 ， 成為人們日常生活中不可少的 必需品 。 digital tube 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） III 目 錄 摘要 ???????????????????????????????? Ⅰ ABSTRACT ?????????????????????????????? Ⅱ 1 緒論 ??????????????????????????? ?? ??? 1 研究 的背景 ???????????????????? ????? ? 1 數(shù)字時鐘的意義與應用 ????????????????? ? ?? ? 1 2 整體設計方案 ??????????????????????? ?? ?? ? 3 設計要求 ????????????????????????? ? ? 3 整體方案的設計 ??????? ??????????????? ? ? 3 整體方案的確定 ???????????????????? ? 3 電路設計框圖 ???????????????????? ? ? 4 單片機的介紹 ???????????????????????? ? 4 3 數(shù)字時鐘硬件電路設計 ??????????????????? ?? ??? 7 最小系統(tǒng)的設計 ?????????????????????? ? ? 7 數(shù)碼管顯示電路的設計 ??????????????????? ? 10 單個數(shù)碼管簡介 ???????????????????? 10 四位一體數(shù)碼管簡介 ?????????????????? 10 蜂鳴器控制電路的設計 ??????????????????? ? 12 按鍵控制電路的設計 ???????????????????? ? 13 4 數(shù)字時鐘的軟件設計 ????????????????????? ? ?? 16 主程序 設計 ?????????????????????? ?? ? 17 數(shù)碼管顯示 子程序設計 ????????????? ????? ? ? 18 按鍵檢測 子程序 設計 ?????????????????? ?? ? 19 蜂鳴器報時子程序 設計 ?????????????????? ? ? 20 5 數(shù)字時鐘 的仿真 及制作 ?????????????????????? ? 21 調試與仿真 ??????????????????? ????? ? 21 仿真圖缺陷分析 ?????????????????????? ? 24 數(shù)字時鐘的制作 ?????????????????????? ? 25 總結 ?? ?????????????????????????????? 28 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） IV 參考文獻 ?????????????????????????????? 29 致謝 ???????????????????????????????? 30 附錄 程序清單 ??????????????????????????? ? 31 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 1 1 緒論 研究 的背景 電子技術是十九世紀末、二十世紀初開始發(fā)展起來的新興技術，二十世紀發(fā)展最迅速，應用最廣泛，成為近代科學技術發(fā)展的一個重要標志。 軟件方面采用 C 語言編程，使用 keil 軟件進行 編程與調試 ， 使整個電子時鐘能夠完成 時間的顯示，調時，秒表，報時 等功能 。 數(shù)字 時 鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。 在其推動下，現(xiàn)代電子產品 正在以前所未有的革新速度，向著功 能多樣化、體積最小化、功耗最低化的方向迅速發(fā)展，電子技術的發(fā)展 有力 的 推動社會生產力的發(fā)展 。機械式鐘表雖然也可以告知人們時間，也可以定時，顯示日歷。 （ 2） 以 24h（小時）計時方式。 方案二： 通過單片機 AT89C52 芯片為主控電路，由電源電路、單片機主控電路、按鍵控制電路和蜂鳴器等組成。第三種方案相比第一、第二種方案而言，不需要對單片機的各種指令 以及 不同 存儲器的尋址、寄存器分配等有所掌握，而只需用基本的 C 語言知識就可以實現(xiàn)設計的要求。比如 A/D、 PWM、 PCA（可編程計數(shù)器陣列）、 WDT（監(jiān)視定時器 看家狗）、高速 I/O口及計數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。這些特性使得單片機系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時間。 P3口除可以作為通用的 I/O口使用外，其主要的功能是它的第二功能。 最小系統(tǒng)設計 單片機要正常運行，必須具備一定的硬件條件，其中最主要的就是三個基本條件：（ 1）電源正常（ 2）時鐘正常 （ 3）復位正常。 MCS51單片機有一個復位引腳 RST，采用施密特觸發(fā)輸入，對于 CHMOS 單片機，RST 引腳的內部有一個低拉電路。 10MHz 時約為 時約為 10ms，所以一般為了可靠的復位， RST在上電時應保持 20ms 以上的高電平。如圖 32(b)所示： 圖 34 共陰、陽極數(shù)碼管原理圖 本次設計使用的是共陽極數(shù)碼管，共陽極數(shù)碼管的所有陽極全部接在一起，電路連接時，公共端接高電平，因此我們要點亮的那個發(fā)光二極管就 需要給陰極送低電平，此時顯示數(shù)字的編碼是相反關系，數(shù)碼管內部發(fā)光二極管點亮時，也需要5mA 以上的電流，而且電流不可過大，否則會燒毀發(fā)光二極管。 LED 顯示器的顯示控制方式按驅動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。操作員通過鍵盤可以輸入數(shù)據(jù)或命令，實 現(xiàn)簡單的人機通信。其檢測原理為：檢測時，先送一列為低電平， 其余幾列全為高電平，然后立即輪流檢測一次各行是否有低電平 ，若檢測到某一行為低電平，則我們便可確認當前被按下的鍵是哪一行那一列的。