可调LED数显电子时钟设计

《机电设备控制技术》

课程设计说明书

题 目 可调LED数显电子时钟设计

机 械 工 程 学院

机械设计制造及其自动化 专业 xxxx 班 xx 号

学生姓名 xxx .

指导教师 xxx xxx .

完成日期 2009年12月10日 .

目 录

第1章 课程设计任务书 .......................................................................................................... 1

1.1 设计要求及任务 ......................................................................................................... 1

1.2 进度安排及完成时间 ............................................................................................... 1

第2章 可调LED数显电子时钟工作原理 .......................................................................... 2

2.1 LED显示原理 ............................................................................................................ 2

2.2 可调LED数显电子时钟工作过程 ...................................................................... 2

第3章 可调LED数显电子时钟系统设计 .......................................................................... 3

3.1 硬件原理的设计 ......................................................................................................... 3

3.2 元器件的选型 ............................................................................................................. 4

3.3 软件设计流程图 ......................................................................................................... 4

3.4 源程序 ........................................................................................................................... 8

第4章 设计总结 ................................................................................................................... 17

参考文献 ..................................................................................................................................... 18

1

第1章 课程设计任务书

设计题目 可调LED数显电子时钟设计

姓名xxx院别机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级 xxxx学号 xx

指导老师 xxx xxx 教研室主任 xxx

1.1 设计要求及任务

1．设计要求

（1）用单片机进行控制；

（2）用数码管显示时、分、秒；

（3）用按键实现时、分、秒调整项的选择与时间的加、减调整；

（4）保证所调整项闪烁，以示区别。

2．设计任务

（1）设计时钟工作方案；

（2）硬件设计、硬件原理图及元器件选型；

（3）绘制工作流程图及软件设计；

（4）程序在开发板上通过调试；

（5）编写设计说明书。

1.2 进度安排及完成时间

1．设计时间安排：2009年11月30日至2009年12月11日

2．设计进度安排：

第13周：布置设计任务，查阅资料，熟悉设计要求及任务，软硬件设计。

第14周：调试程序，整理资料，撰写设计说明书，答辩，交设计作业（打印稿及电子稿）。 2

第2章 可调LED数显电子时钟工作原理

2.1 LED显示原理

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称LED,，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点，广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。LED可以作为显示屏，在计算机控制下，显示色彩变化万千的视频和图片。 LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体。

2.2 可调LED数显电子时钟工作过程

可调LED数显电子时钟由8个数码管组成，其从左到右数码管显示格式为“XX-XX-XX”，如12-20-30。数码管的时、分、秒位分别根据时钟的运行进行变化。并且可以通过按键实现时间的调整：K1作为功能键，通过K1实现时、分、秒的调整项的选择；K2键作为加1键；K3键作为减1键。在调整时所调整的项闪烁，目的是和其他两个时间项区别出来，并且在按下按键时有蜂鸣器发出提示音，当数字时钟到达整点时也有蜂鸣器发出提示。

可调LED数显电子时钟由51单片机进行控制，为了节省端口，电子时钟的显示采用动态显示的方式。而时、分、秒的分隔符在运行时进行闪烁，以作为数字时钟运行的提示。 3

第3章 可调LED数显电子时钟系统设计

3.1 硬件原理的设计

根据设计任务书的要求选择硬件元器件，并进行硬件线路的连接。电子时钟的硬件原理图如图1所示：

图1 电子时钟硬件原理图

单片机的P0口作为显示字形的输出口，P2口作为位选码的输出口来选择需要显示字形的数码管，由P1.7口输出蜂鸣器的控制信号并控制蜂鸣器的按要求发声，由P3.0、P3.1、P3.2口作为按键控制信号的输入端口。电阻与三极管组成了数码管的驱动电路，来实现通过单片机输出的低电压来控制数码管的正常显示。 4 3.2 元器件的选型

根据电子时钟的运行特点和要求，对元器件进行选择。电气元器件选型如下表1：

表1 电子时钟的元器件目录表

序号 名称 数量 规格型号

1 单片机 1 AT89C51

2 数码管显示器 1 7SEG-MPX8-CA-BLUE

3 按钮 3 ZC-1612C

4 电阻 17 10WATT1K

5 PNP三极管 9 3AD15

6 蜂鸣器 1

ZC-1612C

7 导线

若干

3.3 软件设计流程图

电子时钟的软件设计流程图分别如下所示：

主程序功能键扫描中断子程序开始显示缓冲区、位选区赋初值开始K1按下ＮＹR3==4R=0ＮＹR3加1中断返回调用按键提示音子程序调用显示子程序调用按键扫描子程序定时器赋初值开中断定时计数器初始化 5

开始定时器重装初值经过0.5s时分秒的分隔位熄灭经过1s时分秒的分隔位重新显示秒计数单元加1秒计数单元清0分计数单元加1到60分分计数单元清0时计数单元加1到24小时时计数单元清0中断返回ＹＮ到60秒ＹＮＹＮＮＮＹＹ定时中断子程序开始R3==1调用秒加减调整程序秒闪烁显示R3==2调用分加减调整程序分闪烁显示R3==3调用时加减调整程序时闪烁显示返回ＮＮＮＹＹＹ按键闪烁子程序 6

开始K2按下返回秒个位减1个位到0FFH秒个位赋9十位减1十位到0FFH秒十位赋5ＮＮＹＹＹ开始K2按下返回个位到0FFH十位到0FFH分个位减1分个位赋9十位减1分十位赋5ＮＮＹＹＹ调用按键提示音子程序秒十位赋0Ｙ个位到0AHＹＮ秒个位赋0十位加1十位到6Ｎ秒个位加1调用按键提示音子程序K3按下ＮＹＮ分十位赋0Ｙ分个位加1个位到0AH十位到6分个位赋0十位加1ＮＮＹ调用按键提示音子程序调用按键提示音子程序K3按下ＮＹＮ秒加减调整子程序分加减调整子程序 7

开始K2按下返回Ｙ取要显示的字形指针指向字形码首地址查表取出字形码P0口输出字形取出位选码从P2口输出位选码分别指向下一个要显示的字形和显示器令显示器熄灭以消除残影8位显示完毕令R0重新指向显示缓冲区的首地址返回开始ＮＹ小时个位加1Ｎ个位到4ＹＹＹＮ小时个位十位均赋0小时个位赋0十位加1个位到0AH十位到2Ｎ调用按键提示音子程序小时个位减1个位到0FFHＮＹ十位到0FFH小时位赋成23ＮＹ小时个位赋9十位减1调用按键提示音子程序K3按下ＮＹＮ时加减调整子程序动态显示子程序 8 3.4 源程序

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 0003H

LJMP INT_0

ORG 000BH

LJMP INT_TO

ORG 0030H

MAIN: MOV 70H,#00H; 显示器显示数字的显示缓冲区

MOV 71H,#05H;

MOV 72H,#0BH;

MOV 73H,#09H;

MOV 74H,#05H;

MOV 75H,#0BH;

MOV 76H,#03H;

MOV 77H,#02H;