单片机课程设计-电子时钟

题目：多功能电子时钟

系    别：    电气与电子工程系

专    业：        

姓    名：        

学    号：      

指导教师：        

年   月   日

1 概述………………………………………………………………………………3

  1.1设计任务………………………………………………………………………3

  1.2设计要求………………………………………………………………………3

  1.3扩展功能………………………………………………………………………3

2 系统总体方案及硬件设计……………………………………………………… 3

  2.1系统总体方案 ……………………………………………………………… 3

2.2硬件各部分设计………………………………………………………………4

3 软件设计……………………………………………………………………………5

3.1软件设计流程……………………………………………………………………6

 3.2子程序模块………………………………………………………………………6

4 Proteus软件仿真…………………………………………………………………7

参考文献

附：源程序代码

1 概述

1.1 设计目的

     设计一多功能智能电子时钟。

1.2 设计要求

（1）主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、驱动器及显示器、校时电路；

（2）秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加来实现，译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态在六位LED七段显示器显示出来；

（3）可以来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的；

（4）可以设置三个定时闹钟；

（5）编写程序，用Proteus软件进行仿真。

1.3 扩展功能

   （1）增加跑表功能；

   （2）可以设置数码管定时开启与关闭；

 （3）可以设置闹钟的开启与关闭。

2 系统总体方案及硬件设计

2.1系统总体方案

2.1.1 单片机芯片的选择

本设计选用STCC52单片机，它是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，足够本设计之用,高性能CMOS8位微处理器该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。功能强大、使用方便的STCC52单片机适用于许多较为复杂的应用场合。

2.1.2 总体设计及系统原理

定时闹钟的整体设计较简单，包括单片机、自动复位电路、键盘电路、显示电路、驱动与指示电路、闹钟报警电路。在确定系统的大体形式之后，画出本系统的总体结构布局，电路原理如图2-1所示

显示电路用的是七段数码管，数码管段选通过锁存器74HC573接单片机的P2口，数码管由74LS138译码器控制位选，并且每位均接有一个或门，以增强驱动能力；本设计还有模式指示LED灯，由P1口控制，以此来识别不同的设置模式；系统的输入控制按键有P3口来实现，可以设置各个时间参数及闹钟使能。

2.2.  硬件各部分设计

2.2.1 单片机

单片机最小系统选用STCC52，包含上电自动复位电路和手动复位电路，可对单片机进行复位操作。

2.2.2 显示部分

    本设计显示用的是四位七段显示共阴数码管，用来显示时间及跑表参数，LED数码管显示器成本低，配置灵活，与单片机接口简单，在单片机应用系统中广泛应用。

7段LED由7个发光二极管按“日”字型排列，所有发光二极管的阳极连在一起称共阳极接法，阳极连在一起称为共阴极接法。

本文选用共阴极LED，所有发光二极管的阴极连在一起与或门74LS34相连，当某个发光二极管的阳极加入高电平时，对应的二极管点亮。因此要显示某字形就应使此字形的相应段的二极管点亮，实际上就是送一个用不同电平组合代表的数据字显示码来控制LED的显示，此数据称为字符的段码或称为字型码。

LED显示器与单片机的接口一般有静态显示与动态显示接口两种方式，本设计采用动态显示方式。在这种显示电路中，一个字位一个字位地轮流点亮各个LED,每一字位停留1ms左右，由于人的视觉暂留，好像6只LED是同时点亮的，并不察觉有闪烁现象。

这种动态LED显示接口由于所有数码管共用一个段码出口，分时轮流通电，从而大大简化课硬件线路，降低了成本。 

2.2.3 驱动部分

为是数码管有足够的亮度，本设计中增加了数码管驱动电路，用74HC573和或门74LS34来驱动，其中锁存器利用其驱动能力，并未用其锁存数据的功能。

2.2.4 模式指示电路

为了区别该时钟的不同运行状态，在设计中加入了指示电路：

LED1：闹钟1时间设定指示；

LED2：闹钟2时间设定指示；

LED3：闹钟3时间设定指示；

LED4：数码管熄灭时间设定，第二功能：指示闹钟的开启与关闭；

组合指示：LED全部亮，表示设定数码管开显示时间。

2.2.5 按键部分

按键设定部分比较简单，因为本系统按键少，所以在设计上采用了按键方式，程序的编制上也采用了简单的扫描方式。

按下操作键K1-K6动作如下：

操作键K1:模式调整；

操作键K2:时间位设置；

操作键K3:时间值增加键；

操作键K4:跑表开始与停止；

操作键K5:闹钟开启与关闭键； 

操作键K6:时间秒位清零键，用于细调时间。

2.2.6 电铃电路

 此电路由电源、一个蜂鸣器、一个三极管和一个电阻组成，当定时时间到，由STCC52单片机的P1.5口向三极管基极输入低电平，三极管导通蜂鸣器报警，这时三极管充当开关的作用。

3 软件设计

 3.1软件设计流程

3.2 子程序模块

主要控制子程序说明如下:

✓delay:延时子程序；

✓Timer0Interrupt: 定时器T0计时中断程序,每隔0.2ms中断一次；

✓disp1:跑表显示子程序；

✓disp:时间显示子程序；

其中显示分六路，第一个和第二个数码管显示的是时，第三个和第四个数码管显示分，第五个和第六个数码管显示的是秒。

流程图如下：

4 Proteus软件仿真

本设计已在Proteus中仿真，程序运行正常，图4-1是仿真截图：

                                      图 4-1

参考文献

1、《单片机原理及应用》            张毅刚  主编      高教出版社

2、《单片机原理及C51编程》        宋彩利等编        西安交通大学出版社

3、《单片机原理及应用技术》        黄惟公等编        西安电子科技大学出版社

附  源程序代码

#include

#define uint  unsigned int 

#define uchar  unsigned char

 sbit led1=P1^2;

sbit led2=P1^1;

sbit led3=P1^0;

sbit led4=P1^4;

sbit lk138=P1^3;

sbit beep=P1^5;

sbit key1=P3^0;    //模式设定

sbit key2=P3^1;    //时间位

sbit key3=P3^2;    //时间调整

sbit key4=P3^4;    //跑表

sbit key5=P3^5;   //开关闹钟

sbit key6=P3^6;   //秒位清零键

uint temp,temp1;

uchar p1,p2,p3; 

uchar moshi,shi,fen,miao; //正常显示设定

uchar shi1,fen1,miao1;

uchar shi2,fen2,miao2;   //闹钟设定

uchar shi3,fen3,miao3;

uchar shi4,fen4,miao4;

uchar shi5,fen5,miao5;   //开关显示设定

uchar smoshi;

uchar code table[]={0xde,0x82,0x57,0x97,0x8b,0x9d,0xdd,0x86,

                    0xdf,0x9f,0xcf,0xd9,0x5c,0xd3,0x5d,0x4d,0xcb,0x20};

void key_s1(void);   //模式选择键

void key_s2(void);   //操作位调整键

void key_s3(void); 

void key_s3_n1(void);

void key_s3_n2(void);

void key_s3_n3(void);

void key_s3_n4(void);

void key_s3_n5(void);

void ms(void);

void delay(uint ms);

void disp1(uchar hp,uchar mp,uchar sp);

void disp(uchar h,uchar m,uchar s);

void initTimer0()

{

   TMOD=0x12;  //定时器0，方式2;定时器1，方式1

      TH0=0x38;

TL0=0x38;

TH1=0x0D8;

    TL1=0x0F0;  //定时10ms

EA=1;

        ET0=1;

    ET1=1;

    TR0=1;

    TR1=0;       //先关闭定时器1

    temp=0;

    temp1=0;

    p3=0;

    shi1=12;

}

void main()

{  

 initTimer0();

  while(1)

{  key_s1();

   ms();

if(miao>0x3b)

   { miao=0;

      fen++;

if(fen>0x3b)

         {

          fen=0;

          shi++;

if(shi>0x17)

            { shi=0;

         } 

        }

    }

if(p3>0x63)

   {

      p3=0;

      p2++;

if(p2>0x3b)

         {

          p2=0;

          p1++;

if(p1>0x09)

            { p1=0;

         } 

        }

    }

if(key6==0)

      {miao=0; 

   }

if(key4==0)

      {  TR1=~TR1;

 }

 if(key5==0)

      {

temp1=~temp1; 

         }

 if(temp1==0)

  {

   led4=0;

   beep=1; 

  }

if(((shi==shi1)&(fen==fen1)&(miao==miao1)&temp1)||((shi==shi2)&(fen==fen2)&(miao==miao2)&temp1)||((shi==shi3)&(fen==fen3)&(miao==miao3)&temp1))

      {

       beep=0;

      }

if(((shi==shi1)&(fen==fen1)&(miao==miao1+10))||((shi==shi2)&(fen==fen2)&(miao==miao2+10))||((shi==shi3)&(fen==fen3)&(miao==miao3+10)))

      {

       beep=1;

      }

 if((shi==shi4)&(fen==fen4)&(miao==miao4))

      {

       lk138=0; led3=0;

      }

 if((shi==shi5)&(fen==fen5)&(miao==miao5))

      {

       lk138=1; led3=1;

      }

 }

 }

void disp(uchar h,uchar m,uchar s)

{

   P0=0xf0;

     P2=table[s%10];

     delay(1);

     P2=0x00;        

     P0=0xf1;

     P2=table[s/10];

     delay(1);

     P2=0x00;  

     P0=0xf2;

     P2=table[m%10];         

     delay(1);

     P2=0x00;

     P0=0xf2;

     P2=0x20;         

     delay(1);

     P2=0x00; 

     P0=0xf3;

     P2=table[m/10];       

     delay(1);

     P2=0x00; 

     P0=0xf4;

     P2=table[h%10];         

     delay(1);

     P2=0x00;

     P0=0xf4;

     P2=0x20;         

     delay(1);

     P2=0x00;  

     P0=0xf5;

     P2=table[h/10];       

     delay(1);

     P2=0x00;

