51单片机里电子时钟设计原理
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基于51单片机的多功能电子钟设计1. 本文概述随着现代科技的发展,电子时钟已成为日常生活中不可或缺的一部分。
本文旨在介绍一种基于51单片机的多功能电子钟的设计与实现。
51单片机因其结构简单、成本低廉、易于编程等特点,在工业控制和教学实验中得到了广泛应用。
本文将重点阐述如何利用51单片机的这些特性来设计和实现一个具有基本时间显示、闹钟设定、温度显示等功能的电子钟。
本文的结构安排如下:将详细介绍51单片机的基本原理和特点,为后续的设计提供理论基础。
接着,将分析电子钟的功能需求,包括时间显示、闹钟设定、温度显示等,并基于这些需求进行系统设计。
将详细讨论电子钟的硬件设计,包括51单片机的选型、时钟电路、显示电路、温度传感器电路等。
软件设计部分将介绍如何通过编程实现电子钟的各项功能,包括时间管理、闹钟控制、温度读取等。
本文将通过实验验证所设计的电子钟的功能和性能,并对实验结果进行分析讨论。
通过本文的研究,旨在为电子钟的设计提供一种实用、经济、可靠的方法,同时也为51单片机的应用提供一个新的实践案例。
2. 51单片机概述51单片机,作为一种经典的微控制器,因其高性能、低功耗和易编程的特性而被广泛应用于工业控制、智能仪器和家用电器等领域。
它基于Intel 8051微处理器的架构,具备基本的算术逻辑单元(ALU)、程序计数器(PC)、累加器(ACC)和寄存器组等核心部件。
51单片机的核心是其8位CPU,能够处理8位数据和执行相应的指令集。
51单片机的内部结构主要包括中央处理单元(CPU)、存储器、定时器计数器、并行IO口、串行通信口等。
其存储器分为程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)。
程序存储器通常用于存放程序代码,而数据存储器则用于存放运行中的数据和临时变量。
51单片机还包含特殊功能寄存器(SFR),用于控制IO端口、定时器计数器和串行通信等。
51单片机的工作原理基于冯诺伊曼体系结构,即程序指令和数据存储在同一块存储器中,通过总线系统进行传输。
标签:DIY基于51单片机的旋转LED数字电子钟(红外线遥控调时)在网上看到不少老外做的各种旋转LED显示屏,非常COOL,我也动手用洞洞板试做了一个类似的显示屏,结果感觉还不错。
于是再接再励继续努力,将作品进一步改进,完善后制成如今这个样子。
由于刚学51单片机,加上制作电路板软件也是从零开始,的确花了我不少的时间和精力。
不过也就是在这艰难的独立制作中,真正学到了不少实在的东西。
本项目的关键是如何解决高速旋转的电路板如何供电,如何调时的问题。
我采用电机电刷的原理,将旋转轴钻空,通过一只插头将电源的从反面引到前面的电路板上,而这个旋转的插头又与固定在背板上的两个铜片接触的。
调时的问题有些困难,一是让电路板在旋转前与PC机相接,由电脑传送调时数据,这虽然可行但不方便。
还有就是用遥控方法,但此方案在调试方面有很大的困难。
显示方式上,我采用平衡式的两排LED,这除了在旋转时能较好的保持平衡外,主要能利用两边交替显示方式,比单排要快一倍。
本装置不仅是一个时钟,它还可以动态显示汉字及图案,这就看如何发挥了。
其具体制作过程如下:一。
旋转电机的制作从制作成本与方便考虑,选用旧电脑用的大软驱上的直流无刷电机,只是对局部进行改造。
就是这种古董软驱软驱上的直流无刷电机拆开后的电机仔细拆开直流电机,将带圆盘的铝轴从中开孔,让它刚好能插入一个插头。
将旋转轴加工成这样装配好以后按拆开时的顺序,反序将轴安装直流电机上。
电机装配完成后用两片铜片做的电刷电刷装好后的侧面图将电路板上较突出的元件改焊在反面,电机的电源接法。
从电路板标注的符号看,“+”为电源正,“G”为电源负,“C”与“M”端分别与电源正相连匀可使电机运转将一张旧唱片按电机座的位置开孔,而定位用的挡光板应根据电路板上感光组件的位置确定。
二。
电路板的制作本制作品用51单片机控制,具体电原理图如下:用Protel 99设计制作了电路板。
最后得到完成的作品。
遥控器用的是松下车载机的,只用了其中的六个键。
一、设计内容该课程设计是利用MCS-51单片机内部的定时/计数器、中断系统、以及行列键盘和LED显示器等部件,设计一个单片机电子时钟。
