项目6__简易数字电子时钟设计

*,*,单片机C语言应用技术与实践张永格 何乃味,主编,北京交通大学出版社,2009年6月,项目6,简,简,易,易数,字,字电,子,子时,钟,钟设,计,计,知识,目,目标,：,1.,了,了解7,段,段LED,数,数码,管,管的,结,结构,及,及其,工,工作,原,原理,；,；,2.,掌,掌,握,握单,片,片机,对,对数,码,码管,的,的静,态,态、,动,动态,显,显示,控,控制,方,方式,；,；,3.,应,应,用,用单,片,片机,进,进行,计,计数,控,控制,的,的原,理,理。,能力,目,目标,：,1.,能,能,根,根据,设,设计,任,任务,要,要求,编,编制,不,不同,进,进制,计,计数,器,器的,程,程序,流,流程,图,图，,理,理解,程序,对,对数,字,字电,子,子时,钟,钟的,控,控制,原,原理,；,；,2.,会,会,利,利用,电,电路,仿,仿真,软,软件,绘,绘制,简,简易,数,数字,电,电子,时,时钟,的,的电,路,路原,理,理图,；,；,3.,会,会,用,用keilC51软,件,件对,源,源程,序,序进,行,行编,译,译调,试,试及,与,与protues,软,软件,联,联,调，,实,实现,电,电路,仿,仿真,。,。,引言,单片,机,机控,制,制实,现,现的,数,数字,电,电子,时,时钟,要,要完,成,成的,功,功能,是,是显,示,示小,时,时、,分,分和,秒,秒，,是,是一,台,台按,秒,秒计,数,数并,显,显示,的,的计,数,数器,。,。其,中,中小,时,时采,用,用24进,制,制，,秒,秒和,分,分采,用,用60进,制,制。,本项,目,目从1位,计,计数,器,器的,实,实现,入,入手,，,，逐,步,步介,绍,绍不,同,同进,制,制的,多,多位,计,计数,，,，最,终,终达,到,到设,计,计简,易,易数,字,字电,子,子时,钟,钟的,目,目的,。,。,任务1从0,到,到9,的,的加1计,数,数显,示,示（,静,静态,）,）设,计,计,一、,知,知识,储,储备,1.1,数,数码,管,管的,基,基本,知,知识,数码,管,管是,一,一类,显,显示,屏,屏通,过,过对,其,其不,同,同的,管,管脚,输,输入,相,相对,的,的电,流,流使,其,其发,亮,亮从,而,而显,示,示出,数,数字,。,。可,以,以显,示,示时,间,间、,日,日期,、,、,温,温度,等,等可,以,以用,数,数字,代,代替,的,的参,数,数。,由,由于,它,它的,价,价格,便,便宜,、,、使,用,用简,单,单，,在,在电,器,器特,别,别是,家,家电,领,领域,应,应用,极,极为,广,广泛,，,，空,调,调,、,、热,水,水器,、,、冰,箱,箱等,等,等绝,大,大多,数,数用,的,的都,是,是数,码,码管,。,。,任务1从0,到,到9,的,的加1计,数,数显,示,示（,静,静态,）,）设,计,计,1.1,数,数码,管,管的,基,基本,知,知识,LED数,码,码管,是,是一,种,种半,导,导体,发,发光,器,器件,，,，其,基,基本,单,单元,是,是发,光,光二,极,极管,，,，如,图,图6.4,。,。,任务1从0,到,到9,的,的加1计,数,数显,示,示（,静,静态,）,）设,计,计,1.1,数,数码,管,管的,基,基本,知,知识,（1,）,）按,段,段数,可,可以,分,分为,七,七段,数,数码,管,管和,八,八段,数,数码,管,管，,八,八段,数,数码,管,管比,七,七段,数,数码,管,管多,一,一个,发,发光,二,二极,管,管单,元,元（,多,多一,个,个小,数,数点,显,显示,）,）；,（2,）,）按,能,能显,示,示多,少,少个,“,“8,”,”可,以,以分,为,为1,位,位、2位,、,、4,位,位、8位,数,数码,管,管；,（3,）,）按,发,发光,二,二极,管,管单,元,元连,接,接方,式,式划,分,分可,分,分为,共,共阳,极,极/,共,共阴,极,极数,码,码管,。