基于单片机的电子钟设计报告

物理机电学院课程设计报告课程名称： 基于单片机的电子钟 系 部： 物理与机电工程学院 专业班级： 09电子信息工程（2）班 学生姓名： / 指导教师： 王清辉 完成时间： 3月18日 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 基于单片机的电子钟设计报告一、设计任务与要求基于单片机的电子钟，设计要求是（1）具有小时分秒时间显示。（2）能够设置闹钟至少5次闹钟时间。（3）可利用按键修改时间，具有上午下午的提示信息。二、方案设计与论证本次方案的设计以单片机中的定时为主，分别实现时、分、秒、时、年、月、日上的显示和正常进位，在此基础上，总体方案可分为以下四个功能模块：模块一：计时功能模块，以微机开发系统中51单片机的定时功能为主，本次设计采用的计时方式为方式2，并且采用中断方式进行一秒计时，由于51单片机的功能特性的限制，计时的方案由采用100ms计时并且在这个基础上连续循环10次进行秒钟计时，在秒的基础上再分别进行其他时间单位的转化，如此逐渐递进实现总体时间计时的实现。时进制采用24小时进制，年份显示只能实现099之间的显示。模块二：显示功能模块，主要以微机开发系统中的七段液晶显示实现，显示的主要格式为“时/年分/月秒/日”，其中，年、月、日的显示由微机开发系统中的按键实现切换。模块三：闹钟功能模块：以蜂鸣器的蜂鸣为标志，蜂鸣器工作则表示预定时间到达。闹钟的设定由按键开关实现，闹钟的开关有拨键开关控制。模块四：控制功能模块：主要以微机开发系统 中的按键和拨键开关实现，按键开关主要用作时间设置，日期设置和闹钟设置以及对时间和日期的显示的转换。拨键开关主要用来实现闹钟的开关设置。在按键开关的防抖动处理上，以在程序中进行10ms的延时来进行处理。电子钟的总体功能原理是以AT89S51单片机为主要的控制核心，通过外接8个独立式键盘作为控制信号源，两个四位一体数码管作为显示器件，单片机实时的去执行相应的功能。在数码管上显示出来，此时通过不同的按键来观察和调节各种数据三、硬件电路设计3.1 硬件功能模块介绍3.1.1 时钟功能模块时钟电路用于产生MCS-51单片机工作时所需要的时钟控制信号，MCS-51单片机的内部电路在时钟信号控制下，严格地按照时序执行指令进行工作，而时序所研究的是指令执行中各个信号在时间上的关系。单片机各个功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因为，时序频率直接影响单片机的速度。时钟电路通过在芯片的外部XTAL1和XTAL2两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡电路。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，晶振频率为12MHz。3.1.2 键盘功能模块为了方便时钟调整与秒表的控制，在单片P1口口线上接了独立键盘，采用低电平有效地方法。在本次电子钟设计中，调整是与键盘脱不了关系的，因为键盘是机械按钮，所以在触点闭合及释放的瞬间将出现电压抖动，所以在键扫描时应该要消除抖动，而且对于一键多功能的按钮必须要判释放，以免某个程序段多次执行。3.1.3 数码管显示模块数码管显示器是单片机重要的输出设备，它不仅具有发光响应快，高频特性好，而且机械性能好，工作电压低，随着工艺发展，可以发出不同颜色的光。在本次设计中，采用共阳极数码管，利用三极管驱动器段控口以便LED发出较亮的光。在本次设计中采用了两个四位一体数码管，数码管的段控接在AT89S52单片机的P0口线上，从a到dp与P0.0到P0.7对应连接，位控制线接在AT89S52单片机的P2口线上，从LED0到LED7与P2.0到P2.7对应连接3.1.4 复位电路模块复位是单片机的初始操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需安装复位键以重新启动。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。复位电路通过极性电容和1个电阻串联，电容接VCC，电阻接地完成了上电复位，在电容两端并联一个电阻就可以实现按键电平复位。3.2 原理图、PCB图、元器件布局图3.2.1 电路原理图3.2.2 PCB图3.2.3 原件清单元件序号型号主要参数数量1电阻1K1个2电阻200欧1个3瓷片电容1041个4瓷片电容30PF2个5三极管Pnp90121个6蜂鸣器5V1个7晶振12M1个8轻触按键6个9单片机STC89S511个10排阻10K1排11排针4个12IC座40脚1个13蓝白可调1个14LCD16021个151602液晶插针1个四、软件设计4.1 单片机资源使用说明（1） 单片机片内定时/计数器0：用于定时50ms。（2） 单片机片内定时/计数器1：用于定时10ms。（3） 单片机P1口接按键：用于对电子钟、秒表调整与控制（4） 单片机P0口接数码管段控口：P0.0P0.7对应于LED的adp（5） 单片机P2口接数码管位控：P2.7P2.0对应于LED的70（6） 单片机P3.1接蜂鸣器：作为电子钟调整时提醒信号4.2 软件系统各模块功能介绍（1）主程序模块：程序的初始化及复位后显示P.，此时进入功能选择状态，按下K0选择电子钟并同时启动电子钟，按下K1选择秒表并进入秒表等待状态。两功能中一种功能被选择与令外一种功能无半点关系，两者是互不影响。 （2）电子钟程序模块：当电子钟选择键按下时，先给缓冲区内清零，在通过查表给缓冲区一次送00-00-00并实现让00-00-00从左向右显示，一旦显示完则开启定时器开始计时，如果没有键按下则不断计时一直从00-00-00到23-59-59,然后重新从00-00-00开始。这里采用定时器中断完成计时功能。如果有键按下则启动2s定时，累计2s内K0按下的次数，按下1次则进入调秒状态，按下2次则进入调分状态，按下3次则进入调时，按下多次则无效，进入调整状态时，调整的改两位闪动显示并且蜂鸣器鸣叫以示提醒，次数按下K0键作为确认，按下K1就加1，按下K2就减1。（3）秒表程序模块：当秒表选择键按下时，先给缓冲区送灭代码序号。再依次送00H代码序号以实现00000000依次从右向左显示，显示到最左端则进入秒表等待状态。按下K1开始计时，秒表最小计时单元是0.01s，采用定时器中断的方法。秒表运行时再次按下K1键则暂停计时，此时可以选择继续和重新计时，分别按K1和K0。（4）主要子程序模块：为了方便软件程序编写，编写了许多子程序，有键扫描程序，用来判是否有键按下；有显示子程序，用于数码管的显示；有加1、减1子程序，用于对电子钟时分秒的调整；还有延时程序，用于数码管动态显示、键扫描消抖动、延时。4.3 软件系统程序流程框图主程序流程框图如图3.1所示电子钟功能程序流程框图如下图3.2所示，左半部分为定时器0中断服务程序，右部分为电子钟主体程序。图3.2 整个电子钟程序框图4.4 软件系统的程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit lcden=P34;sbit rs=P35;sbit FM=P23;sbit s4=P13;sbit s1=P10;sbit s2=P11;sbit s3=P12;uchar count,date,s1num,temp,csnum;uint nian=;char yue=03,ri=22,xq=2,shi,fen,miao,shi_c,fen_c,s_c5,f_c5,num_c=1,ri_c;bit flag,setpage,shuaxin;uchar code table= .03.22 Thu;uchar code table1= 00:00:00;/初始化要在这里改数值uchar code table3= HELLO! _ !;/uchar code table4= welcome!;uchar code table5= Successfully;uchar code table6= Saved!_;uchar code table7=am;uchar code table8=pm;uchar code table9= ;void keyscan();void delay(uint z);void write_com(uchar com);void write_date(uchar date);void write_sfm(uchar add,uchar date);void word(uchar add,unsigned char *str) ;/写字符串void write_nyr(uchar add,uchar date);void write_nian();void init();void clock();void welcome();void beep(uchar t);void delay1(uint z);void save();void myupdate();void colon();void mychar();void main() welcome();delay(500);init();while(1)keyscan();clock();/执行闹钟程序/以下为时钟程序 if(miao%2)&csnum=0) colon(); mychar();if(count=20)count=0;miao+;if(miao=60)/如果秒不到60，则只刷新秒miao=0;fen+;if(fen=60)fen=0; shi+;if(shi=24)shi=0; xq+;write_com(0x80+12);if(xq=8)xq=1;if(xq=1)word(12,Mon);if(xq=2)word(12,Tue);if(xq=3)word(12,Wed);if(xq=4)word(12,Thu);if(xq=5)word(12,Fri);if(xq=6)word(12,Sat);if(xq=7)word(12,Sun);ri+;/接下来要大小月，在二月时要判断是否闰年/如果是闰年，则为29天if(yue=7)temp=yue%2;switch(temp) case 0:/0为小月if(yue=2)/如果为二月，则判断是不是闰年，是为29天，不是为28天 if(nian%4=0)&nian%100!