【文章內(nèi)容簡介】 基于單片機控制的時鐘控制器。通過向單片機輸入不同的指令可以實現(xiàn)24小時制時鐘的基本顯示和連續(xù)的調(diào)時，調(diào)分和調(diào)秒的功能，同時又擴展了整點報時功能。該電路硬件較為簡單、計時精度高、可控性好，可以隨時調(diào)整和設定時間，并且調(diào)時間的誤差小，操作簡單、通用性強。（1）基本功能、顯示：可以顯示時、分和秒、調(diào)時功能：時（024）、分和秒（060）可以連續(xù)可調(diào)（2）性能：時間日誤差 2秒（3）擴展功能 ．增加整點報時功能 ．增加鬧鐘任意設定功能 2．設計內(nèi)容（1）畫出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系；（2）確定元器件及元件參數(shù)；（3）進行電路模擬仿真；（4）SCH文件生成與打印輸出； 3．編寫設計報告寫出設計的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。4．答辯在規(guī)定時間內(nèi)，完成敘述并回答問題。目錄摘要...................................................................1 ................................................................1 ......................................................1 ........................................................1 方案設計要求.......................................................1 方案設計與論證.....................................................1 整體設計框圖.......................................................2 系統(tǒng)設計流程圖.....................................................2 ........................................................3 外接晶振電路..................................................3 復位電路...........................................................3 數(shù)碼管顯示電路.....................................................3 鍵盤控制電路.......................................................4 Proteus仿真電路....................................................4 單片機程序的編寫...................................................5 電路的檢測.........................................................5 CAD電路的連接及PCB電路布線并做出電路板............................5 軟件與硬件的調(diào)試...................................................5 ..........................................................5 ................................................................5 CAD電路連接圖......................................................5 PCB電路布線圖......................................................6 時鐘控制器參考源程序...............................................6 ...........................................................13基于單片機控制的時鐘控制器 班級：電氣115班 姓名：趙傳陽摘要：近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機的應用不斷地走向深入，由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點。