设计的电子时钟通过数码管显示,并能通过按键实现设置时间和暂停、启动控制等。
二、电子时钟设计思想:用定时/计数器T0,工作于定时,采用方式1,对12MHZ的系统时钟进行定时计数,初值设为XXYY〔自己计算〕。
形成定时时间为50ms。
用片内RAM的7BH单元对50ms 计数,计20次产生秒计数器78H单元加1,秒计数器加到60那么分计数器79H单元加1,分计数器加到60那么时计数器7AH单元加1,时计数器加到24那么时计数器清0。
然后把秒、分、时计数器分成十位和个位放到8个数码管的显示缓冲区,通过数码管显示出来。
显示格式为小时十位、小时个位---分十位、分个位---秒十位、秒个位。
在处理过程中加上了按键判断程序,能对按键处理。
三、MCS-51单片机系统简介单片机应用系统由硬件系统和软件系统两局部组成。
硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、I\O接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。
软件系统包括监控程序和各种应用程序。
在单片机应用系统中,单片机是整个系统的核心,对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。
与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和I\O接口,使单片机应用系统能够运行。
在一个单片机应用系统中,往往都会输入信息和显示信息,这就涉及键盘和显示器。
在单片机应用系统中,一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。
配置键盘和显示器一般都没有统一的规定,有的系统功能复杂,需输入的信息和显示的信息量大,配置的键盘和显示器功能相对强大,而有些系统输入/输出的信息少,这时可能用几个按键和几个LED 指示灯就可以进行处理了。
在单片机应用系统在中配置的键盘可以是独立键盘,也可能是矩阵键盘。
显示器可以是LED指示灯,也可以是LED数码管,也可以是LCD显示器,还可以使用CRT显示器。
基于51单片机的电子时钟设计
摘要:本文论述了基于51单片机的电子时钟设计,包括硬件设计与软件编程。
其中,硬件设计包括基本指示灯、DS1302时钟芯片等的选择与连接,时钟电路、晶振电路的设计等。
软件编程包括时钟显示的实现,时钟校准、闹钟等功能的实现等。
本设计具有精度高、操作简便、易于实现等特点,可广泛应用于各种场合。
关键词:51单片机;电子时钟;硬件设计;软件编程
前言
随着人们生活水平的提高,电子时钟已经成为人们生活中必不可少的物品,目前市场上各种类型的电子时钟层出不穷。
本文以51单片机为基础,设计了一款高精度、易于操作的电子时钟,采用DS1302时钟芯片作为时钟驱动芯片,实现了时钟的准确显示、校准、闹钟等功能。
硬件设计
硬件设计主要包括控制器、时钟驱动、显示装置以及电源。
本设计采用了AT89C51单片机作为控制器,一块DS1302时钟芯片作为时钟驱动,LED数字管作为显示装置。
同时,本设计采用了USB供电方式,其电源电压为5V。
软件编程
软件编程主要包括时钟显示、时钟校准、闹钟功能的实现等。
时钟显示采用了动态显示方式,实现了时间的精确定位。
同时,本设计还具有时钟校准功能,在程序接通时,可自动对时钟进行校准,保证时钟的精确度。
此外,本设计还具有设置闹钟的功能,用户可在指定时间响起闹钟。
结论本文以51单片机为基础,设计了一款高精度、易于操作的电子时钟。
通过对硬件设计、软件编程的设计与实现,使得该产品能够准确显示时间,保证了时钟的稳定性,满足了时间的要求,目前已
得到广泛应用。