=0|(nian%400=0)if(ri=30)ri=1;yue+;write_nyr(6,yue);elseif(ri=29)ri=1;yue+;write_nyr(6,yue);/if(yue=2)if(ri=31)ri=1;/yue+yue+;if(yue=13)yue=1;nian+;write_nian();write_nyr(6,yue);break;case 1:/1为大月 if(ri=32)ri=1;yue+;if(yue=13)yue=1;nian+;write_nian();write_nyr(6,yue);break; /if(yue7)temp=yue%2;switch(temp)case 0:/0为大月if(ri=32)ri=1;/yue+yue+;if(yue=13)yue=1;nian+;write_nian();write_nyr(6,yue);break;case 1:/1为小月if(ri=31)ri=1;/yue+yue+;if(yue=13)yue=1;nian+;write_nian();write_nyr(6,yue);break;/if(yue7) write_nyr(9,ri); /if(shi=24)if(shuaxin=0)write_sfm(4,shi);/if(fen=60)if(shuaxin=0)write_sfm(7,fen);/if(miao=60)if(shuaxin=0)write_sfm(10,miao); /if(count=20) /while(1)void delay(uint z)int x,y;for(x=110;x0;x-)for(y=z;y0;y-);void write_com(uchar com)/写指令函数 rs=0;lcden=0; P0=com; delay(2); lcden=1; delay(2);lcden=0;void write_date(uchar date)/写数据函数rs=1;lcden=0;P0=date;delay(2);lcden=1;delay(2);lcden=0;void init()uchar num;write_com(0x38);/显示模式设置write_com(0x0c);/光标设置write_com(0x06);/光标指针设置write_com(0x01);/显示清屏write_com(0x80);/从第一行开始写for(num=0;num15;num+)write_date(tablenum);delay(2);write_com(0x80+0x40);/从第二行开始写for(num=0;num12;num+)write_date(table1num);delay(2);for(num=0;num5;num+)/初始化闹钟存放数组s_cnum=0;f_cnum=0;RCAP2H=(65536-50000)/256;RCAP2L=(65536-50000)%256;/设置自动重装初值T2CON=0x04;/启动定时器EA=1;/总中断 ET2=1;/开定时器中断TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TR0=0;ET0=1;void write_sfm(uchar add,uchar date)/写时分秒uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);void write_nyr(uchar add,uchar date)/写月日uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+add);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);void write_nian()uchar shi,ge;shi=nian%100/10;ge=nian%10;write_com(0x80+1);write_date(0x30+2);write_date(0x30);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge); void word(uchar add,unsigned char *str)/写字符串，如MONwhile(*str != 0)write_date(*str+);*str = 0;write_com(0x80+add);void keyscan()if(s1=0)/okdelay(5);if(s1=0)shuaxin=1;s1num+;while(!s1);/为假就退出,松手后即为假beep(1);if(csnum=1) csnum=2;if(csnum=0)/刚开始一定要执行的 write_com(0x01);write_com(0x0f);write_com(0x80+4);word(4,a.Time);write_com(0xc0+4);word(0x44,b.Clock);write_com(0x84);/光标停在时间那里csnum=1;flag=1;if(csnum=2)/调时间/*/调时间画面初始化while(setpage=0)flag=0;write_com(0x01);/显示清屏 myupdate();write_com(0x0f);/光标闪烁 setpage=1;/setpage为1,则不用再次初始化调时画面/while(setpage=0)/*if(s1num=1)/调秒TR2=0;shuaxin=1;write_com(0x80+0x40+10);write_com(0x0f);/光标闪烁if(s1num=2)/调时write_com(0x80+0x40+7);if(s1num=3)/调分write_com(0x80+0x40+4);if(s1num=4)/调星期 write_com(0x80+12);if(s1num=5)/调日 