1、数字电子时钟重庆机电职业技术学院实训报告设计名称： 单片机原理与应用实训 题 目： 数字电子时钟 学生姓名： 000000 专 业： 机电一体化技术 班 级： 2010级1班 学 号： 11111111111111 指导教师： 00000000 日 期： 2012 年 6 月 5 日重庆机电职业技术学院实训任务书 机电一体化技术 专 业 2010 年级 1 班一、设计题目数字电子时钟设计二、主要内容1、利用CPU的定时器定时，设计一个电子时钟，使七段数码管输出记时值，格式如下：XX XX XX 由左向右分别为：时、分、秒2、利用蜂鸣器实现整点报时功能3、利用AN1AN4实现时，分的分别加减。三
2、、具体要求1、硬件电路实验连线板上已经接好，无需另外接线。本次实训中要把跳线JP1（板子右上角，LED灯正上方）跳到DIG上，J23（在黄色继电器右上方）接到右端。本次实训中要把跳线J9（紧贴51插座右方，蜂鸣器下方，RST复位键上方）跳到右端本实训设计要把跳线J6跳到AN端，AN1（P0.0） AN4（P0.4），J6在51插座右下方，44键盘左上方。2、实训说明 与定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。本实训中用定时器
3、T0产生1秒钟基本时间单位，本系统fosc=11.0592MHz，当定时器T0工作在方式1（16位）时，最大定时时间为： 216* 0.9216s= 60397.9776s再利用软件记数,当T0中断17次时，所用时间为60397.9776*17=1026765.6192s1s因此在T0中断处理程序中，要判断中断次数是否到17次，若不到17次，则只使中断次数加1，然后返回，若到了17次，则使电子秒表记时值加1（十进制），请参考硬件实验四有关内容。 电路中共阴极数码管的段码a、b、c、d、e、f、g、dp分别与单片机的P20 P27依次相连，控制数码管中显示的字型；6个数码管的位选通信号由6个非门
4、控制，分别接到单片机的P10 P15端口上。程序中通过P10 P15输出高低电平控制数码管的显示和关闭，高电平时对应数码管显示，显示内容由P20 P27输出的段码控制。要将实时时钟值送到6个共阴极数码管中显示，这可通过调用编写的显示子程序来实现，实现过程是：先将（时、分、秒）3个记时值按个位和十位拆开成6个数字，然后查（09）段码表，再将段码分别送到显示缓冲区（片内数据存储30H35H设定为显示缓冲区, 用于存放段码）中去，最调用显示子程序送到6个共阴极数码管中显示。 蜂鸣器由单片机的P0.7口控制：当P0.7输出高电平时，三极管截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P0.7输出低电平时，三
5、极管导通，有电流流过线圈，蜂鸣器发出声音。 使用独立式按键AN1(P0.0) AN4(P0.3)时要注意采用软件消抖动的方法，一般采用软件延时（10ms）的方法，通过P0.0P0.4的变化控制时，分的分别加减（手动调整时间）。3、实训仪器和设备：PC机、WAVE软件、Proteus软件、51超级板等。4、参考资料见附件5、实训报告含封面、任务书、目录、正文、总结、参考资料。四、进度安排第1-2天:查阅资料，绘制硬件电路原理图；第3-4天:编写显示子程序； 第5-6天:编写主程序和T0中断子程序第7-8天:完成硬件仿真调试第9-10天:实现实训项目要求，完成实训报告五、成绩评定指导教师 签名 日
6、期 年 月 日系主任 审核 日期 年 月 日目 录一、设计任务分析1二、数字电子时钟方案的设计12.1 设计要求12.2 数字电子时钟系统硬件原理图2三、数字电子时钟系统硬件的设计23.1 单片机芯片23.2 时钟及复位电路33.3 输出显示硬件电路43.4 输入按键硬件电路4四、数字电子时钟系统软件的设计54.1 程序流程图54.2 程序指令5五、数字电子时钟系统硬件仿真图7六、总结7参考文献8一、设计任务分析本课题设计的主要目的：本课题设计是一门重要的设计，是运用以前所学的相关知识的综合训练，是实际设计技能实训，进入总职业的必进之路，培养工程师潜能（培养独立工作能力与创造能力，综合运用专业
7、及基础知识能力培养严格的工作作风）,使我在学完了单片机原理及应用课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。熟悉集成电路的引脚安排， 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理。学会检查电路的故障与排除故障的一般方法。学会检查电路的故障与排除故障的一般方法，掌握虚拟设计，学会使用一种电路分析软件（WAVE或ISIS）在计算机上进行电路设计与分析的方法。二、数字电子时钟的方案设计2.1设计要求 与定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TM