,。共,阳,阳极,数,数码,管,管是,指,指将,所,所有,发,发光,二,二极,管,管的,阳,阳极,接,接到,一,一起,形,形成,公,公共,阳,阳极(COM)的,数,数码,管,管。,当,当某,一,一字,段,段发,光,光二,极,极管,的,的阴,极,极为,低,低电,平,平时,，,，相,应,应字,段,段就,点,点亮,。,。共,阴,阴极,数,数码,管,管是,指,指将,所,所有,发,发光,二,二极,管,管的,阴,阴极,接,接到,一,一起,形,形成,公,公共,阴,阴极(COM)的,数,数码,管,管。,当,当某,一,一字,段,段发,光,光二,极,极管,的,的阳,极,极为,高,高电,平,平时,，,，相,应,应字,段,段就,点,点亮,。,。如,图,图6.4,。,。,任务1从0,到,到9,的,的加1计,数,数显,示,示（,静,静态,）,）设,计,计,1.2LED数,码,码管,的,的静,态,态驱,动,动方,式,式,数码,管,管要,正,正常,显,显示,，,，就,要,要用,驱,驱动,电,电路,来,来驱,动,动数,码,码管,的,的各,个,个段,码,码，,从,从而,显,显示,出,出我,们,们要,的,的数,字,字，,因,因此,根,根据,数,数码,管,管的,驱,驱动,方,方式,的,的不,同,同，,可,可以,分,分为,静,静态,式,式和,动,动态,式,式两,类,类。,静态,驱,驱动,也,也称,直,直流,驱,驱动,。,。静,态,态驱,动,动是,指,指每,个,个数,码,码管,的,的每,一,一个,段,段码,都,都由,一,一个,单,单片,机,机的I/O端,口,口进,行,行驱,动,动，,或,或者,使,使用,如,如BCD,码,码二-十,进,进制,译,译码,器,器译,码,码进,行,行驱,动,动。,显,显示,数,数据,时,时，,直,直接,将,将要,显,显示,的,的数,字,字的,编,编码,通,通过,单,单片,机,机送,到,到段,码,码显,示,示端,即,即可,。,。静,态,态驱,动,动的,优,优点,是,是编,程,程简,单,单，,显,显示,亮,亮度,高,高，,缺,缺点,是,是占,用,用I/O,端,端口,多,多，,如,如驱,动,动5,个,个数,码,码管,静,静态,显,显示,则,则需,要,要5,8,40根I/O端,口,口来,驱,驱动,，,，而,一,一个AT89S51单,片,片机,芯,芯片,可,可用,的,的I/O,端,端口,才,才32个,，,，实,际,际应,用,用时,必,必须,增,增加,译,译码,驱,驱动,器,器进,行,行驱,动,动，,硬,硬件,电,电路,较,较复,杂,杂。,任务1从0,到,到9,的,的加1计,数,数显,示,示（,静,静态,）,）设,计,计,一位,计,计数,器,器是,单,单片,机,机控,制,制数,码,码管,计,计数,显,显示,的,的最,简,简单,的,的例,子，,本,本任,务,务采,用,用AT89S51,单,单片,机,机控,制,制数,码,码管,静,静态,显,显示,的,的方,式,式实,现,现从0到9的,加,加1,计,计数,显,显示,。,。,1.1,提,提出,任,任务,用AT89S51,的,的P2口,做,做输,出,出口,，,，接,一,一位LED数,码,码管,，,，编,写,写程,序,序，,使,使数,码,码管,显,显示,从,从0,到,到9,的,的加1计,数,数，,时,时间,间,间隔,为,为0.5s。,即,即每,显,显示,一,一个,数,数字,后,后，,保,保持0.5s,，,，再,显,显示,下,下一,个,个，,显,显示,到,到数,字,字“9”,之,之后,再,再从,“,“0,”,”开,始,始循,环,环。,二、设计,示,示例,1.2,分,分析任务,1.硬件,电,电路设计,任务1从0到9,的,的加1计,数,数显示（,静,静态）设,计,计,电路组成,：,：这里选,择,择具有内,部,部程序存,储,储器的AT89S51单片,机,机作为控,制,制电路（,未,未做特殊,说,说明，则,本,本项目4,个,个任务设,计,计时均采,用,用该单片,机,机芯片）,，,，P2口,接,接1个1,位,位共阳数,码,码管，其,中,中P2.0到P2.6分别,连,连接数码,管,管的af引脚，P2.7,连,连接小数,点,点h端。