【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 二極管接通時(shí)則表示當(dāng)前正在執(zhí)行的是考試時(shí)間表。有了紅綠兩發(fā)光二極管表示，就可以明顯看出當(dāng)前執(zhí)行的是何種時(shí)間表，不會(huì)混淆。 電路圖如下頁(yè)所示： 淮北煤炭師范 學(xué)院 20xx 屆學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 10 圖 5 發(fā)光二極管顯示電路 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管顯示器成本低，配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 A112DP3g5e1b7f10A29A46d2a11c4A38DIG1 DIG2 DIG3 DIG4DP2DP3DS1HDSPB04GA1A2A3A4AABBCCDDEEFFGGHHA112DP3g5e1b7f10A29A46d2a11c4A38DIG1 DIG2 DIG3 DIG4DP2DP3DS2HDSPB04GA5A6A7A8AABBCCDDEEFFGGHH圖 6 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管是由 8 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示器件。在數(shù)碼管中，若將二極管的陽(yáng)極連在一起，稱為共陽(yáng)極數(shù)碼管；若將二極管的陰極連在一起，稱為共陰極數(shù)碼管。本文用到的 6 個(gè)數(shù)碼管均是共陰極的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，它就會(huì)發(fā)光。每個(gè)二極管就是一個(gè)筆劃，若干 個(gè)二極管發(fā)光時(shí)，就構(gòu)成了一個(gè)顯示字符。將單片機(jī)的 I/O 口控制相應(yīng)的芯片與數(shù)碼管的 ag 相連，高電平的位對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮，這樣，由 I/O 口輸出不同的代碼，就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。本文的 6 個(gè)數(shù)碼管均采用動(dòng)態(tài)顯示方式，顯示當(dāng)前的時(shí)間。整個(gè)顯示電路應(yīng)用了 2個(gè) 573 芯片這六位數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 573 芯片以后是片選信號(hào)，即控制動(dòng)態(tài)顯示的是哪一位數(shù)碼管。在片選信號(hào)和段選信號(hào)的控制下如下圖所示，數(shù)碼管就正確的動(dòng)態(tài)顯淮北煤炭師范 學(xué)院 20xx 屆學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 11 示當(dāng)前的時(shí)間。OE1D02D13D24D35D46D57D68D79GND10LE11Q712Q613Q514Q415Q316Q217Q118Q019VDD20U6MC74HC573NP26P00P01P02P03P04P05P06P07GNDGNDAABBCCDDEEFFGGHHVCCOE1D02D13D24D35D46D57D68D79GND10LE11Q712Q613Q514Q415Q316Q217Q118Q019VDD20U6MC74HC573NP26P00P01P02P03P04P05P06P07GNDGNDAABBCCDDEEFFGGHHVCC 圖 7 驅(qū)動(dòng)電路 電源電路設(shè)計(jì) 電源電路包括變壓器、橋式整流器、電容和穩(wěn)壓器。 通過(guò)變壓器變壓，使得220V 電壓變?yōu)?5 V，在通過(guò)橋式整流，電容的濾波作用，穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓作用，可輸出 5V 的穩(wěn)定電壓。 本章小結(jié) 本章介紹的是本設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)，單片機(jī)的相關(guān) I/O 口輸入輸出就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。還介紹了單片機(jī)的復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。 淮北煤炭師范 學(xué)院 20xx 屆學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 12 4 電路的軟件設(shè)計(jì) 軟件程序內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的軟件程序包括主程序、中斷子程序、鬧鈴程序、時(shí)鐘顯示子程序、查詢時(shí)間表切換程序和延時(shí)子程序等等。另外由于電路中有四個(gè)按鍵，還另外設(shè)計(jì)了防抖動(dòng)程序來(lái)防止干擾。 軟件流程圖 軟件程序整個(gè)流程圖 如下： 開始 初始化 是否按時(shí)間表切換鍵 切換時(shí)間表 查詢功能移位鍵 調(diào)整時(shí)間 是否與時(shí)間表時(shí)間匹配 調(diào)用鬧鈴子程序 是 否 是 否 淮北煤炭師范 學(xué)院 20xx 屆學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 13 定時(shí)程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)的定時(shí)功能也是通過(guò)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)的計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自單片機(jī)的內(nèi)部，即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，也就是每經(jīng)過(guò) 1 個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間，計(jì)數(shù)器加 1。