write_com(0x80+9);if(s1num=6)/调月份write_com(0x80+6);if(s1num=7)/调年write_com(0x80+3);if(s1num=8)save();myupdate();TR2=1;s1num=0;csnum=0;/调完会到初始状态setpage=0;flag=0;shuaxin=0;/调完退出时要回到刷新状态 /if(csnum=2)/调时间if(csnum=3)/调闹钟if(setpage=0)uchar i=0;flag=0;write_com(0x80);write_com(0x0c);write_com(0x01);word(0,You Can Set 32);write_com(0xc0);word(0, In One Day);delay(700); /把闹钟存放数组设置一个数,以免write_com(0x01);word(6,Clock 01 00:00);write_com(0x0f);setpage=1;/if(setpage=0)if(s1num=1)/调闹钟数write_com(0x80+6);write_com(0x0f);/光标闪烁if(s1num=2)/调时write_com(0x80+10);if(s1num=3)/调分write_com(0x80+13);if(s1num=4)/全部回到初始状态uchar num;save();myupdate();s1num=0;csnum=0;/调完会到初始状态setpage=0;flag=0;shuaxin=0;write_com(0x0c);/关闪烁; write_com(0x80);/从第一行开始写for(num=0;num15;num+)write_date(tablenum);delay(2);write_com(0x80+0x40);/从第二行开始写for(num=0;num12;num+)write_date(table1num);delay(2);write_nyr(6,yue);write_nyr(9,ri);write_sfm(4,shi);write_sfm(7,fen);/写回值/if(csnum=3)/调闹钟/if(s1=0)/if(s1=0)OK键处理完毕if(flag=1)/flag为进入设置时间或闹钟画面标志,为1则进入设置if(csnum!=0)if(s2=0)delay(5);if(s2=0)while(!s2);beep(1);csnum=2;/调时间标志s1num=0;write_com(0x84);if(s3=0)delay(5);if(s3=0)while(!s3);beep(1);csnum=3;/调闹钟标志s1num=0;write_com(0xc4);/if(flag=1)if(s1num!=0)/OKNUM=1if(s2=0)delay(5);/延时,消抖if(s2=0)/确实按下了,再做下面的处理while(!s2); beep(1);if(csnum=2)/shijianif(s1num=1)/miaomiao+;if(miao=60)miao=0;write_sfm(10,miao);write_com(0x80+0x40+10);if(s1num=2)/fenfen+;if(fen=60)fen=0;write_sfm(7,fen);write_com(0x80+0x40+7);if(s1num=3)/shishi+;if(shi=24)shi=0;write_sfm(4,shi);write_com(0x80+0x40+4);if(s1num=4)/xingqixq+;if(xq=8)xq=1;if(xq=1)word(12,Mon);if(xq=2)word(12,Tue);if(xq=3)word(12,Wed);if(xq=4)word(12,Thu);if(xq=5)word(12,Fri);if(xq=6)word(12,Sat);if(xq=7)word(12,Sun);write_com(0x80+12);if(s1num=5)/riri+;if(ri=31)ri=0;write_nyr(9,ri);write_com(0x80+9);if(s1num=6)/yueyue+;if(yue=13)yue=0;write_nyr(6,yue);write_com(0x80+6);if(s1num=7)/niannian+;if(nian=2100)nian=;write_nian();write_com(0x80+1); /if(csnum=2)/shijianif(csnum=3)/naozhongif(s1num=1)num_c+;if(num_c=33)num_c=1;write_nyr(6,num_c);write_com(0x80+6);if(s1num=2)shi_c+;if(shi_c=24)shi_c=0;s_cnum_c-1=shi_c;write_nyr(10,shi_c);write_com(0x80+10); if(s1num=3)fen_c+;if(fen_c=60)fen_c=0;f_cnum_c-1=fen_c;write_nyr(13,fen_c);write_com(0x80+13); /if(s2=0) /if(s2=0)if(s3=0)delay(5);if(s3=0)while(!s3);beep(1); if(csnum=2)/shijianif(s1num=1)/miaomiao-;if(miao=-1)miao=59;write_sfm(10,miao);write_com(0x