基于51的电⼦闹钟设计报告(附原理图、PCB图、程序)成都信息⼯程学院第五届嵌⼊式创新技术⼤赛基于MCS51的智能电⼦闹钟设计报告姓名学院班级实物图⽬录1.电⼦时钟的设计原理和⽅法 (1)1.1设计原理 (1)1.2 硬件电路的设计 (1)1.2.1 STC89C51RC简介 (1)1.2.2 键盘电路的设计 (2)1.2.3蜂鸣器驱动电路 (3)1.2.4 数码管驱动电路 (3)1.2.5 电源电路 (4)1.3软件部分的设计 (4)1.3.1主程序部分的设计 (4)1.3.2中断计时器及时间进位 (5)1.3.3 闹钟⼦函数 (7)1.3.4 按键扫描 (8)1.3.5 时钟闹钟设置 (9)1.3.6 显⽰数字函数 (10)1.3.7 显⽰界⾯函数 (10)1.3.8 闹钟记录及读取 (11)2.硬件调试 (13)附录A:电路原理图 (15)附录B:电路PCB图 (16)附录C:源程序 (17)1.电⼦时钟的设计原理和⽅法1.1设计原理系统框图1.2硬件电路的设计1.2.1 STC89C51RC简介STC89C52R CSTC89C51RC是⼀种带8K闪烁可编程可擦除只读存储器(FPETOM-FlashProgrammabalandErasableReadOnlyMemory )的低电压、⾼性能CMOS8位微型处理器,即单⽚机芯⽚。
单⽚机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次,内部FLASH 擦写次数为100000次以上。
该芯⽚使⽤⾼密度⾮易失存储制造技术,与⼯业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器集成在单个芯⽚中,使得STC89C51RC 成为了⼀种性价⽐极⾼的微型处理器芯⽚,在许多电路设计中都得到了应⽤。
STC89C51RC 单⽚机特点:⼯作电压:5.5V-3.4V ⼯作频率:0-40MHz ⽤户应⽤程序空间:8K ⽚上集成128*8RAMISP (在系统可编程)/IAP (在应⽤可编程),⽆需专⽤编程器/仿真器可通过串⼝(P3.0/P3.1)直接下载⽤户程序EEPROM 功能共3个16位定时器/计数器,其中定时0还可以当成2个8位定时器使⽤外部中断4路通⽤异步串⾏⼝(UART ),还可⽤定时器软件实现多个UART ⼯作温度范围:0-75℃引脚说明:VCC:供电电压 GND :接地P0:P0是⼀个8位漏级开路双向I/O ⼝,低8位地址复⽤总线端⼝。
单片机时钟原理
单片机时钟原理是指单片机内部系统中的一个计时器电路,用于产生一个稳定的时钟信号。
时钟信号的频率用来控制单片机内部各个模块的运行节奏,以确保它们按照正确的顺序和时间进行工作。
在单片机中,通常采用晶体振荡器作为时钟源。
晶体振荡器是一种稳定的电子振荡器,由晶体和与晶体相连的谐振电路组成。
晶体的内部结构使得它具有一个特定的谐振频率,当外加电压施加到晶体上时,它会开始振荡并产生稳定的振荡信号。
单片机内部的时钟电路通常由一个振荡电路和一个分频电路组成。
振荡电路负责产生一个基准振荡信号,而分频电路则将这个振荡信号分频得到一个较低频率的时钟信号,以满足单片机的工作需求。
在单片机启动过程中,振荡电路通过控制晶体振荡器工作,产生一个基准振荡信号。
这个基准振荡信号经过分频电路的处理,产生一个较低频率的时钟信号。
这个时钟信号可以控制单片机中各个模块的时序,使其在正确的时间进行工作。
在单片机的编程中,开发人员可以通过对时钟寄存器的设置来调整时钟频率。
通过控制时钟频率,可以改变单片机内部各个模块的运行速度,从而满足不同的应用需求。
总的来说,单片机时钟原理是通过振荡电路和分频电路产生一个稳定的时钟信号,用于控制单片机内部各个模块的时序和节
奏。
这个时钟信号在单片机的启动过程中产生,并且可以通过对时钟寄存器的设置来进行调整。
多功能电子钟毕业设计本文主要介绍了一款多功能电子钟的设计方案,其中包括时钟、定时器、闹钟、日历、温度显示等多种功能。
通过硬件和软件的相结合,实现了这种多功能的电子钟,具有易操作、准确显示、功能多样等特点。
本设计可用于家庭、实验室、工作室等多种场合。
一、设计目标随着现代科技的发展,电子钟成为人们生活中不可缺少的一部分。
因此,本文设计了一款多功能电子钟,集时钟、定时器、闹钟、日历、温度显示等多种功能于一身,方便人们的日常生活。
二、设计原理该电子钟的各项功能均用单片机控制实现。
电子钟的控制部分是基于51单片机进行设计。
时钟的原理是通过一个晶振来控制芯片的工作频率,从而达到时钟的准确显示。
使用DS1302进行存储和控制时间。
定时器的原理是通过定时器中断进行实现,通过设定定时器的计数值即可实现定时器的功能。
闹钟的原理是通过设定一个“警报时间”来实现,当时间到达“警报时间”时,闹钟就会开始响铃。
