单片机流水灯课程设计

单片机课程设计

数字钟

数字钟简介

数字钟已经成为人们日常生活中不可缺少的必需品，广发应用于家庭及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作及娱乐带来了极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使得数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟的设计，因此进行数字的设计是必要的。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。

单片机具有体积小、功能强、可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和生活的各个角落，有力地推动了各行各业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。

本次做的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件（共阴极LED 数码显示器等），再配以相应的软件，达到制作简易数字钟的目的。硬件部分采用了单片机原理实验室的实验箱进行合理接线调试；软件部分通过keil进行了C程序的修改编译，protues软件仿真等。最终在实验箱上实现了与仿真结果相同的实际效果。

关键词单片机定时功能、AT89C51、共阴LED、Keil软件。

1 设计任务描述

1.1 设计题目：简易数字钟的设计

1.2 设计要求：

1.2.1 设计目的

熟练使用Keil开发环境，具备编写单片机程序(汇编语言或C语言)的初步能力，通过完成本课题的软硬件设计，使同学们了解单片机实例的整个开发流程。

1.2.2 基本要求

⑴简要说明

用单片机设计出一个数字钟。此数字钟完成自动走时和时间调整的功能。

⑵任务和要求

设计简易的数字钟，该数字钟满足以下要求：

设计一个数字钟，该数字钟基本功能：使用单片机的定时/计数器实现数字中的定时计数功能，秒计60次成分，分计60次成小时，小时计24次则计满一天。本设计LED显示部分采用动态显示，其中2个LED显示器显示秒，2个LED显示器显示分钟，2个LED 显示器显示小时。

同时为了使用方便，本题目还需要设计几个简单按键，可以通过按键实现时、分的调整，这样在主程序中需要加入键盘设置子程序。

2 设计思路

基于单片机的简易数字钟设计主要可以分为以下几个模块来考虑：

㈠对于单片机AT89C51的T0，T1定时中断部分。本次设计中的单片机晶振频率采用了精准的11.0592MHZ。故对T1初值设定为：DC00h，实现了10ms的定时，然后C 程序中通过定义一个变量i,对i进行i++的100次循环，如此即可达到最小1S的实现。而后在这个1S程序段的基础之上，我们可以分别编写出对时，分的程序段。对于定时器T0,我们可以将其用来作为数码管动态扫描的定时中断，本次设计设为50ms左右，初值为FC17h。这个取值通过最后的仿真及实际效果看出合理，不会出现闪烁等情况。

㈡校时电路。本次设计要求了该简易数字钟必须具备时、分的调整功能。故必须接入2个简单的按键（本设计设置问p1.4调时、p1.5调分，按键为实验箱单次脉冲按键模块），并且在软件部分必须引入这2个独立按键的子程序。

㈢显示电路。考虑采用动态显示部分，用P0口作为数码管数据（段选），P2口作为数码管控制（位选）。动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即循环点亮每一个数码管，这样虽然在任意时刻都只有一位数码管被点亮，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位数码管间隔时间足够短，就可以给人以通俗显示的感觉。上面第一部分已提到，我们采用了50ms左右的时间间隔，并且是合理的。6位数码管，实验室的硬件是共阴极的，故我们的数码表采用{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, 0x00};

㈣晶振电路。在AT89C51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。

㈤复位电路。这部分设计用来完成对单片机的复位。

3 设计方框图

3.1 数字钟硬件部分示意图

该简易数字钟硬件部分主要由晶振、手动复位、单片机AT89C51、数码管显示、时间调整按键模块组成。框图如下：

图3.1数字钟硬件系统示意图

3.2 数字钟软件部分组成框图

3.2.1 时间调整的程序流程

图3.2时间调整程序流程框图3.2.2 时钟显示程序流程

图3.3 24小时时钟

4 简易数字钟源程序

4.1源程序

#include

#include "common.h"

#define FOSC 12000000L

#define T2MS (65536-(FOSC/12/1000)*2) //2ms timer calculation method in 12T mode

#define S_ 1

#define T_ 0

unsigned char code wetable[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf};

unsigned char code dutable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71};

unsigned char i=0;

unsigned int Tcount=0;

unsigned int Scount=0;

unsigned char idata T[3]={9,0,0};

unsigned char idata S[2]={0,0};

unsigned char idata temp[6];

bit modeflag=0;

bit k1_flag=0;

bit k2_flag=0;

bit k3_flag=0;

bit k4_flag=0;

bit Sbegin=0;

void delay_ms(unsigned char x)

{

unsigned char z,y;

for(z=x;z>0;z--)

for(y=110;y>0;y--);

}

void Timer0_Init()

{

TMOD|= 0x01; //set timer0 as mode1 (16-bit)

TL0 = T2MS; //initial timer0 low byte

TH0 = T2MS >> 8; //initial timer0 high byte

TR0 = 1; //timer0 start running

ET0 = 1; //enable timer0 interrupt

EA = 1; //open global interrupt switch }

void Timer1_Init()

{

TMOD|= 0x20; //set timer1 as mode2 (8-bit)

IP = 0x08;

TL1 = 0x06;

TH1 = 0x06;

