单片机原理及应用课程设计报告

课程设计报告

题

目：

电子钟通信工程

专业名称：班学姓

级： 1班号： 710705135名：

周茂宁

2010年 6月10日

课程设计报告

1.基本内容

1.1课程设计的基本内容（包括设计目标）：1.1.1实现可手动调整的时钟，闹钟功能1.1.2按键可长按，也可短按。1.1.3可指示工作模式

1.1.4可直观地区别，当前修改时分还是秒1.1.5具有整点提示功能1.1.6日误差<4S1.2基本的环境条件：

硬件：WAVE单片机仿真器、单片机实验板

软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，伟福V系列仿真调试软件，PROTEUS单片机系统仿真软件

2.方案论证

2.1方案比较：采用外部时钟信号较麻烦，需要外部时钟，因此采用内部时钟方式

图2-1内部时钟方式图2-2外部时钟方式

本设计是定时闹钟的设计,由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成的一个单片机电子定时闹钟。电子钟设计可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。数字电子钟是用数字集成电路构成的,用数码管显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。若用数字电路完成,所设计的电路相当复杂,大概需要十几片数字集成块,其功

能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现,焊接的过程比较复杂,成本也非常高。若用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低,所以在该设计中采用单片机利用AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有4KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。另外, AT89C51的指令系统和引脚与8051完全兼容,片内有128B的RAM、32条I/O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等。AT89C51单片机结合七段显示器设计的简易定时闹铃时钟，可以设置现在的时间及显示闹铃设置时间，若时间到则发出一阵声响，进—步可以扩充控制电器的启停。2.2设计原理

P0口输出显示码，P2口为位选端口，数码管用最简单的三极管驱动。用来显示时间。P1口作按键输入口，用二极管作为指示灯，蜂鸣器也采用三极管驱动。

利用中断进行计时，每次计时50ms，计20次达到1S，60秒为一分，60分为一小时，24小时为第二天0时。按键S13用来设定工作模式（设置闹钟、正常计时、修改时间）为了避免按键按下时数码管闪烁过于强烈，采用中断显示，这样就可以很稳定亮度的输出。为了利用P1口的二极管指示工作模式，将键盘的反转法改进。这样可以有三个二极管可以用来指示模式。当设置闹钟和修改时间时，当前正在修改的两个数码管较亮，其它4个较暗（如改小时，分和秒的显示较暗），更直观。当闹钟响的时候，若不取消响声，默认响30秒，要取中止响声，可按S15按键停止。当整点时，以“嘀”声提示。2.3硬件模块2.3.1各模块电路图

图2-3-1扬声器模块图2-3-2数码显示模块

按键模块（如图2-3-3，2-3-4）

图2-3-5按键模块图2-3-6按键指示灯模块

2.3.2总电路图

图2-3-7电子钟总电路图

图2-3-8正常计时模式（第5个二极管亮）

图2-3-9正常计时模式截图

3.软件流程图

初始化，清零显示是否有键按下N是否是key13Keycode1++Keycode1=1Keycode1=2Keycode1=3Keycode1=4Keycode1=5设置闹钟正常计时第6灯亮还原计时闹钟开启第5灯亮修改时间第7灯亮正常计时闹钟开启第5灯亮Keycode1=1显示图3-1主程序流程图

4.设计过程

先明确要做的电子钟具有哪些功能，这些功能用单片机中的哪些资源来实现，画个大体流程图，先从简单的功能入手。首先编调试出计时的程序，即保证可以输出正常显示。刚开始是在主程序中用动态显示。

接着增加按键功能，让按键控制电子钟的停与计时。此时发现数码管的显示不稳定，当按键按下后显示明显闪烁强烈，考虑用中断来显示，即把显示程序，交给中断处理程序了。这时考虑到二极管指示模式，因此，将键盘反转法改进为只用5根线，即1行4个按键。于是二极管就剩下3个可以做为三种不同模式的指示灯。

再下来是增加修改时间程序模块，增加设置闹钟程序，这两个比较相似。为了能够比较直观地看出正在修改的是时还是分或秒。即不使数值变化可直接看出正在修改的位。修改过程中发现，需要修改的数离当前值相差较多时，修改很麻烦，因此设置了按键的长按功能。