日历的原理是通过读取DS1302中存储的日期信息进行实现。
温度显示的原理是通过使用DS18B20传感器实现对温度的检测。
三、硬件设计本设计的硬件主要由以下部分组成:显示部分、按键部分、计时器部分、DS1302时钟芯片、DS18B20温度传感器、单片机及其外设(如LCD12864液晶屏等)。
1.显示部分本设计采用LCD12864液晶屏进行显示。
2.按键部分本设计采用4个按键T1~T4,T1键用于切换时间制式;T2键用于设定时间和日期等;T3键用于设定闹钟;T4键用于定时器的设定。
3.计时器部分本设计采用计时器555进行固定时间的计时。
4. DS1302时钟芯片DS1302时钟芯片是一种用于实现实时时钟的芯片,本设计将其用于控制电子钟的时间。
5. DS18B20温度传感器DS18B20温度传感器是一种用于测量温度的芯片,本设计将其用于温度显示功能。
6. 单片机及其外设本设计采用AT89C52单片机进行控制,其外设包括LCD12864液晶屏、DS1302时钟芯片、DS18B20温度传感器等。
单片机电子时钟课程设计报告一、设计目的。
本课程设计旨在通过单片机技术的应用,设计并制作一个简单的电子时钟。
通过这一设计,学生将能够掌握单片机的基本原理和应用,培养学生的动手能力和创新意识,提高学生的实际操作能力。
二、设计原理。
本电子时钟采用单片机作为控制核心,通过晶振产生的时钟信号来实现时间的计时和显示。
利用数码管来显示小时和分钟,通过按键来调整时间。
同时,通过蜂鸣器发出报时信号,实现基本的闹钟功能。
三、设计方案。
1. 硬件设计。
(1)单片机选择,本设计选用常见的51单片机作为控制核心,具有成本低、易于编程的特点。
(2)时钟电路,采用晶振作为时钟信号源,通过单片机的定时器来实现时间的计时。
(3)显示模块,采用数码管来显示小时和分钟,通过数码管的扫描显示来实现时间的动态显示。
(4)按键输入,设计按键来调整时间,包括调整小时和分钟。
(5)报时功能,通过蜂鸣器来实现基本的报时功能,可以设置闹钟时间。
2. 软件设计。
(1)时钟控制,通过单片机的定时器来实现时间的计时和更新。
(2)显示控制,设计数码管的扫描显示程序,实现时间的动态显示。
(3)按键处理,设计按键扫描程序,实现对时间的调整。
(4)报时功能,设计蜂鸣器的报时程序,实现基本的闹钟功能。
四、设计实现。
1. 硬件实现。
根据上述设计方案,完成了电子时钟的硬件连接和布线,保证各个模块之间的正常通讯和工作。
2. 软件实现。
编写了单片机的程序,实现了时钟的计时、显示和控制功能,保证了电子时钟的正常运行。
五、实验结果。
经过调试,电子时钟能够准确显示当前的时间,并能够通过按键调整时间和设置闹钟功能,报时功能也能够正常工作。
六、总结与展望。
通过本课程设计,学生掌握了单片机的基本原理和应用,培养了动手能力和创新意识。
在今后的学习和工作中,学生将能够更好地应用单片机技术,设计和制作更加复杂的电子产品。
同时,也为学生今后的科研和创新工作奠定了良好的基础。
基于51单片机的电子时钟的设计电子时钟已经成为我们日常生活中不可或缺的设备之一。
随着科技的不断发展,电子时钟也越来越智能化,功能也越来越强大。
然而,简单的电子时钟也非常实用,可以帮助我们准确地把握时间,安排生活。
本文将基于51单片机,介绍一个简单的电子时钟的设计。
第一步,硬件设计。
要实现电子时钟,我们需要用到一个时钟模块,它可以为我们提供一个准确的时间基准。
同时,我们还需要将时间显示在一个数码管上,所以在硬件设计中我们需要使用数码管。
此外,为了方便调试,我们需要一个串口模块,它可以将调试信息输出到PC端,供我们观察。
具体的硬件设计如下:1.时钟模块我们使用的是DS1302时钟模块,它可以提供准确的时间计算。
DS1302时钟模块有六个引脚,分别是:VCC、GND、CLK、DAT、RST、DS。
其中,VCC和GND分别连接电源正负极,CLK是时钟,DAT是数据,RST是复位,DS是时钟数据存储器。
2.数码管我们使用共阴数码管,它有12个引脚,其中11个引脚是段选线,另外一个引脚是位选线。
为了方便连接,我们可以使用数码管驱动芯片,如74HC595。
它可以将51单片机的串行数据转为并行数据,以驱动数码管。
3.串口模块串口模块是用于通信的模块,它有4个引脚,分别是:VCC、GND、TX、RX。
