单片机课程设计（论文）-数字钟设计.doc

1 一、数字钟设计 课程设计目的●了解数字钟的组成及其工作原理; ●巩固、加深和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决实际问题的能力; ●培养针对课题需要,选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力,提高组成系统、编程、调试的动手能力; ●通过对课题设计方案的分析、选择、比较,熟悉单片机应用系统的开发。研制的过程,掌握软件设计的方法、内容及步骤; ●通过对单片机程序的设计,基本掌握 51单片机开发系统的操作、编程技巧, 完成数字钟的控制功能,掌握寄存器/定时器与中断的使用,实现对单片机的了解从感性认识上升为理性认识. 课程设计的设计任务和基本要求☆设计任务●掌握 AT89C51 实验开放系统中的实验模块原理,画出电路原理图; ●综合运用实验模块,用 AT89C51 开发设计具有一定功能的单片机控制系统, 进行软件的设计与调试; ☆基本要求●能直接显示时、分、秒的数字钟,要求二十四为一计数周期。●当电路发生走时误差时,要求电路具有校时功能。●设计数字电子钟,电子钟时间格式为:XX-XX-XX, 由左向右分别为:时、分、秒。完成显示由秒 01一直加 1至59,再恢复为 00;分由 00一直加 1至59,再恢复为 00;分由 00一直加 1至59,再恢复为 00。●设计数字电子钟,电子钟日期格式为: XX-XX-XX, 开机显示当日设计日期 11-06-09 ,由左向右分别为:年、月、日。完成显示由日01一直加1至30(28,29,3 1 因具体情况而定),再恢复为 00;月由 01一直加 1至12,再恢复为 00;年则一直进行累加运算。●设计控制按键 k0实现计时、时间与日期的切换功能,k1 实现按键转移进而进行校时的功能,k2,k3, 分别实现加 1、减 1的功能。 2 课程设计原理数字钟实际上是一个对标准频率( 1HZ )进行计数的计数电路。标准的频率时间信号必须做到准确稳定,通常使用石英晶体振荡电路构成数字钟。本次课程设计的内容是设计一个多功能的数字钟,要综合实现时间校准,正常计时,显示日期、时间显示与日期显示切换等功能。多功能数字钟就是基于单片机的特性来实现其功能的。本系统采用的单片机是AT89S5 1型号。主要实现可调整时间的 24小时数字钟。电路设计时,采用了 8个数码管,4个按键开关,本系统需实现 4个功能,所以需要通过按键进行切换。数字钟是一种精确计算时间的仪器,需要较高的精度,并要削去人为的抖动,防止因此产生的延时误差。所以开始设置初时置为 00,等待按键按下,有键按下,就开始计时,特此在编程设计时,应加入延时去抖动的子函数,计数单元则采用中断定时方式,对于校时部分,一般都是手动进行,通过按键来控制时、分、秒的快速校准。至于,显示时间的部分可由 8位数码管来完成。 课程设计的电路原理图按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的 I/O 端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定,这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态,称为抖动。抖动持续时间的长短与开关的机械特性有关,一般在 5-10ms 之间。为了避免 CPU 多次处理按键的一次闭合,应采用措施消除抖动。本次课程设计采用的是独立式按键, 直接用 I/O 口线构成单个按键电路,每个按键占用一条 I/O 口线,每个按键的工作状态不会产生互相影响。时钟是单片机的心脏,单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准, 有条不紊的一拍一拍地工作。因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式:一种是内部时钟方式,另一种为外部时钟方式。本次课程设计采用的是内部时钟方式。 3 图1总电路图基于以上电路图,数字钟的操作如下: 按键 k0 状态 1:k0=1, 数字钟正常时钟显示状态。状态 2:k0=2, 数字钟调整时钟状态。状态 3:k0=3, 数字钟正常日期显示状态。状态 4:k0=4, 数字钟调整日期状态。按键 k1 状态 1:k1=1, 调整数字钟的时/年值。状态 2:k1=2, 调整数字钟的分/月值。状态 3:k1=3, 调整数字钟的秒/日值。状态 4:k1=4, 数字钟复位。按键 k2: 状态 1:k2=1, 调整数字钟的值,完成加一操作。按键 k3: 状态 1:k3=1, 调整数字钟的值,完成减一操作。说明:状态 N次表示该键按下 N次。 4 课程设计的参考流程图设计过程流程图: 在本次课程设计中,首先我们在电脑上应用 Keil 软件,进行数字钟程序的编程和编译,然后使用 Protues 软件绘制好本次课程设计的电路原理图,程序调试完毕,编译没问题后,我们再通过应用 Protues 软件进行软件仿真,