最后添加整点报时，以及闹钟提示音。以及闹钟响时，切断响声设置。

实现可手动调整的时钟，包括闹钟功能(当时间超过10S左右还原到计时模式，以避免长时间未操作)，时间可调，按键可长按，也可短按，4个按键（其中一个为功能键，一个为确定要修改的是小时，还是分钟，还是秒，另外两个按键1个加，1个减）8个二极管从左到右，第5个为计时模式指示灯，第6个为设置闹钟的模式指示灯，第7个为修改时间指示灯。不管是在闹钟设置模式还是修改时间模式，当修改小时数值时，分和秒的数码管较暗，以示区别，修改分钟或秒时，类似的。当闹钟响时，若无取消则响30s，按第15键可取消响声。

5.心得体会

这次课程设计真正地让我们走出了课堂里，只有我们听，老师讲课的情况。完完全全由自已组建起一个电子钟。课程设计根据设计要求，查找资料，然后按要求根据已学过的时钟程序编写定时闹钟的程序，依据程序利用proteus软件进行了仿真试验，对出现的问题进行分析和反复修改源程序，最终用硬件实验板进行调试修改，得到正确并符合要求的结果。这个设计将所学的知识很好地联系在一起。虽然本设计经过规划，但是还有不足的地方，如没有秒表功能，倒计时功能。可把T1中断显示放到T0中，再进行相应的修改，就可以空出T1用来倒计时或秒表功能使用，这时就不会与正常计时相干扰了。签于时间关系，以及所用的知识是和上面的工作相同，因此就不做出具体实际程序了。

附录程序：

/*说明：按键从左至右

按KEY 13 1次设定闹钏钟：

按KEY 14 1次设SECOND

单击15加1长按10倍单位时间加单击16减1长按10倍单位时间减

2次设MINUTE

单击15加1长按10倍单位时间加单击16减1长按10倍单位时间减

3次设HOUR

单击15加1长按10倍单位时间加单击16减1长按10倍单位时间减

按KEY 13 2次还原计时

按KEY 13 3次修改时间：可进入修改时间状态，否则10s后还原初始状态，

按KEY 14 1次设SECOND

单击15加1长按10倍单位时间加单击16减1长按10倍单位时间减

2次设MINUTE

单击15加1长按10倍单位时间加单击16减1长按10倍单位时间减

3次设HOUR

单击15加1长按10倍单位时间加单击16减1长按10倍单位时间减

按KEY 13 4次开始计时状态说明：改时间第 7个二极管亮改闹钟第 6个二极管亮正常计时第 5个二极管亮

可整点报时，闹钟（可手动设置）30s闹钟响时,可通过按第4排第3个键停即key15在设定闹钟状成态和修改时间状态，数码管相对较亮的两个表示现在可以调这两个位的数值*/

#include

#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit P1_4=P1^4;sbit P1_5=P1^5;sbit P1_6=P1^6;sbit P1_7=P1^7;sbit P2_0=P2^0;sbit P2_1=P2^1;sbit P2_2=P2^2;sbit P2_3=P2^3;sbit P2_4=P2^4;sbit P2_5=P2^5;uchar

table1[]={0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};uchar table2[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,

0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

//显示码

uchar table3[]={0,0,0,0,0,0};//用来显示的数

组

uchar setalarm[]={0,0,0,0,0,0};//用来存储闹钟时间的

uchartcount,tcount02s,tcount03;//tcount为正常计时中断次数，tcount02为30S闹钟响的时间变量,tcount03为当在改闹钟状态超过10s没有操作则自动返回到计时状态uchar

keycode1,keycode2,keycode3,keycode4,keytcount;//keycode1用来计键13按下的次数（在不同模式下切换），keycode2用来计键14的次数（在改时，改闹钟状态用来确定改变的是时或分或秒），keycode3用来加，keycode4用来减char

second,minute,hour,alarm_second,alarm_minute,alarm_hour;void delay(){uint i;

//延时

for(i=400;i>0;i--){}}

void delay10ms(void){

unsigned char i,u; for(i=20;i>0;i--) for(u=200;u>0;u--);}

void keycode(){

uchar key,i=0;int a=0;P1=0xff;P1_7=0;key=P1&0x0f;if(key!=0x0f){

delay10ms();key=P1&0x0f;if(key!=0x0f){

switch(key){

case 0x0e: keycode1++; break;//当为key13按下时，改变模式

case 0x0d: keycode2++; break;//当key14按下时，改变时或分或秒，由这个键来选择

case 0x0b: keycode3=1;break;//当为key15按下时，短按加1长按以10倍单位时间加

case 0x07: keycode4=1;break;//当为key16按下时，短按减1长按以10倍时间减}

key=key&0x0f;while(key!=0x0f){key=P1;key=key&0x0f;i++;if(i==250){i=0;a++;if(a==150)

