单片机课程设计实验报告+基于单片机的数字时钟+含完整实验代码要点

单片机课程设计报告基于单片机的数字时钟姓名: 班级: 学号:利用实验板上的4个LED数码管，设计带有闹铃、秒表功能的数字时钟。功能要求：a）计时并显示（LED）。由于实验板上只有 4位数码管，可设计成显示“时分” 和显示“分秒”并可切换。b） 时间调整功能。利用 4个独立按钮，实现时钟调整功能。这4个按钮的功能为工作模式切换按钮（MODE）,数字加（INC）,数字减（DEC）和数字移 位（SHITF）。c） 定闹功能。利用4个独立按钮设定闹钟时间，时间到以蜂鸣器响、继电器动 作作为闹铃。d） 秒表功能。最小时间单位 0.01秒。硬件原理分析1 .电源部分电源通路0电源部份采用两种输入接口（如上图）。a）外电源供电，采用2.1电源座，可接入电源 DC5V,经单向保护D1接入开关 S1。b） USB供电，USB供电口输入电源也经 D1单向保护，送到开关 S1。注：两路电源输入是并连的，因此只选择一路就可以了，以免出问题。S1为板子工作电源开关，按下后接通电源，提供VCC给板子各功能电路。电路采用两个滤波电容，给板子一个更加稳定的工作电源。LED为电源的指示灯，通电后 LED灯亮。2.蜂鸣器蜂鸣器分为有源和无源两种，有源即两引脚有一个直流电源就可以长鸣，无源则需要 一个1K左右的脉冲才可以蜂鸣，因此对于按键的提示音及报警蜂鸣使用有源来得方便。 有源也可以当无源使用，而无源则不能当有源使用，当然用有源蜂鸣器作音乐发声会失真 厉害。如上图：单片机P15输出高低电平经 R21连接三极管B极，控制三极管的导通与截止,从而控制蜂鸣器的工作。低电平时三极管导通，蜂鸣器得电蜂鸣，高电平时三极管截止, 蜂鸣器失电关闭蜂鸣。3.数码管电路使用一个四位共阳型数码管，四个公共阳级由三极管放大电流来驱动，三极管由P10-P13控制开与关。数码管的阴级由P0 口经过电阻限流连接。例如，要十位的数码管工作，P12输出0,使三极管 Q12导通，8脚得电，当P0 口相应位有输出。时，点亮相应的LED灯组合各种字符数字。4. 独立键盘如上图，由六个按键组成，每个按键的一端连接IO 口，另一端直接连接 GND （0电位）。六个按键分别接入 P37-P32,只要按下按键，相应位的 IO 口位将被拉为低电平（0）, 程序可以判断相应位是否为 0来确认按键己按下。5. 动态显示动态显示驱动电路是单片机应用中最常用的显示方式。动态显示接口电路是把所有显示器的 8 个笔划段的同名段连在一起，而每一个显示器的公共极 COM 是各自独立地受I/O 线控制。 CPU 向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于 COM 端。在轮流点亮扫描过程中， 每位显示器的点亮时间是极为短暂的 （约 1ms） ， 但由于人眼的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。动态扫描显示必须由 CPU 不断地调用显示程序， 才能保证持续不断的显示。 在实际工作中，当然不可能只显示，这样在两次调用显示程序之间的时间间隔就不一定了，如果时间间隔比较长，就会使显示不连续。三、软件设计主程序将按键1设定为功能选择键，每按一次按键1,进入相应的功能模式。分秒显示1按下后，进入下一模式。分秒显示模式下，数码管显示时钟时间的分和秒。当按键时分显示1按下后，进入下一模式。时分显示模式下，数码管显示时钟时间的时和分。当按键时间调整时间调整按键34时十位减一按键4按键4时间调整模式下，仅调整时钟的时、分。数码管闪烁的为当前调整的位子，按键2为加，按键3为减，按键4为移位键。闹钟闹钟按键4闹钟模式下，可设置闹钟的时、分。数码管闪烁的为当前调整的位子，按键2为加，按键3为减，按键4为移位键。当闹钟时间调整完毕之后，按下按键5,确认闹钟时间。随后等待时钟时间到达闹钟时间。时钟时间到达闹钟时间后，蜂鸣器工作。秒表秒表模式下，按下按键 4,秒表开始计时；再次按下按键4,秒表暂停。按下按键2或按键3,秒表清零。四、软件调试在软件调试过程中碰到了很多问题。其中比较重要的几个问题如下：1、时钟调整子程序中，时、分的十位数、个位数加减不符合常识。比如在加减时，小时可以达到 27 、 28 等数值，而这是不符合常识的。在查看代码后发现， 可以在加、 减过程中设置if 函数判断当前所处位置， 调整当前数值所能达到的最大值或最小值。修改后代码如下：按键 2 加else if(keyval=0xbf) /if(pos=0)dispbufpos+;if(dispbufpos=3)dispbufpos=0;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1) dispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;if(dispbuf0=2)dispbufpos+;if(dispbufpos=4)dispbufpos=0;else if(pos=2)dispbufpos+;if(dispbufpos=6) dispbufpos=0;else if(pos=3)dispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;else if(keyval=0xdf) /按键 3 减if(pos=0)if(dispbufpos=0)dispbufpos=2;else dispbufpos-;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;else dispbufpos-;if(dispbuf0=2)if(dispbufpos=4&dispbufpos=9)dispbufpos=3;else if(dispbufpos=0)dispbufpos=3;elsedispbufpos-;else if(pos=2)if(dispbufpos=0)dispbufpos=5;else dispbufpos-;else if(pos=3)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;else dispbufpos-;2、 秒表模式下， 无法很好地区分当前计时所达到的具体数值。 