一般可用硬件或軟件的方法來消抖，具體方法有：雙穩(wěn)態(tài)消抖電路；濾波消抖電路以及軟件消抖。如果沒有跳出對時間的調節(jié) ，則無論怎樣按 K4 健，秒表功能都無法啟動。 此次設計采用 C語言 來編程。 語言具有很好的移植性，可以直接由一個系統(tǒng)移入另一個系統(tǒng)。 按鍵 檢測 是先檢測是否 有鍵 被按下。 開始 啟動定時器 時間顯示 按鍵檢測 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 18 數(shù)碼管顯示 子程序 設計 數(shù)碼管顯示函數(shù)利用的是數(shù)碼管的動態(tài)掃描，所謂動態(tài)掃描顯示，即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應的位選，利用發(fā)光管的余暉和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示，而實際上多位數(shù)碼管是一位一位輪流顯示的，只是輪流的速度非常快，人眼已經無法分辨出來。 其程序流程圖如圖 43所示： 圖 43 按鍵檢測流程圖 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 20 蜂鳴器報時子程序設計 本次設計的蜂鳴器報時函數(shù)雖然比較簡單，但是在編寫的過程中還是遇到了一些困難。x) { for(i=0。雖然編寫的程序順利的實現(xiàn)了所要求的功能，但自己認為還有一定的缺陷，那就是在秒表功能的狀態(tài)下， 無論按哪一個按鍵， 在按住不放的情況下數(shù)碼管不顯示任何數(shù)據(jù)。在學習中，我們應該采用邊學邊用的學習方法， 而不是將某個軟件的所有功能都講解的非常仔細，很多不用的地方不用去研究，需要用到什么就學什么這樣才能有效地理解它，記憶它，最終達到學以致用的目的。 Proteus 軟件現(xiàn)在對于自己來說最大的好處就是能夠實現(xiàn)仿真，能夠檢查自己的程序到底有沒有達到本次設計的要求。雖然自己只是懂Proteus 的一點點，其功能的強大自己還沒有完全領略，但我想這次單獨完成仿真繪制的過程為自己以后研究 Proteus 打下了很好的基礎，做了一個完美的開始。雖然按鍵按下的過程很短暫 ，如果不刻意去注意的話根本不會。 要相信只要自己肯學肯鉆研，就一定會有所收獲的，結果并不是最重要的，重要的是自己親自動手嘗試的過程。終于經過 自己 不懈的努力，繪畫出了滿足要求的 PCB板。 制作實物的過程并沒有剛開始自己想像的那么簡單， 首先買元器件就很費神，第一次買的元器件沒有 買齊，又得重新再買。這樣不僅可以不用使用杜邦線，而且也使電路板的正面看起來不那么的復雜。在以后的學習中，自己一定會更加努力，要求完美。因為根據(jù)要求根本沒必要使用時鐘芯片就可以滿足所有的要求，這是使自己感覺比較遺憾的一點。雖然用 Altium Designer 已經將 PCB 板繪制好了，但是最終沒有選擇這種方法，自己也并沒有感到很遺憾。 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 29 致謝 本次畢業(yè)設計論文是在我的老師劉東漢的悉心關懷和精心指導下完成的。//數(shù)碼管位選控制端（接 A） sbit k3=P2^2。 uchar code table1[]={ //共陰極數(shù)碼管 dp 亮數(shù)組 0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6, 0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}。 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 32 } *************************數(shù)碼管 正常顯示函數(shù) **************************** void xianshi(char m,uchar n,uchar a) { uchar shi,ge。 //段選關閉，鎖存數(shù)據(jù) wela=1。 //分離要顯示的時位 dula=1。 //位選控制打開 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 33 P0=0xff。 //為選關閉 delay(1)。 miao=0。 wela=0。 wela=1。 //位選打開 P0=n。 //段選打開 P0=table1[shi]。k4!=0) //判斷時鐘 /秒表狀態(tài) { delay(5)。 //關閉定時器 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 36 shanshuo(miao,0x7f,0xbf)。 if(shi==24) shi=0。 xianshi(miao,0x7f,0xbf)。amp。 if(k1==0) { while(!k1)。 uchar i。x0。 if(k1num==2) k1num=0。 //去抖動延時操作 if(k4==0) { while(!k4)。 if(shi==1) shi=23。 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 37 if(fen==60) fen=0。 TR0=1。 while(!k3) { xianshi(shi,0xfd,0xfe)。 //段選關閉 wela=1。 //位選關閉 delay(2)。 //數(shù)碼管清零 wela=0。 //定義計數(shù)器為工作方式一 湖 北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 34 TH0=(6553650000)/256。 shi=0。 //對各變量進行初始化 k4num=0。 //位選關閉，鎖存住送入數(shù)碼管的數(shù)據(jù) dula=1。 //數(shù)碼管顯示時位的數(shù) dula=0。 //第 N個數(shù)碼管顯示 wela=0。 //位選控制打開 P0=0xff。 *************************延時程序：延時 m 毫秒 *************************** void delay