{a=0;

keytcount++;if(keytcount==6){

keytcount=0;}}}}}}}

void set_alarm(){

if(keycode2==0){

P2_2=0;//用来区别是否在改的状态，让时分暗一些P2_3=0;P2_4=0;P2_5=0;

if(keycode3==1){

if(keytcount==0){

alarm_second++;}

alarm_second=alarm_second+keytcount*10;

//长按以10倍加keytcount=0;

if(alarm_second==60){

alarm_second=0;}

if(alarm_second>60)返回从个位开始{

alarm_second=alarm_second-60;}

keycode3=0;}

if(keycode4==1){

//减秒

//超过60

//单击以1倍加//加秒

//改秒

if(keytcount==0){

alarm_second--; //单击以1倍减}

alarm_second=alarm_second-keytcount*10;

//长按以10倍减keytcount=0;

if(alarm_second==-1)回从59开始{

alarm_second=59;}

if(alarm_second<-1){

alarm_second=alarm_second+60;}

keycode4=0;}}

if(keycode2==1){P2_0=0;一些P2_1=0;P2_4=0;P2_5=0;

if(keycode3==1){

if(keytcount==0){

alarm_minute++;}

alarm_minute=alarm_minute+keytcount*10;keytcount=0;

if(alarm_minute==60){

alarm_minute=0;}

if(alarm_minute>60){

alarm_minute=alarm_minute-60;}

keycode3=0;}

//加分

//用来区别是否在改的状态，让时秒暗

//改分

//小于0返

if(keycode4==1){

if(keytcount==0){

alarm_minute--;}

//减分

alarm_minute=alarm_minute-keytcount*10;keytcount=0;

if(alarm_minute==-1){

alarm_minute=59;}

if(alarm_minute<-1){

alarm_minute=alarm_minute+60;}

keycode4=0;}}

if(keycode2==2){

P2_0=0;//用来区别是否在改的状态，让分秒暗一些P2_1=0;P2_2=0;P2_3=0;

if(keycode3==1){

if(keytcount==0){

alarm_hour++;}

alarm_hour=alarm_hour+keytcount*10;keytcount=0;if(alarm_hour==24){

alarm_hour=0;}

if(alarm_hour>24&&alarm_hour<44){

alarm_hour=alarm_hour-20;}

if(alarm_hour>=44){

//加时

//改时

alarm_hour=alarm_hour-40;}

keycode3=0;}

if(keycode4==1)//减时

{

if(keytcount==0){

alarm_hour--;}

alarm_hour=alarm_hour-keytcount*10;keytcount=0;if(alarm_hour==-1){

alarm_hour=23;}

if(alarm_hour<-1&&alarm_hour>-24){

alarm_hour=alarm_hour+20;}

if(alarm_hour<=-24){

alarm_hour=alarm_hour+40;}

keycode4=0;}}

if(keycode2==3){

keycode2=0;}

table3[0]=table2[alarm_hour/10];

//把对应时分秒显示码赋给数组3table3[1]=table2[alarm_hour%10];table3[2]=table2[alarm_minute/10];table3[3]=table2[alarm_minute%10];table3[4]=table2[alarm_second/10];table3[5]=table2[alarm_second%10];}

void set_clock(){uchar i;TR0=0;

if(keycode2==0)