TR1 = 1; //timer1 start running

ET1 = 1; //enable timer1 interrupt

EA = 1; //open global interrupt switch }

void main(void)

{

beep=0;

delay_ms(200);

beep=1;

Timer0_Init();

Timer1_Init();

while(1)

{

if(k1==0||k2==0||k3==0||k4==0)

{

delay_ms(10);

if(k1==0) {while(!k1);k1_flag=1;}

if(k2==0) {while(!k2);k2_flag=1;}

if(k3==0) {while(!k3);k3_flag=1;}

if(k4==0) {while(!k4);k4_flag=1;}

}

if(k1_flag)

{

if(modeflag==T_)

{k1_flag=0;beep=0;delay_ms(200);beep=1;modeflag=S_;}

else {k1_flag=0;beep=0;delay_ms(200);beep=1;modeflag=T_;}

}

if(modeflag==T_)

{

if(k2_flag)

{

k2_flag=0;

beep=0;delay_ms(200);beep=1;

T[0]++;

if(T[0]==24)

T[0]=0;

}

if(k3_flag)

{

k3_flag=0;

beep=0;delay_ms(200);beep=1;

T[1]++;

if(T[1]==60)

T[1]=0;

}

if(k4_flag)

{

k4_flag=0;

beep=0;delay_ms(200);beep=1;

T[2]++;

if(T[2]==60)

T[2]=0;

}

}

else

{

if(k2_flag) {k2_flag=0;beep=0;delay_ms(200);beep=1;Sbegin=~Sbegin;}

if(k3_flag && Sbegin==0)

{k3_flag=0;beep=0;delay_ms(200);beep=1;S[0]=0;S[1]=0;}

}

}

}

void tm0_isr() interrupt 1 using 1

{

TL0 = T2MS; //reload timer0 low byte

TH0 = T2MS >> 8; //reload timer0 high byte

if(modeflag==T_)

{

if(i%2==0)

temp[i]=T[i/2]/10;

else

temp[i]=T[(i-1)/2]%10;

}

else

{

if(i%2==0)

temp[i]=S[i/2]/10;

else

temp[i]=S[(i-1)/2]%10;

}

LED7s_wei |=0x3f;

wela=1;

wela=0;

if(modeflag==T_)

{

if(i==1||i==3)

{

LED7s_data=dutable[temp[i]]+0x80;

dula=1;

dula=0;

}

else

{

LED7s_data=dutable[temp[i]];

dula=1;

dula=0;

}

}

else

{

if(i==1)

{

LED7s_data=dutable[temp[i]]+0x80;

dula=1;

dula=0;

}

else

{

LED7s_data=dutable[temp[i]];

dula=1;

dula=0;

}

}

LED7s_wei =wetable[i];

wela=1;

wela=0;

i++;

if(modeflag==T_)

{

if(i==6)

i=0;

}

else

{

if(i==4)

i=0;

}

}

void tm1_isr() interrupt 3 using 2 {

if(Sbegin)

{

Scount++;

if(Scount==40)

{

Scount=0;

S[1]++;

if(S[1]==100)

{

S[1]=0;

S[0]++;

if(S[0]==100)

S[0]=0;

}

}

}

Tcount++;

if(Tcount==4000)

{

Tcount=0;

T[2]++;

if(T[2]==60)

{

T[2]=0;

T[1]++;

if(T[1]==60)

{

T[1]=0;

T[0]++;

if(T[0]==24)

T[0]=0;

}

}

}

}

以上就是用C编写的时钟的程序。

5 数字钟源程序的仿真

5.1 编译、连接

将数字钟源程序输入到keil软件,建立工程项目，添加完成程序的编译、连接，通过后无错误。如图所示：

图5.1 编译、连接图

由上可见，在keil里面编译无误。

6下载入开发板的仿真结果

小结

本次课程设计我们小组选择的课题是简易数字钟的设计。主要的设计思路是运用单元模块的组合来实现符合设计要求的数字钟。五大模块设置合理，各自发挥自己的作用，成为一个整体。分模块来调试，最终实现。

刚开始拿到题目，心中不免有一丝欣喜，因为对于数字钟这个课题，我想我们大部分人拿来就会有很清晰的思路，因为我们已经做了很多运用单片机来进行定时、计数的相关实验报告。后来经过查找一些资料，写出了定时、循环计数、动态扫描等各部分程序段。硬件部分由于是焊接好的实验箱，极大方便了本次设计。但是在软硬件融合的阶段还是遇到了一些难题，经过几天反复的调试，最后发现是动态扫描的程序段，在循环移位的时候出现了问题，最后终于调试出来了希望得到的实际效果。

对于自己的设计，最大的败笔就是仅仅加入了时钟的加法调整，没有加入减法调整，因为个人觉得加法和减法调整概念上是一个意思，而且由于最后的期末事情比较多，就没有加入减法设计。

总之，回顾这一次单片机原理及应用的课程设计，让人感慨颇多，既为这门学科知识之深奥、奇妙所吸引，更为那些设计出那些经典程序的前人所折服。学习的道路是没有尽头的，也是艰辛的，但只要我们能够独立去思考、去想、去做，那么我们总能学到真正的实用知识。