8、OD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。本实训中用定时器T0产生1秒钟基本时间单位，本系统fosc=11.0592MHz，当定时器T0工作在方式1（16位）时，最大定时时间为： 216* 0.9216s= 60397.9776s再利用软件记数,当T0中断17次时，所用时间为60397.9776*17=1026765.6192s1s因此在T0中断处理程序中，要判断中断次数是否到17次，若不到17次，则只使中断次数加1，然后返回，若到了17次，则使电子秒表记时值加1
9、（十进制），请参考硬件实验四有关内容。 电路中共阴极数码管的段码a、b、c、d、e、f、g、dp分别与单片机的P20 P27依次相连，控制数码管中显示的字型；6个数码管的位选通信号由6个非门控制，分别接到单片机的P10 P15端口上。程序中通过P10 P15输出高低电平控制数码管的显示和关闭，高电平时对应数码管显示，显示内容由P20 P27输出的段码控制。要将实时时钟值送到6个共阴极数码管中显示，这可通过调用编写的显示子程序来实现，实现过程是：先将（时、分、秒）3个记时值按个位和十位拆开成6个数字，然后查（09）段码表，再将段码分别送到显示缓冲区（片内数据存储30H35H设定为显示缓冲区, 用
10、于存放段码）中去，最调用显示子程序送到6个共阴极数码管中显示。 蜂鸣器由单片机的P0.7口控制：当P0.7输出高电平时，三极管截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P0.7输出低电平时，三极管导通，有电流流过线圈，蜂鸣器发出声音。 使用独立式按键AN1(P0.0) AN4(P0.3)时要注意采用软件消抖动的方法，一般采用软件延时（10ms）的方法，通过P0.0P0.4的变化控制时，分的分别加减（手动调整时间）。2.2数字电子时钟系统硬件原理图2.2图三、数字电子时钟系统硬件的设计31 单片机芯片在本次设计中，可以选用8051单片机或AT89C51单片机，而选用AT89S51单片机会比8051
11、单片机好，AT89C51单片机优势在于：（1）内含可反复擦写10000次的FLASH存储器；（2）拥有在线编程（ISP）功能，使得不必取下单片机就可以在应用电路板上下载单片机程序，既能够取代昂贵的万用编程器，又可以极大地方便程序调试和更新；（3）支持更高的工作速度：033MHz。3-1单片机芯片图3.2时钟及复位电路 单片机芯片可使用内部时钟电路和外部时钟电路两分钟但是产生电路所需的时钟脉冲，内部时钟电路实现课用石英晶体和微调电容外接即可达到，外部时钟电路实现需要一个外部脉冲源引入脉冲信号以保证单片机之间时钟信号的同步。从硬件实现难易角度考虑，内部时钟电路的实现比外部时钟电路的时间更简易。既本
12、次数字电子时钟设计所需的时钟源采用内部时钟电路实现，所用定时方式为工作方式1，石英晶振为11.0592M，即最小定时间为1us，最大定时时间约为60.397ms，其电路图如下。3.2图33输出显示硬件电路数字电子时钟设计的显示模块用6个一位数码管实现，也可用4个二位一体数码管实现。这两种实现方式效果一样。从实物制作的难易程度考虑，采用6个一位数码管实现，电路中共阴极数码管的段码a、b、c、d、e、f、g、dp分别与单片机的P20 P27依次相连，控制数码管中显示的字型；6个数码管的位选通信号由6个非门控制，分别接到单片机的P10 P15端口上。程序中通过P10 P15输出高低电平控制数码管的显
13、示和关闭，高电平时对应数码管显示，显示内容由P20 P27输出的段码控制。3.3图34 输人按键硬件电路这数字电子时钟所需按键用于进行显示时间的调整与设置。单片机芯片4个I/O口可与按键直接连接，通过编程，单片机芯片即可控制按键接口电平的高低，即按键的开与关，以达到用按键进行显示时间的调整和设置的设计要求。3.4图四、数字电子时钟系统软件设计4.1程序流程图4.2 程序指令ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP T0 ORG 0100H MAIN: MOV 30H,#0；缓冲区清零MOV 31H,#0MOV 32H,#0MOV 33H,#0MOV 34H,#0MO
14、V 35H,#0MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV R4,#20 SETB ET0 SETB EA SETB TR0 L: LCALL CF LCALL LOL LCALL DIS SJMP LCF: JB P0.0,L1；判断是否按键按下 LCALL DEL JB P0.0,L1 INC R1 CJNE R1,#60,L1 INC R2 MOV R1,#0 CJNE R2,#60,L1L1: JB P0.1,L2 LCALL DEL JB P0.1,L2 INC R2 CJNE R2,#24,L2 INC R3 MOV R2,#0 CJN