在秒的个位数位子设置一个小数点，使秒表的显示更加直观。修改后代码如下：在程序开始处，添加如下代码：unsigned char code segtab_dot=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/ 带小数点的数码管代码在 void t0int(void) interrupt 1 using 1之中添加如下代码：if(mode=4&P1=0xfd)/ 秒表处显示小数点的 if 语句P0=segtab_dotdispbufdispindex;elseP0=segtabdispbufdispindex;3、 在秒表运行一遍后， 进入其他模式操作完毕， 再次进入秒表模式下发现秒表无法清 零。检查代码后发现，在闹钟模式下，进入秒表模式时，未对秒表清零。修改后代码如下：if(keyval=0x7f)/1 号按键 模式 进入秒表模式 mode=4;old_ss=0;old_ms=0;miaobiao_ss=old_ss;miaobiao_ms=old_ms;dispbuf0=miaobiao_ss/10;dispbuf1=miaobiao_ss%10;dispbuf2=miaobiao_ms/10;dispbuf3=miaobiao_ms%10;clocksing=0;附完整实验代码：，*基于单片机的数字时钟功能：时钟、闹钟、秒表模式 0 ：时钟显示模式-分、秒模式 0 下，数码管显示时钟时间 - 分、秒。按键说明：按键 1：选择下一模式。模式 1 ：时钟显示模式- 时、分模式 1 下，数码管显示时钟时间 - 时、分。按键说明：按键 1：选择下一模式。模式 2 ：时钟调整模式模式 2 下，调整时钟时间，仅调整时、分时间。按键说明：按键1：选择下一模式。按键2：增加选中数码管的数值。按键3：减少选中数码管的数值。按键4：移位键，按键选择下一数码管。模式 3 ：闹钟模式模式 3 下，设置闹铃时间之后，等时钟到达相应时间，发出铃声。按键说明：按键1：选择下一模式。按键2：增加选中数码管的数值。按键3：减少选中数码管的数值。按键4：移位键，按键选择下一数码管。按键5：设置闹铃时间后，按键确认，数码管显示当前时钟时间。模式 4 ：秒表模式模式 4 为秒表模式，可记录0-59 秒。最小时间单位为 0.01 秒。按键说明：按键1：选择下一模式。按键2：清除秒表当前数值。按键3：清除秒表当前数值。按键4：开始、暂停秒表。*/*#include unsigned char dispbuf4=0,0,0,0;unsigned char code segtab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/ 不带小数点的数码管代码unsigned char code segtab_dot=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/ 带小数点的数码管代码unsigned char code bittab=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;unsigned char dispindex;unsigned char mode;unsigned char pos;unsigned char keyval;unsigned char hh,mm,ss;unsigned char miaobiao_ms=0,miaobiao_ss=0; / 秒表unsigned char old_ms,old_ss;/ 保存秒表时间unsigned char clock_hh,clock_mm;unsigned int clock_shanshuo;闪烁sbit clocksing=P1A5;/ 用于存放所设闹钟时间/ 用于控制闹钟调整时间时是否闪烁0 ： 闪烁 1 ： 不闹钟所用蜂鸣器unsigned int cnt;unsigned char cnt1;unsigned char cnt2;/用于10ms转1s计数用于10ms转0.5s处计数（用于闪烁）用于秒表处计时unsigned char keyscan(void);void delay(unsigned int t);void keypro(void);bit flash;/*主函数 */void main(void)TMOD=0x11;TH0=(0-2000)/256;TL0=(0-2000)%256;ET0=1;TR0=1;TH1=(0-2000)/256;TL1=(0-2000)%256;ET1=1;TR1=0;/ 秒表 先不开EA=1;mode=0;hh=02;mm=03;ss=15;while(1)if(mode=3)if(hh=clock_hh)if(mm=clock_mm)clocksing=0;elseclocksing=1; else clocksing=1;if(keyscan()=0xff) continue; keypro();/*键扫描程序*/unsigned char keyscan(void) P3=0xff;keyval=P3;if(keyval=0xff) return 0xff;delay(10000);if(keyval!=P3)return 0xff;elsewhile(P3!