基于80c51和pcf8563的電子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-11 15:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 cks. In hardware, it’s circuit is divided into switch block, display drive block and digital control block. However, the software consist of the program of alarm clock, time display, date display, stopwatch display, time adjust, timing adjustment, the alarm clock adjustment, time delay and so on. Circuit diagrams of each module is also given and the corresponding simulation image of this clock produced by software of Proteus is also showed in this paper. Key words: single chip microputer。 electronic clock。 Keyboard control 1 一 、引言 1957 年 ,Ventura 發(fā)明了世界上第一個(gè)電子表，從而奠定了電子時(shí)鐘的基礎(chǔ)，電子時(shí)鐘開(kāi)始迅速發(fā)展起來(lái)?，F(xiàn)代的電子時(shí)鐘是基于單片機(jī)的一種計(jì)時(shí)工具，采用延時(shí)程序產(chǎn)生一定的時(shí)間中斷，用于一秒的定義，通過(guò)計(jì)數(shù)方式進(jìn)行滿(mǎn)六十秒 分鐘進(jìn)一，滿(mǎn)六十分小時(shí)進(jìn)一，滿(mǎn)二十四小時(shí)小時(shí)清零。從而達(dá)到計(jì)時(shí)的功能，是人民日常生活補(bǔ)課缺少的工具?，F(xiàn)在高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用 LED 顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)、分、秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好。 二、時(shí)鐘原理分析 利用單片機(jī)定時(shí)器完成計(jì)時(shí)功能，定時(shí)器 0計(jì)時(shí)中斷程序每隔 中斷一次并當(dāng)作一個(gè)計(jì)數(shù)，設(shè)定定時(shí) 1 秒的中斷計(jì)數(shù)初值為 100，每中斷一次中斷計(jì)數(shù)初值減 1，當(dāng)減到 0時(shí)，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(shí)間在 LM016L 液晶顯示 上顯示，可采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法，由于靜態(tài)顯示法需要譯碼器，數(shù)據(jù)鎖存器等較多硬件，可采用動(dòng)態(tài)顯示法實(shí)現(xiàn) LED 顯示，通過(guò)對(duì)每位數(shù)碼管的依次掃描，使對(duì)應(yīng)數(shù)碼管亮，同時(shí)向該數(shù)碼管送對(duì)應(yīng)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(jué)暫留效 應(yīng)，使數(shù)碼管看起來(lái)總是亮的，從而實(shí)現(xiàn)了各種顯示。 三、時(shí)鐘設(shè)計(jì)分析 80C51單片機(jī) 屬于 MCS51系列 單片機(jī) ，由 Intel公司開(kāi)發(fā)，其結(jié)構(gòu)是 8048的延伸，改進(jìn)了 8048的缺點(diǎn)， 增加了如乘（ MUL）、除（ DIV）、減（ SUBB）、比較（ CMP）、 16位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運(yùn)算等指令，以及串行通信能力和 5個(gè) 中斷源 。采用 40引腳 雙列直插式DIP（ Dual In Line Package），內(nèi)有 128個(gè) RAM單元及 4K的 ROM。 80C51有兩個(gè) 16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)外中斷，兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)中斷，及一個(gè)串行中斷，并有 4個(gè) 8位并行輸入口。 80C51內(nèi)部有 時(shí)鐘電路 ，但需要石英晶體和微調(diào)電容外接，本系統(tǒng)中采用 12MHz的晶振頻率。由于 80C51的系統(tǒng)性能滿(mǎn)足系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集 及時(shí)間精度的要求，而且 產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來(lái)源廣， 2 應(yīng)用也很成熟，故采用來(lái)作為控制核心。 在程序方面，采用分塊設(shè)計(jì)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(xiàng)功能。程序可分為 鬧鐘的聲音程序 、時(shí)間 顯示程序 、日期顯示程序，秒表顯示程序，時(shí)間調(diào)整 程序 、鬧鐘調(diào)整程序、定時(shí)調(diào)整程序，延時(shí)程序等。運(yùn)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(huì)出現(xiàn)意想不到的錯(cuò)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(chǔ)單元的用法，否則，編程無(wú)從下手，電路也無(wú)法設(shè)計(jì)。這是前期準(zhǔn)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(jì)設(shè)計(jì)，比如輸入需要開(kāi)關(guān)電路，輸出需要顯示驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼管電路等。第三部分是軟件部分：先學(xué) 習(xí)理解匯編語(yǔ)言的編程方法再根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行分塊的編程調(diào)試，最終 完成程序設(shè)計(jì)。第四部分是軟件畫(huà)圖部分：設(shè)計(jì)好電路后進(jìn)行畫(huà)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(jì)好后將軟件載入芯片中進(jìn)行仿真，仿真無(wú)法完成時(shí)檢查軟件程序和硬件電路并進(jìn)行修改直到仿真成功。第六部分是硬件實(shí)現(xiàn)部分：連接電路并導(dǎo)入程序檢查電路，若與設(shè)計(jì)的完全一樣一般能實(shí)現(xiàn)想要的功能。最后進(jìn)行功能擴(kuò)展，在已經(jīng)正確 的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，添加額外的功能！ 四、時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn) 使用的 PCF8563 芯片 PCF8563芯片原理圖如下 3 低工作電流：典型值為 A（ VDD=， Tamb=25℃時(shí)）。 世紀(jì)標(biāo)志 大工作電壓范圍： ～ 低休眠電流典型值為 A(VDD=,Tamb=25℃ ) 400KHz 的 I2C 總線(xiàn)接口（ VDD=～ 時(shí)）。 可編程時(shí)鐘輸出頻率為： ， 1024Hz， 32Hz， 1Hz。 報(bào)警和定 時(shí)器。 掉電檢測(cè)器。 內(nèi)部集成的振蕩器電容。 片內(nèi)電源復(fù)位功能。 I2C 總線(xiàn)從地址：讀， 0A3H；寫(xiě)， 0A2H。 開(kāi)漏中斷引腳。 PCF8563的工作原理 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)包括 PCF8563 時(shí)鐘，日歷器件與 80c51 單片機(jī)的接口電路、 LM016L液晶顯示電路以及鍵盤(pán)電路 3個(gè)部分。 80c51 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8 KB在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器；使用高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與 T 業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引 腳完全兼容：片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適用于常規(guī)編程器。具有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使其為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超高效的解決方案。 PCF8563 采用 32． 768 kHz 可編程時(shí)鐘輸出頻率， I2C 總線(xiàn)是由數(shù)據(jù)線(xiàn) SDA 和時(shí)鐘 SCL構(gòu)成的串行總線(xiàn)，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。單片機(jī)與 PCF8563 之間雙向傳送數(shù)據(jù)，最高傳送速率為
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