15、E R3,#24,L2L2: JB P0.2,L3 LCALL DEL JB P0.2,L3 INC R1 CJNE R1,#60,L3 INC R2 MOV R1,#0 CJNE R2,#60,L3L3: JB P0.3,L4 LCALL DEL JB P0.3,L4 INC R2 CJNE R2,#24,L4 INC R3 MOV R2,#0 CJNE R3,#24,L4L4: RETLOL: MOV a,R0；拆字程序 MOV b,#10 DIV ab MOV 30H,b MOV 31H,a MOV a,R1 MOV b,#10 DIV ab MOV 32H,b MOV 33H,a MO
16、V a,R2 MOV b,#10 DIV ab MOV 34H,b MOV 35H,a RETI DIS: MOV DPTR,#TAB；延时子程序 MOV A,30H MOVC A,A+DPTR MOV P2,A CLR P1.5 LCALL DEL SETB P1.5 MOV DPTR,#TAB MOV A,31H MOVC A,A+DPTR MOV P2,A CLR P1.4 LCALL DEL SETB P1.4 MOV DPTR,#TAB MOV A,32H MOVC A,A+DPTR MOV P2,A CLR P1.3 LCALL DEL SETB P1.3 MOV DPTR,#TA
17、B MOV A,33H MOVC A,A+DPTR MOV P2,A CLR P1.2 LCALL DEL SETB P1.2 MOV DPTR,#TAB MOV A,34H MOVC A,A+DPTR MOV P2,A CLR P1.1 LCALL DEL SETB P1.1 MOV DPTR,#TAB MOV A,35H MOVC A,A+DPTR MOV P2,A CLR P1.0 LCALL DEL SETB P1.0 RETTAB: DB,3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDEL: MOV R6,#10HDEL1: MOV R7,#0FFH
18、 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL1 RET T0: MOV TH0,#3CH；T0中断服务程序 MOV TL0,#0B0H DJNZ R4,NEXT MOV R4,#20 INC R0 CJNE R0,#60,NEXT INC R1 MOV R0,#0 CJNE R1,#60,NEXT INC R2 MOV R1,#0 CJNE R2,#60,NEXT INC R3 MOV R2,#0NEXT:RETI END五 数字电子时钟系统硬件仿真图仿真图六 总结我在这一次单片机最小系统的设计过程中，很是受益匪浅。通过对自己在大学三年时间里所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对毕业
19、设计的思考及书面表达能力，最终完成了。这为自己今后进一步深化学习，积累了一定宝贵的经验。撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实际训练。培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。通过这次课程设计我发现，只有理论水平提高了；才能够将课本知识与实践相整合，理论知识服务于教学实践，以增强自己的动手能力。这个实验十分有意义 我获得很深刻的经验。通过这次课程设计，我们知道了理论和实际的距离，也知道了理论和实际想结合的重要性，也从中得知了很多书本上无法得知的知识。我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中
20、的实际问题为目的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题，解决问题即课程研究，学生自己就是一个专家，通过自己的手来解决问题比用脑子解决问题更加深刻。学习就应该采取理论与实践结合的方式，理论的问题，也就是实践性的课题。这种做法既有助于完成理论知识的巩固，又有助于带动实践，解决实际问题，加强我们的动手能力和解决问题的能力。参考文献1 何立民 单片机高级教程M。 北京：北京航空航天大学出版社，2000。2 李朝春 单片机原理及接口技术M。 北京：北京航空航天大学出版社，1999。3 刘迎春，林毓梁，等。 MCS-51 单片机原理与应用原理M。 北京：清华大学出版社，2005。4江力，林毓梁，等。单片机原理与应用技术M。 北京：清华大学出版社，2006。5 胡汉才单片机原理及接口技术M。 北京：清华大学出版社，1996。6 李广弟 单片机基础（修订本）M。北京：北京航空航天大学出版社，2001。