其中,VCC 和GND连接电源正负极,TX是发送端口,RX是接收端口。
第二步,软件设计。
软件设计主要包括三个部分,分别是时钟模块的驱动程序、数码管的驱动程序和主程序。
我们需要编写一个DS1302时钟模块的驱动程序。
通过驱动程序,我们可以读取当前时间,并将其设置为时钟模块的初始时间。
同时,我们还需要实现定时器中断,以更新时钟显示。
数码管驱动程序是通过74HC595芯片实现的。
我们需要编写一个函数,将当前时间转换为段选数据,再通过74HC595芯片输出到数码管上。
3.主程序主程序主要包括时钟的初始化、时钟的设置、时钟的显示等功能。
51单片机的电子时钟设计一、引言随着科技的发展和人们对时间的准确度的要求日益提高,电子时钟成为了人们生活中不可缺少的一部分。
本文将介绍一种基于51单片机的电子时钟设计。
二、硬件设计1.主控部分本设计使用了51单片机作为主控芯片,51单片机具有丰富的接口资源和强大的处理能力,非常适合用于电子时钟的设计。
2.显示部分采用了数码管显示屏作为显示部分。
为了提高显示的清晰度,我们选用了共阳数码管。
使用4位数码管即可显示时、分和秒。
3.时钟部分时钟部分由振荡器和RTC电路构成。
振荡器提供时钟脉冲信号,RTC 电路实现对时钟的准确计时。
4.按键部分按键部分采用矩阵按键,以实现对时间的设置和调整。
三、软件设计1.系统初始化在系统初始化阶段,需要对硬件进行初始化设置。
包括对I/O口的配置,定时器的初始化等。
2.时间设置用户可以通过按键设置当前的时间。
通过矩阵按键扫描,检测到用户按下了设置键后,进入时间设置模式。
通过按下加减键,可以增加或减少时、分、秒。
通过按下确认键,将设置的时间保存下来。
3.时间显示在正常运行模式下,系统将会不断检测当前的时间,并将其显示在数码管上。
通过对时钟模块的调用,可以获取当前的时、分、秒并将其显示出来。
4.闹钟功能在时间设置模式下,用户还可以设置提醒闹钟的功能。
在设定时间到来时,系统会发出蜂鸣器的声音,提醒用户。
四、测试与验证完成软硬件设计后,进行测试与验证是必不可少的一步。
通过对硬件的连线接触检查和软件的功能测试,可以确保整个设计的正确性和可靠性。
五、总结通过本次设计,我对51单片机的使用和原理有了更清晰的认识,同时也对电子时钟的设计和制作有了更深入的了解。
电子时钟作为一种常见的电子产品,在我们的日常生活中发挥了重要的作用。
这次设计过程中,我遇到了许多问题,但通过查阅资料并与同学一起探讨,最终解决了问题。
相信通过不断的学习和实践,我可以在未来的设计中取得更好的成果。
基于51单片机的电子时钟设计摘要:本文介绍了基于51单片机的电子时钟的设计,从硬件和软件两个方面给出了具体实现过程。
该时钟的设计采用功能分块的思想方法,将硬件电路划分为开关电路,显示驱动电路和数码管电路等若干独立模块,而软件的实现则由闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序,秒表显示程序,时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序,延时程序等组成。
文中给出了各个模块的电路图,并用Proteus的ISIS软件对电子时钟系统的各个功能进行了仿真,并给出了相应的仿真结果图像。
关键词:单片机;电子时钟;键盘控制Electronic Clock Design Based on 51 Single-chip***Shandong Institute of Business and Technology , 264005Abstract:This paper introduces the electronic clock design based on 51 single-chip microcomputer, and it provides us specific implementation process from aspects of hardware and software. This clock is designed by the method of function blocks. 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 microcomputer; electronic clock;Keyboard control引言1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表,从而奠定了电子时钟的基础,电子时钟开始迅速发展起来。