本次設計的時鐘控制器是以單片機（AT89C51）為核心，結(jié)合相關(guān)的元器件（3個2位共陽數(shù)碼管，一個發(fā)光二極管和一個蜂鳴器）和應用程序（在Proteus軟件和KEIL編譯軟件），構(gòu)成相應的應用系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機 AT89C51 共陽數(shù)碼管 發(fā)光二極管 蜂鳴器 Proteus軟件 KEIL編譯軟件 中斷隨著科技的發(fā)展，電子技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，尤其是單片機的應用更為普遍。單片機的應用已深入眾多技術(shù)領(lǐng)域，從軍事、工業(yè)到家庭日常生活，單片機因體積小、功能強、價格低廉而得到廣泛應用。在此基礎(chǔ)上，越來越多各式各樣的時鐘也逐漸走進我們的生活，它們設計精巧、方便、耐用、美觀，深得各領(lǐng)域的厚愛。隨著科技的進步，基于單片機控制的時鐘控制器的出現(xiàn)則打破了人們對時鐘的傳統(tǒng)概念，因為數(shù)字時鐘不僅可以通過數(shù)字直觀地顯示出時間，還可以定時發(fā)出各種聲、光、電信號，以啟動各種設備實現(xiàn)實時控制、時間順序控制。該課程設計既有一般時鐘的基本顯示和調(diào)整功能，同時又增加了整點報時功能，復位功能及實時時鐘控制功能。設計出一個基于單片機控制的時鐘控制器。通過向單片機輸入不同的指令可以實現(xiàn)24小時制時鐘的基本顯示和連續(xù)的調(diào)時，調(diào)分和調(diào)秒的功能，同時又擴展了整點報時功能。該電路硬件較為簡單、計時精度高、可控性好，可以隨時調(diào)整和設定時間，并且調(diào)時間的誤差小，操作簡單、通用性強。在一個單片機應用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，即定時時間。本文主要介紹用單片機為核心部件的時鐘控制器，本設計由單片機AT89C51芯片和3個兩位一體的共陽極的數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機時鐘控制器?；疽螅海?可以顯示時、分和秒：時（024）、分和秒（060）可以連續(xù)可調(diào)并進行校準 、定時鬧鐘、整點報時及復位功能設計制作一個時鐘控制器，要求能實現(xiàn)基本走時，并以數(shù)字形式顯示時、分、秒，采用24小時制，能實現(xiàn)校時、校分連續(xù)可調(diào)、整點報時功能、復位功能以及鬧鐘任意設定功能。方案一：采用各種純數(shù)字芯片實現(xiàn)數(shù)字時鐘的設計。優(yōu)點：各個模塊功能清晰，電路易于理解實現(xiàn)。缺點：各個模塊功能已定不能進行智能化調(diào)整，整體電路太龐大。方案二：采用 FPGA模塊用硬件語言實現(xiàn)功能。優(yōu)點：運算速度快，走時精度高，算法簡單。缺點：成本高，大材小用。方案三：采用單片機最小系統(tǒng)實現(xiàn)功能。優(yōu)點：電路簡單，能通過程序進行隨機調(diào)整并擴展功能，成本低，易于實現(xiàn)。缺點：走時有一定的誤差。經(jīng)過綜合考慮成本問題以及電路實現(xiàn)問題，選擇第三種方案實現(xiàn)設計要求。整體設計框圖如圖1所示：晶振連接電路圖如圖3，以12MHZ晶振為基準。圖3 外接晶振電路連接圖XTALXTAL2：XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz24MHz內(nèi)選擇，一般選用12MHZ晶振，電容取30PF左右。常用復位電路圖如圖4：圖4 復位電路連接圖在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引:腳時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復位。復位后P0－P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。 數(shù)碼管顯示電路二位一體共陽極數(shù)碼管電路連接圖如圖5，以PNP三極管為驅(qū)動。圖5 數(shù)碼管顯示電路連接圖 鍵盤控制電路鍵盤控制電路如圖6。圖6 時鐘按鍵控制電路圖通過SSS3和S4四個按鍵，對時間進行修改和鬧鐘的設置，S0控制鬧鐘的啟動和停止。按下S4鍵顯示鬧鐘，松開后顯示時間；按下S1鍵進入時間修改模式，再按S1鍵時間的時加1，按S3分加1，調(diào)整結(jié)束后按下S4恢復正常顯示；按下S2鍵進入鬧鐘修改模式，再按S3鍵鬧鐘的時加1，按S3分加1，調(diào)整結(jié)束后按下S4恢復正常顯示。在按鍵按下和放開時會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。通過延時程序，可以進行去抖動設計。 Proteus仿真電路整體電路連接圖如圖7：圖7 整體電路連接圖 單片機程序的編寫用KEIL編譯軟件進行程序的設計、編譯并生成可執(zhí)行文件。 電路的檢測電路連接完畢后，應用單片機程序燒錄工具進行程序燒錄，然后單擊運行按鈕進行仿真，檢測電路是否有誤。 