}

void disp1(uchar hp,uchar mp,uchar sp)

 {

     P0=0xf0;

     P2=table[sp%10];

     delay(1);

     P2=0x00;        

     P0=0xf1;

     P2=table[sp/10];

     delay(1);

     P2=0x00;  

     P0=0xf2;

     P2=table[mp%10];         

     delay(1);

     P2=0x00;

     P0=0xf2;

     P2=0x20;         

     delay(1);

     P2=0x00; 

     P0=0xf3;

     P2=table[mp/10];       

     delay(1);

     P2=0x00; 

     P0=0xf4;

     P2=table[hp%10];         

     delay(1);

     P2=0x00;

     P0=0xf4;

     P2=0x20;         

     delay(1);

     P2=0x00;  

     P0=0xf5;

     P2=0x4f;       

     delay(1);

     P2=0x00;

 }

void key_s1(void)           

{

  P3=0xff;

 if(P3==0xfe) 

    {

    delay(5);

      if(P3==0xfe)

        { delay(100);

          if(P3==0xff)

          moshi++;

        }

if(moshi>6) moshi=0;

    }

}

void ms(void)

{ switch(moshi)

    {

     case 0:disp(shi,fen,miao); led4=1;  key_s2(); key_s3(); break;

     case 1:disp(shi1,fen1,miao1); led1=0;led2=1;led3=1;led4=1;

            key_s2(); key_s3_n1();  break;

     case 2:disp(shi2,fen2,miao2); led1=1;led2=0;led3=1;led4=1;

            key_s2(); key_s3_n2();  break;

     case 3:disp(shi3,fen3,miao3); led1=1;led2=1;led3=0;led4=1;

            key_s2(); key_s3_n3();  break;

     case 4:disp(shi4,fen4,miao4); led1=1;led2=1;led3=1;led4=0;

            key_s2(); key_s3_n4();  break;

     case 5:disp(shi5,fen5,miao5); led1=0;led2=0;led3=0;led4=0;         

            key_s2(); key_s3_n5();  break;

     case 6:disp1(p1,p2,p3); led1=1;led2=1;led3=1;led4=1;

            if(key5==0)  p1=p2=p3=0;    

            break;  

            default: break;

    }

}

void key_s2(void)           

{

  P3=0xff;

  if(P3==0xfd) 

    { delay(5);

      if(P3==0xfd)

        { delay(100);

          if(P3==0xff)

          smoshi++;

        }

if(smoshi>2) smoshi=0;

}

 }

void key_s3(void)

{

  P3=0xff;

    if(P3==0xfb) 

    {

     switch(smoshi)

      {

case 0:miao++; if(miao>59) miao=0; break;

case 1:fen++; if(fen>59) fen=0; break;

case 2:shi++; if(shi>23) shi=0; break;

       default: break;

      }

    }

}

void key_s3_n1(void)

{

  P3=0xff;

    if(P3==0xfb) 

    {

     switch(smoshi)

      {

case 0:miao1++; if(miao1>49) miao1=0; break;

case 1:fen1++; if(fen1>59) fen1=0; break;

case 2:shi1++; if(shi1>23) shi1=0; break;

       default: break;

      }

    }

}

void key_s3_n2(void)

{

  P3=0xff;

    if(P3==0xfb) 

    {

     switch(smoshi)

      {

case 0:miao2++; if(miao2>49) miao2=0; break;

case 1:fen2++; if(fen2>59) fen2=0; break;

case 2:shi2++; if(shi2>23) shi2=0; break;

       default: break;

      }

    }

}

void key_s3_n3(void)

{

  P3=0xff;

    if(P3==0xfb) 

    {

     switch(smoshi)

      {

case 0:miao3++; if(miao3>49) miao3=0; break;

case 1:fen3++; if(fen3>59) fen3=0; break;

case 2:shi3++; if(shi3>23) shi3=0; break;

       default: break;

      }

    }

}

void key_s3_n4(void)

{

  P3=0xff;

    if(P3==0xfb) 

    {

     switch(smoshi)

      {

case 0:miao4++; if(miao4>59) miao4=0; break;

case 1:fen4++; if(fen4>59) fen4=0; break;

case 2:shi4++; if(shi4>23) shi4=0; break;

       default: break;

      }

    }

}

void key_s3_n5(void)

{

  P3=0xff;

    if(P3==0xfb) 

    {

     switch(smoshi)

      {

case 0:miao5++; if(miao5>59) miao5=0; break;

case 1:fen5++; if(fen5>59) fen5=0; break;

case 2:shi5++; if(shi5>23) shi5=0; break;

       default: break;

      }

    }

}

void delay(uint ms)

  {

   uint x,y;

for (x=0;x<60;x++)

for (y=0;y  }

void Timer0Interrupt(void) interrupt 1

{ temp++;

   if(temp==0x1388)     //设置定时器工作循环500次

   {

     temp=0;

     miao++;

   }

}

void Timer1Interrupt(void) interrupt 3

 {

    TH1 = 0x0D8;

    TL1 = 0x0F0;

    p3++;

 }