=0xff);return keyval;/*时钟中断及显示程序*/void t0int(void) interrupt 1 using 1 TH0=(0-2000)/256;TL0=(0-2000)%256;/2msP0=0xff;P1=0xff;P1=bittabdispindex;if(mode=4&P1=0xfd)/秒表处显示小数点的if 语句(P0=segtab_dotdispbufdispindex; else (P0=segtabdispbufdispindex;if(dispindex=pos)&(flash=1)&(mode=2|(mode=3&clock_shanshuo=0) /闪烁控制程序(P0=0xff;P1=0xf0;dispindex+;dispindex=dispindex&0x03;cnt+;cnt1+;if(cnt1=250)/0.5ms 闪烁( cnt1=0; flash=flash;if(cnt=500)/2ms*500=1s( cnt=0; ss+; if(ss=60) ( ss=0; mm+; if(mm=60) ( mm=0; hh+; if(hh=24) (hh=0;if(mode=0)dispbuf0=mm/10;dispbuf1=mm%10;dispbuf2=ss/10;dispbuf3=ss%10;else if(mode=1|(mode=3&clock_shanshuo=1)dispbuf0=hh/10;dispbuf1=hh%10;dispbuf2=mm/10;dispbuf3=mm%10;/*按键选择，进入不同模式*/void keypro(void)switch(mode)case 0:/ 显示分秒if(keyval=0x7f)mode=1;dispbuf0=hh/10;dispbuf1=hh%10;dispbuf2=mm/10; dispbuf3=mm%10; break;case 1:/ 显示时分if(keyval=0x7f)mode=2;dispbuf0=hh/10;dispbuf1=hh%10;dispbuf2=mm/10;dispbuf3=mm%10;break;case 2:/ 时间调整 （ 只调整时分）if(keyval=0x7f) /按键 1 调整模式进入闹钟模式mode=3;clock_hh=0;clock_mm=0;clock_shanshuo=0;hh=dispbuf0*10+dispbuf1; / mm=dispbuf2*10+dispbuf3;dispbuf0=clock_hh/10;dispbuf1=clock_hh%10;dispbuf2=clock_mm/10;dispbuf3=clock_mm%10;TR0=1;保存调整后的时间/ 显示闹钟的初始时间else if(keyval=0xbf) /if(pos=0)按键 2dispbufpos+;if(dispbufpos=3)dispbufpos=0;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1) dispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;if(dispbuf0=2)dispbufpos+;if(dispbufpos=4)dispbufpos=0;else if(pos=2)dispbufpos+;if(dispbufpos=6)dispbufpos=0;else if(pos=3)dispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;else if(keyval=0xdf) /按键 3 减if(pos=0)if(dispbufpos=0)dispbufpos=2;else dispbufpos-;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;else dispbufpos-;if(dispbuf0=2)if(dispbufpos=4&dispbufpos=4)dispbufpos=0;else if(pos=2)dispbufpos+;if(dispbufpos=6)dispbufpos=0;else if(pos=3)dispbufpos+;dispbufpos=dispbufpos%10;else if(keyval=0xdf)/ 按键 3 减clock_shanshuo=0;if(pos=0)if(dispbufpos=0)dispbufpos=2; else dispbufpos-;else if(pos=1)if(dispbuf0=0|dispbuf0=1)if(dispbufpos=0)dispbufpos=9;else dispbufpos-;if(dispbuf0=2)if(dispbufpos=4&dispbufpos=5)cnt2=0;miaobiao_ms+;if(miaobiao_ms=100)miaobiao_ms=0;miaobiao_ss+;if(miaobiao_ss=60)miaobiao_ss=0;dispbuf0=miaobiao_ss/10;dispbuf1=miaobiao_ss%10;dispbuf2=miaobiao_ms/10;dispbuf3=miaobiao_ms%10;五、 学习体会通过本次单片机课程设计，不仅加深了我对单片机理论课程知识的认识，而且通过将理论与实践相结合，使我真正地全面理解单片机的功能。在刚开始编程时，没有一点思路，通过 ftp 上所提供的例程，慢慢理清了思路、基本了解了程序大致需要那几部分，基本确定编程思想。在课程设计的整个过程中也遇到了很多问题，但本着遇到问题解决问题的原则，通过查找资料和询问老师、同学的办法，基本解决了所遇到问题。整个课程设计过程学到了不少通过理论学习没法学到的东西，真正增强了自己的能力。课程设计的三天时间，虽然辛苦但是收获巨大。