//改秒{

P2_2=0;//用来区别是否在改的状态，让时分暗一些P2_3=0;P2_4=0;P2_5=0;

if(keycode3==1)//加秒

{

if(keytcount==0)//单击以1倍加{

second++;}

second=second+keytcount*10;//长按以10

倍加

keytcount=0;if(second==60){

alarm_second=0;}

if(second>60)//超过60返回从个位

开始{

second=second-60;}

keycode3=0;}

if(keycode4==1)//减秒

{

if(keytcount==0){

second--; //单击以1倍减}

second=second-keytcount*10;//长按以10

倍减

keytcount=0;if(second==-1){

second=59;}

if(second<-1){

second=second+60;//小于0返回从

59开始}

keycode4=0;}}

if(keycode2==1){

P2_0=0;//用来区别是否在改的状态，让时秒暗一//改分

keycode4=0;}}

if(keycode2==2){

P2_0=0;//用来区别是否在改的状态，让分秒暗一//改时

些P2_1=0;P2_4=0;P2_5=0;

if(keycode3==1)//加分

{

if(keytcount==0){

minute++;}

minute=minute+keytcount*10;keytcount=0;if(minute==60){

minute=0;}

if(minute>60){

minute=minute-60;}

keycode3=0;}

if(keycode4==1)//减分{

if(keytcount==0){

minute--;}

minute=minute-keytcount*10;keytcount=0;if(minute==-1){

minute=59;}

if(minute<-1){

minute=minute+60;}

些P2_1=0;P2_2=0;P2_3=0;

for(i=6;i>0;i--){}

if(keycode3==1)//加时

{

if(keytcount==0){hour++;}

hour=hour+keytcount*10;keytcount=0;if(hour==24){hour=0;}

if(hour>24&&hour<44){

hour=hour-20;}

if(hour>=44){

hour=hour-40;}

keycode3=0;}

if(keycode4==1)//减时{

if(keytcount==0){hour--;}

hour=hour-keytcount*10;keytcount=0;if(hour==-1)

{hour=23;}

if(hour<-1&&hour>-24){

hour=hour+20;}

if(hour<=-24){

hour=hour+40;}

keycode4=0;}}

if(keycode2==3){

keycode2=0;}}

void time(){

if(tcount>=20){

second++;tcount=0;}

if(second>=60){

minute++;second=0;}

if(minute>=60){hour++;minute=0;}

if(hour>=24){hour=0;}}

void alarm(void){

static unsigned int flag,tcountn,fh;

//30s闹钟

{fh++;if(fh==1){RD=0;

//正常计时

停

//30s闹钟,可通过按第4排第3个键

if(second==alarm_second&&minute==alarm_minute&&hour==alarm_hour){flag=1;}

if(keycode3==1){flag=0;RD=1;}

if(flag==1){

if(tcount02s>=4){RD=~RD;tcount02s=0;tcountn++;}

if(tcountn>=150){RD=1;}}

if(second==0&&minute==0)

//整点报时

delay();delay();delay();delay();delay();delay();delay();delay();delay();RD=1;}}

if(second!=0)fh=0;}//主程数void main(){

TMOD=0X21;

//T0方式1

EA=1;ET0=1;ET1=1;TR1=1;

TH0=-46312/256;TL0=-46312%256;TH1=6;TL1=6;while(1){

keycode();

if(keycode1==1) //改闹钟时间{

P1_5=0;//第6个二极管作些状态指示灯P1_6=1;P1_4=1;TR0=1;set_alarm();time();}else{

if(keycode1==2){

P1_5=1;//第5个二极管作些状态指示灯P1_6=1;P1_4=0;TR0=1;time();alarm();

if(tcount03==200)改闹钟设置状态{

keycode1=4;}}

if(keycode1==3) //改时间{

P1_5=1;//第7个二极管作些状态指示灯P1_6=0;P1_4=1;set_clock();}

if(keycode1==4)

//还原计时//约10秒后，可以跳过

//还原计时

{

P1_5=1;//第5个二极管作些状态指示灯P1_6=1;P1_4=0;TR0=1;time();alarm();}

if(keycode1==5){

keycode1=1;}

table3[0]=table2[hour/10];应时分秒显示码赋给数组3table3[1]=table2[hour%10];table3[2]=table2[minute/10];table3[3]=table2[minute%10];table3[4]=table2[second/10];table3[5]=table2[second%10];}};}

void t0() interrupt 1{

tcount++;tcount02s++;tcount03++;间变量

TH0=-46312/256;TL0=-46312%256;}

void t1() interrupt 3{

static unsigned char tcount1,j;tcount1++;if(tcount1==15){

tcount1=0;j++;}

if(j==6)j=0;P0=table3[j];P2=table1[j];} //时间累加并显示

//中断显示

//正常计时的时间变量//30闹钟响的时间变量

//跳过改时间状态的时

//50MS时间中断

//把对

//返回闹钟