现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具,采用延时程序产生一定的时间中断,用于一秒的定义,通过计数方式进行满六十秒分钟进一,满六十分小时进一,满二十四小时小时清零。
从而达到计时的功能,是人民日常生活补课缺少的工具。
现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调试,数字式电子钟用集成电路计时时,译码代替机械式传动,用LED显示器代替指针显示进而显示时间,减小了计时误差,这种表具有时、分、秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。
二,时钟的基本原理分析利用单片机定时器完成计时功能,定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数,设定定时1秒的中断计数初值为100,每中断一次中断计数初值减1,当减到0时,则表示1s到了,秒变量加1,同理再判断是否1min钟到了,再判断是否1h到了。
为了将时间在LED数码管上显示,可采用静态显示法和动态显示法,由于静态显示法需要译码器,数据锁存器等较多硬件,可采用动态显示法实现LED 显示,通过对每位数码管的依次扫描,使对应数码管亮,同时向该数码管送对应的字码,使其显示数字。
由于数码管扫描周期很短,由于人眼的视觉暂留效应,使数码管看起来总是亮的,从而实现了各种显示。
三,时钟设计分析针对要实现的功能,采用AT89S51单片机进行设计,AT89S51 单片机是一款低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4KB在线可编程(ISP)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS- 51指令系统及80C51引脚结构。
这样,既能做到经济合理又能实现预期的功能。
在程序方面,采用分块设计的方法,这样既减小了编程难度、使程序易于理解,又能便于添加各项功能。
程序可分为闹钟的声音程序、时间显示程序、日期显示程序,秒表显示程序,时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序,延时程序等。
运用这种方法,关键在于各模块的兼容和配合,若各模块不匹配会出现意想不到的错误。
首先,在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法,以及内部寄存器、存储单元的用法,否则,编程无从下手,电路也无法设计。
这是前期准备工作。
第二部分是硬件部分:依据想要的功能分块设计设计,比如输入需要开关电路,输出需要显示驱动电路和数码管电路等。
第三部分是软件部分:先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试,最终完成程序设计。
第四部分是软件画图部分:设计好电路后进行画图,包括电路图和仿真图的绘制。
第五部分是软件仿真部分:软硬件设计好后将软件载入芯片中进行仿真,仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。
第六部分是硬件实现部分:连接电路并导入程序检查电路,若与设计的完全一样一般能实现想要的功能。
最后进行功能扩展,在已经正确的设计基础上,添加额外的功能!四,时钟的实现A.电路设计1. 整体设计此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟,硬件部分主要分以下电路模块:显示电路用8个共阴数码管分别显示,星期(年份),小时、分钟(月份)和秒(日),通过动态扫描进行显示,从而避免了译码器的使用,同时节约了I/0端口,使电路更加简单。
单片机采用AT89S51系列,这种单片机应用简单,适合电子钟设计。