80+0x40+10);if(s1num=2)/fenfen-;if(fen=-1)fen=59;write_sfm(7,fen);write_com(0x80+0x40+7);if(s1num=3)/shishi-;if(shi=-1)shi=23;write_sfm(4,shi);write_com(0x80+0x40+4);if(s1num=4)/xingqixq-;if(xq=0)xq=7;if(xq=1)word(12,Mon);if(xq=2)word(12,Tue);if(xq=3)word(12,Wed);if(xq=4)word(12,Thu);if(xq=5)word(12,Fri);if(xq=6)word(12,Sat);if(xq=7)word(12,Sun);write_com(0x80+12);if(s1num=5)/riri-;if(ri=-1)ri=31;write_nyr(9,ri);write_com(0x80+9);if(s1num=6)/yueyue-;if(yue=-1)yue=12;write_nyr(6,yue);write_com(0x80+6);if(s1num=7)/niannian-;if(nian=)nian=2099;write_nian();write_com(0x80+1);/if(csnum=2)/shijianif(csnum=3)/naozhong if(s1num=1)num_c-;if(num_c=0)num_c=32;write_nyr(6,num_c);write_com(0x80+6);if(s1num=2)shi_c-;if(shi_c=-1)shi_c=23;s_cnum_c-1=shi_c;write_nyr(10,shi_c);write_com(0x80+10);if(s1num=3)fen_c-;if(fen_c=-1)fen_c=59;f_cnum_c-1=fen_c;write_nyr(13,fen_c);write_com(0x80+13);/if(csnum=2)/naozhong/if(s3=0)/if(s3=0)if(s4=0)delay(5);if(s4=0)while(!s4);beep(1);if(csnum=1)uchar num;shuaxin=0;flag=0;s1num=0;csnum=0;write_com(0x0c);/关掉光标write_com(0x80);for(num=0;num15;num+)write_date(tablenum);write_com(0x80+0x40);/从第二行开始写for(num=0;num12;num+)write_date(table1num);if(csnum=2)/shijianif(s1num=1)/miaos1num=0;csnum=0;TR2=1;shuaxin=0;/退出时回到刷新状态setpage=0;flag=0;write_com(0x0c);if(s1num=2)/fens1num=1;write_com(0xc0+10);if(s1num=3)/shis1num=2;write_com(0x80+0x40+7);if(s1num=4)/xingqis1num=3;write_com(0x80+0x40+4);if(s1num=5)/ris1num=4;write_com(0x80+12);if(s1num=6)/yues1num=5;write_com(0x80+9);if(s1num=7)/nians1num=6;write_com(0x80+6);/shijianif(csnum=3)if(s1num=1)uchar num;s1num=0;shuaxin=0;csnum=0;setpage=0;flag=0;write_com(0x0c);write_com(0x80);/从第一行开始写for(num=0;num15;num+)write_date(tablenum);delay(2);write_com(0x80+0x40);/从第二行开始写for(num=0;num12;num+)write_date(table1num);delay(2);if(s1num=2)s1num=1;write_com(0x80+6);if(s1num=3)s1num=2;write_com(0x80+10);/if(s4=0)/if(s4=0) /if(s1num!=0)void clock()uchar i;for(i=0;i10;i+)if(shi=s_ci&fen+1=f_ci&miao=59)/ FM=0;/启动闹铃 delay(50); FM=1; delay(50); void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TR0=0; write_com(0xc0); write_date(0x30+num_c); write_com(0xca); void timer2() interrupt 5TF2=0;count+;void welcome() uchar num;write_com(0x38);/显示模式设置write_com(0x0c);/光标设置write_com(0x06);/光标指针设置write_com(0x01);/显示清屏write_com(0x80);/从第一行开始写for(num=0;num15;num+)write_date(ta