如果 MCS51 采用的 12MHz 晶體，則計(jì)數(shù)頻率為 1MHz，即每過(guò) 1us 的時(shí)間計(jì)數(shù)器加 1。這樣可以根據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)算出定時(shí)時(shí)間，也可以根據(jù)定時(shí)時(shí)間的要求計(jì)算出計(jì)數(shù)器的初值。 MCS51 單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器具有 4 種工作方式，其控制字均在相應(yīng)的 特殊功能寄存器中，通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器的編程，可以方便的選擇定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器兩種工作模式和 4 種工作方式。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作在方式 0 時(shí)，為 13 位的計(jì)數(shù)器，由 TLX(X=0、 1)的低 5位和 THX 的高 8 位所構(gòu)成。 TLX 低 5 位溢出則向 THX 進(jìn)位， THX 計(jì)數(shù)溢出則置位 TCON 中的溢出標(biāo)志位 TFX. 當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作于方式 1，為 16 位的計(jì)數(shù)器。本設(shè)計(jì)師單片機(jī)多功能定時(shí)器，所以 MCS51 內(nèi)部的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器被選定為定時(shí)器工作模式，計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖使計(jì)數(shù)器增 1。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 實(shí)現(xiàn)的基本方法 時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位是秒，但使用定時(shí)器的方式 1，最大的定時(shí)時(shí)間也只能達(dá)到 131ms。我們可把定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間定為 50ms。這樣，計(jì)數(shù)溢出 20次即可得到時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位：秒。而計(jì)數(shù) 20 次可以用軟件實(shí)現(xiàn)。 秒計(jì)時(shí)是采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累積，計(jì)滿 20 次，即得到秒計(jì)時(shí)。從秒到分，從分到時(shí)是通過(guò)軟件累加并進(jìn)行比較的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。要求每滿 1秒，則“秒”單元中的內(nèi)容加 1；“秒”單元滿 60，則“分”單元中的內(nèi)容加 1；“分”單元滿 60，則“時(shí)”單元中的內(nèi)容加 1；“時(shí)”單元滿 24，則將時(shí)、分、秒的內(nèi)容全部 清零。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)步驟 （ 1）選擇工作方式，計(jì)算初值； （ 2）采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累計(jì)； （ 3）從秒 —— 分 —— 時(shí)的計(jì)時(shí)是通過(guò)累加和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)的； 淮北煤炭師范 學(xué)院 20xx 屆學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 14 （ 4）時(shí)鐘顯示緩沖區(qū)：時(shí)鐘時(shí)間在方位數(shù)碼管上進(jìn)行顯示，為此在內(nèi)部 RAM 中要設(shè)置顯示緩沖區(qū)，共 6 個(gè)地址單元。顯示緩沖區(qū)從左到右依次存放時(shí)、分、秒數(shù)值； （ 5）主程序：主要進(jìn)行定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的初始化編程，然后反復(fù)調(diào)用顯示 子程序的方法等待中斷的到來(lái)。 （ 6）中斷服務(wù)程序：進(jìn)行計(jì)時(shí)操作 （ 7）加 1 子程序：用于完成對(duì)時(shí)、分、秒的加操作，中斷服務(wù)程序在秒、 分、時(shí)加 1 時(shí)共有三種條調(diào)用加 1 子程序，包括三項(xiàng)內(nèi)容：合字、加 1 并進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整、分字。 程序說(shuō)明 在整個(gè)系統(tǒng)中，在單片機(jī)的 30H、 31H 和 32H 中存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間的小時(shí)、分鐘和秒。由于要用數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時(shí)間，必須用到分字和合字，因此在 33H、 34H、35H、 36H、 37H 和 38H 中存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間的時(shí)十位、時(shí)個(gè)位、分十位、分個(gè)位、秒十位和秒個(gè)位，方便顯示。 本設(shè)計(jì)有由四個(gè)輕觸按鍵組成的小鍵盤，這些按鍵可以任意改變當(dāng)前的狀態(tài)。