电路的总体设计框架如下:2. 分块设计模块电路主要分为:输入部分、输出部分、复位和晶振电路。
2.1 输入部分输入信号主要是各种模式选择和调整信号,由按键开关提供。
以下为输入部分样例:在本实验中主要用用P3口输入按键信号,还用到了特殊的P0口。
对于P0口,由于其存在高阻状态,为了实现开关功能,给其添加上拉电阻,具体如下图所示:2.2 输出部分本电路的输出信号为7段数码管的位选和段选信号,闹铃脉冲信号,提示灯信号。
本实验的数码管是共阴的,为了防止段选信号不能驱动数码管,故在P1口连接上拉电阻后,再送段选信号,以提高驱动,位选信号直接从P2口接入,如下图:闹铃由P2.6端输出,模块如下:2.3 晶振与复位电路本实验单片机时钟用内部时钟,模块如下:复位电路为手动复位构成,模块如下:各模块拼接组合,电路总体设计图如下:B.程序设计B.1 程序总体设计本实验用汇编程序完成.程序总的流程图如下:B.2 程序主要模块B.2.1 延时模块数码管显示动态扫描时,用到延时程序,这里使用延迟1ms的程序,此程序需反复调,除数码管动态扫描外,数码管的闪烁提示,以及音乐模块也用到了延时,只是延时的长短不同罢了,在此不再赘述。
B.2.2中断服务程序本实验中,计数器T0,T1中断都有运用,其中T0中断为时钟定时所用,T1中断用于音乐播放。
T0的定时长度为0.01s,工作于方式1,计数1次,时长1us,故计数器计数10000次,进入中断,计数初值为65536-10000=55536=#0D8F0,装满定时器需要0.01s的时间,从而100次中断为一秒,一秒之后,判断是否到60秒,若不到则秒加一,然后返回,若到,则秒赋值为0,分加一,依次类推。
包括日期显示的功能也是如此。
另外,由于要实现倒计时功能,因此在中断程序中还要加入减一的寄存器,需要时将其进行显示。
基于以上考虑,以R3为倒计时中的秒,R4为倒计时的分,当秒加1时R3减一,减到0之后,秒赋值为59,分减一,直到分为0。
计数器T1工作于方式1,当调用响铃程序时,其计数功能开启,为音乐音调不同频率的方波的形成,提供延时。
其中断服务程序就是根据音调改变音乐方波输出口电平的高低,用语句 CPL实现。
中断服务程序中日历的实现较为复杂,要考虑平年,闰年,特殊的2月,每月的天数的不尽相同。
具体的逻辑判断方法为:首先,要考虑年份是不是闰年,闰年的判断方法是:将年份除以100,若能整除,则将年份除以400,若还能整除,则为闰年,若不能,则为平年;若不能被100整除,则判断是否能被4整除,若能,则为闰年,若不能则为平年。
只有2月与平、闰年相关,因此在闰年和平年的子程序中,要判断是不是2月,若是则在相应的年中进行日期的增加,若不是则转入平时的月份。
其中1、3、5、7、8、10、12月是每月31天,4、6、9、11月为每月30天。
日历进位判断流程图如下:本实验用8个数码管,刚好能显示年,月,日,扫描显示与时间的扫描显示类似。
年比较特殊,由两个寄存器存储,个位,十位为0时,表明年数能被100整除,若此时千位,百位组成两位数能被4整除,则年数被400整除,为闰年。
若十位,个位组成两位数能被4整除,则年数能被4整除,为闰年。
B.2.3主程序主程序主要对按键进行扫描,以及判断定时和闹铃时间是否已到,若到则调用相关程序。
B.2.4 显示子程序8个数码管轮流进行显示,分别显示1ms,依赖人的视觉暂留效应,给人以数码管持续高亮的错觉。
日期的显示,秒表的显示,倒计时的显示,调闹铃,调定时的显示,闪烁的显示程序与以上的的扫描相似,有的以子程序的方式出现,通过子程序调用语句ACALL调用;有点直接嵌套在相应的程序里面,顺序执行,或者用调转语句AJMP调用。
C 程序调试及仿真本程序通过Keil单片机开发平台实现程序的编译,链接,生成HEX文件。
通过Keil和硬件仿真平台Proteus的联合,可以将设计效果仿真出来,根据效果,有目的的改变设计,优化程序。
利用Proteus仿真实验过程截图:普通时间显示模式仿真图,表示:星期一 9点10分38秒五,总结本文先从整体论述了设计电子钟的大致思路,然后再采用划分模块的方法,将硬件电路划分为开关电路,显示驱动电路,以及数码管电路等,而软件部分,则依据要实现的功能,划分为:闹钟的声音程序,时间显示程序,日期显示程序,秒表显示程序,时间调整程序、闹钟调整程序、定时调整程序,延时程序等。