CAD電路的連接及PCB電路布線并做出電路板待仿真電路檢測無誤后，則通過CAD軟件進行電路圖的連接并對元件進行封裝，確定無誤后生成PCB圖進行電路的布線，之后做出電路板進行元件的焊接。 軟件與硬件的調(diào)試單片機應用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是它們并不能完全分開。一般的方法是排除明顯的硬件故障，再進行綜合調(diào)試，排除可能的軟件或硬件故障。軟件調(diào)試是指用仿真軟件進行仿真調(diào)試，驗證系統(tǒng)的各項功能；硬件調(diào)試即軟件調(diào)試成功后，將程序下載至AT89C51芯片中，用焊接好的電路來進行各項功能的驗證與檢測。需要特別注意的是軟件調(diào)試與硬件調(diào)試的差異，軟件調(diào)試只是初步的估測，硬件的調(diào)試才是最真實的。5總結(jié)與體會經(jīng)過三周的實習設計，我設計的時鐘控制器實現(xiàn)了它最基本功能，三個星期的緊張實習，讓我獲益非淺，更加熟練的掌握了Proteus軟件、KEIL軟件及CAD軟件的應用，使我看到了自己專業(yè)知識的淺薄與不足。通過本次的課程設計，我對單片機這門課程有了更深的了解，單片機課程設計則是人生課程，我學到了很多課堂上無法學到的東西，懂得了學習的不容易，在以后的學習中我會更加努力的去學習和研究，以取得更好的成績。 CAD電路連線圖如圖8。圖8 CAD電路連接圖 PCB電路布線圖如圖9。圖9 PCB布線電路圖（注:未連線的端口用外接線連接） 時鐘控制器參考源程序使用keil軟件編寫源程序 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP TIME。********初始化********* START: MOV SP, 50H MOV 20H,00H。定義秒MOV 21H,00H。定義分 MOV 22H,00H。定義時MSTOP1: MOV C,。 JNC MSTOP1 LCALL DELAY1。延時MOV A,50HINC 50HCJNE A,00H,HJ1LJMP L0 HJ1: MOV C, JNC MSTOP1 INC 22H。小時自加一 MOV A,22H CJNE A,18H,GO12。MOV 22H,00H。MOV 34H,00H MOV 35H,00H LJMP L0 L1: JB ,L2。=1 MOV C, JC L1 LCALL DELAY1。JC L1 MSTOP2: MOV C, JNC MSTOP2 LCALL DELAY1。MOV C, JNC MSTOP2 INC 21H。MOV A,21H CJNE A,3CH,GO11。MOV 21H,00H。MOV 32H,00H MOV 33H,00H LJMP L0 GO11: MOV B,0AH DIV AB MOV 32H,B。MOV 33H,A。LJMP L0 GO12: MOV B,0AH DIV AB MOV 34H,B。MOV 35H,A。LJMP L0 L2: JB ,L0。 MOV C, JC L2 LCALL DELAY1。MOV C, JC L2 STOP1: MOV C, JNC STOP1小時計數(shù)循環(huán)復位 時轉(zhuǎn)移 延時。＝0時轉(zhuǎn)移 延時 分鐘加一 分鐘計數(shù)循環(huán) 復位 將A的低4位存入32單元 將A的高4位存入33單元 將A的低4位存入34單元 將A的高4位存入35單元＝1時轉(zhuǎn)移 延時。＝0時轉(zhuǎn)移LCALL DELAY1。延時 MOV C, JNC STOP1MOV 50H,00H LJMP MAIN。*******設置鬧鐘******* SETATIME:LCALL DISPLAY2。調(diào)用DISPLAY2顯示鬧鐘 N0: LCALL DISPLAY2 MM2: JB ,N1。=1時轉(zhuǎn)移 MOV C, JC MM2 LCALL DELAY1。JC MM2 MSTOP3: MOV C, JNC MSTOP3 LCALL DELAY1。LJMP N0 HJ2: MOV C, JNC MSTOP3 INC 24H。MOV A,24H CJNE A,24,GO22。MOV 24H,00H。MOV 38H,00H MOV 39H,00H LJMP N0 N1: JB ,N2。 MOV C, JC N1 LCALL DELAY1。JC N1 MSTOP4: MOV C, JNC MSTOP4 LCALL DELAY1。MOV C, JNC MSTOP4 INC 23H。MOV A,23H CJNE A,60,GO21。MOV 23H,00H。MOV 36H,00H MOV 37H,00H LJMP N0 GO21: MOV B,0AH DIV AB MOV 36H,B。MOV 37H,A。LJMP N0延時 ＝0時轉(zhuǎn)移 延時 小時加一 小時計數(shù)循環(huán) 復位 ＝1時轉(zhuǎn)移 延時 ＝0時轉(zhuǎn)移 延時 分鐘加一 分鐘計數(shù)循環(huán) 復位 將A的低4位存入36單元 將A的高4位存入37單元。 MOV A,50H INC 5