,硬,硬件电路,原,原理图如,图,图6.1,所,所示。,电路分析,：,：要使LED数码,管,管依次显,示,示数字，,则,则P2口,对,对应输出,七,七段数码,管,管数字显,示,示对应的,编,编码即可,。,。由于流,过,过LED,的,的电流通,常,常较小，,为,为了在仿,真,真实验中,让,让数字显,示,示的更亮,一,一些，所,以,以一般还,要,要在回路,中,中接入合,适,适的限流,电,电阻。一,般,般情况下,，,，根据驱,动,动LED,的,的电流电,压,压计算，,在,在这里取,限,限流电阻,为,为150,。当P2.x输,出,出为低电,平,平时，对,应,应的LED亮，输,出,出高电平,时,时，对应,的,的LED,不,不亮。,任务1从0到9,的,的加1计,数,数显示（,静,静态）设,计,计,1.2,分,分析任务,2.软,件,件设计思,路,路,任务1从0到9,的,的加1计,数,数显示（,静,静态）设,计,计,LED数码管,h,g,f,e,d,c,b,a,P2口输出,（16进制）,功能说明,P2口,P2.7,P2.6,P2.5,P2.4,P2.3,P2.2,P2.1,P2.0,输出电平,1,1,0,0,0,0,0,0,0 xc0,显示数字“0”,1,1,1,1,1,0,0,1,0 xf9,显示数字“1”,1,0,1,0,0,1,0,0,0 xa4,显示数字“2”,1,0,1,1,0,0,0,0,0 xb0,显示数字“3”,1,0,0,1,1,0,0,1,0 x99,显示数字“4”,1,0,0,1,0,0,1,0,0 x92,显示数字“5”,1,0,0,0,0,0,1,0,0 x82,显示数字“6”,1,1,1,1,1,0,0,0,0 xf8,显示数字“7”,1,0,0,0,0,0,0,0,0 x80,显示数字“8”,1,0,0,1,0,0,0,0,0 x90,显示数字“9”,1.2,分,分析任务,2.软,件,件设计思,路,路,任务1从0到9,的,的加1计,数,数显示（,静,静态）设,计,计,根据前面,分,分析，实,现,现任务的,思,思路是：,（1）程,序,序开始时,，,，给数组,元,元素的变,量,量赋初始,值,值0，并,将,将数组中,第,第1个元,素,素送P2,端,端口；,（2）延,时,时0.5s后，将,变,变量i加1，并判,断,断是否已,读,读取到第10个元,素,素；,（3）如,果,果已经读,取,取完，则,对,对变量i,重,重新赋值0，如果,没,没有，则,继,继续读取,数,数组中第i个元素,送,送到P2,端,端口，依,次,次循环。,思考与练,习,习,任务1从0到9,的,的加1计,数,数显示（,静,静态）设,计,计,若该从0,到,到9的加1计数显,示,示采用共,阴,阴极数码,管,管，则单,片,片机控制,的,的硬件电,路,路及程序,如,如何修改,？,？,修改程序lsd5-1中显,示,示的数据,，,，使其显,示,示范围扩,大,大到0F共16,个,个十进制,数,数。,一、知识,储,储备,1.1LED数,码,码管动态,显,显示驱动,方,方式,动态驱动,是,是将所有,数,数码管的8个显示,笔,笔划adp,的,的同名端,连,连在一起,，,，另外为,每,每个数码,管,管的公共,极,极COM,增,增加位选,通,通控制电,路,路，位选,通,通由各自,独,独立的I/O线控,制,制;,当单片机,输,输出字形,码,码时，所,有,有数码管,都,都接收到,相,相同的字,形,形码，我,们,们只要将,需,需要显示,的,的数码管,的,的选通控,制,制打开，,该,该位就显,示,示出字形,，,，没有选,通,通的数码,管,管就不会,亮,亮。,通过分时,轮,轮流控制,各,各个数码,管,管的的COM端，,就,就使各个,数,数码管轮,流,流受控显,示,示，这就,是,是动态驱,动,动。,任务2,从