按功能移位鍵一次 ，表示當(dāng)前要校對(duì)小時(shí)的十位；按第二次，表示當(dāng)前校對(duì)的是小時(shí)的個(gè)位；按第三次，則表示校對(duì)的是分鐘的十位；第四次，表示的校對(duì)的是分鐘的個(gè)位。按下數(shù)字“ +” 鍵和數(shù)字“ ”鍵可在當(dāng)前校對(duì)的數(shù)字上相應(yīng)加上 1 或者減去 1。 本設(shè)計(jì)采用查表方式，在程序里預(yù)先存儲(chǔ)兩個(gè)表格，即日常作息時(shí)間表和考試時(shí)間表，可以通過(guò)手動(dòng)按鍵來(lái)選擇所要執(zhí)行的時(shí)間表。并且用紅、綠發(fā)光二極管來(lái)區(qū)別當(dāng)前所執(zhí)行的時(shí)間表。系統(tǒng)開機(jī)后，按功能移位鍵就可以調(diào)整當(dāng)前的時(shí)間，整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，功能明確。 顯示數(shù)據(jù)時(shí)，先把要顯示的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)緩沖區(qū) SBUF 中，再?gòu)?SBUF 中顯示。串行口緩沖寄存器 SBUF 器是可直接尋址的專用寄存器。在物理上，它對(duì)應(yīng)著兩個(gè)寄存器，一個(gè)發(fā)送寄存器，一個(gè)接收寄存器。 CPU 寫 SBUF，就是修改發(fā)送寄存器；讀 SBUF，就是讀接收寄存器。接收器是雙緩沖的，以避免在接收下一幀數(shù)據(jù)之前， CPU 未能及時(shí)響應(yīng)接收器的中斷，沒(méi)有把上一幀數(shù)據(jù)讀走，而產(chǎn)生兩幀數(shù)據(jù)重疊的問(wèn)題。對(duì)于發(fā)送器，為了保持最大的傳輸速率，一般不需要雙緩沖，因?yàn)榘l(fā)送時(shí) CPU 是主動(dòng)的，不會(huì)產(chǎn)生寫重疊的問(wèn)題。 淮北煤炭師范 學(xué)院 20xx 屆學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 15 單片機(jī)數(shù)字鐘主要程序 本次數(shù)字鐘是基于 C語(yǔ)言的六位數(shù)碼管顯示 (時(shí) 分秒 ),(月日 星期 ),鬧鐘定時(shí)時(shí)間的設(shè)計(jì)。按鍵 1 依次選擇調(diào)整時(shí)間 顯示月日星期 調(diào)整月日星期 顯示鬧鐘定時(shí)時(shí)間 調(diào)整鬧鐘定時(shí)按鍵 S2 依次選中時(shí)分秒 (月日星期 )數(shù)碼管 ,S3 按鍵依次加 1,S4 按鍵依次減 1 具有整點(diǎn)報(bào)時(shí) ,鬧鐘定時(shí)顯示功能。 走時(shí)中斷函數(shù) timer0()實(shí)現(xiàn)走時(shí)中斷。定時(shí)器方式控制寄存器 TMOD 工作方式選擇 1。 void timer0() interrupt 1 //50ms 中斷函數(shù) { TMOD=0x01。 TH0=0x4c。 //50ms 初值 晶振 TL0=0x00。 count++。 if(count==20) { count=0。 sec++。 jishi()。 //調(diào)計(jì)時(shí)函數(shù) }} 計(jì)時(shí)函數(shù) Jishi（）實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的時(shí)間計(jì)時(shí)功能。當(dāng) sec=60， minu 加 1，當(dāng) minu=60， hour加 1，同理加到 day， week。 void jishi() //計(jì)時(shí)函數(shù) {if(sec==60) {sec=0。 minu++。 淮北煤炭師范 學(xué)院 20xx 屆學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 16 if(minu==60) {minu=0。 hour++。 if(hour==24) { hour=0。 day++。 week++。 if(week==8) {week=0。} if(year%4==0amp。amp。year%100!=0||year%400==0) //閏年 { if(day==table1[mon]+1) {day=0。 mon++。 if(mon==13) {mon=0。year++。} }} 顯示函數(shù) 函數(shù) disp（）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)日期或時(shí)間的顯示功能。 void disp(uchar a1,uchar a2,uchar a3,uchar a4,uchar a5,uchar a6) //顯示函數(shù) {dula=1。 //選定段選 P0=table[a1]。 //段碼送 P0 口 dula=0。 //關(guān)段選 P0=0xff。 wela=1。 //選定位選 P0=0xfe。 //位選 (第 1 個(gè)數(shù)碼管 )送 P0 wela=0。 //關(guān)位選 delay(3)。 //延時(shí)一小會(huì) } 淮北煤炭師范 學(xué)院 20xx 屆學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 17 鬧鐘函數(shù) 函數(shù) nz_clock 用于啟動(dòng)系統(tǒng)報(bào)警，通過(guò)控制 PNP 三極管導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)。 Fm=0 啟動(dòng)鬧鈴， fm=1 鬧鈴結(jié)束。 void nz_clock() //鬧鐘函數(shù) { if((hour==n_hour)amp。amp。(minu==n_minu)) {fm=0。 delay(50)。 fm=1。 delay(50)。} } 整點(diǎn)報(bào)時(shí)函數(shù) zd_clock()實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報(bào)時(shí)， fm=0