1、 單片機技術課程設計說明書 數字電子鐘 系 、 部： 電氣與信息工程系 學生姓名： 指導教師： 職稱 副教授 專 業： 自動化 班 級： 自動化0702 完成時間： 2010-1-3 摘 要該課程設計為數字電子鐘的設計。以at89s52為核心，配合led數碼管顯示器和按鍵為用戶提供長期、連續、可靠、穩定的工作環境。該數字電子鐘有時分秒顯示和日期顯示以及時間和日期調整的功能。系統軟件設計包括單片機計算機兩部分的編程。計算機軟件編程主要實現參數設置、串行口數據接收、指令發送以及數據的顯示和存儲。單片機軟件編程主要實現鍵盤、led顯示等各模塊的功能，采用匯編語言編程。關鍵詞 數字電子鐘；單片機；le

2、d顯示 abstractthe course designed for digital electronic clock designsto at89s52 as the core，with the led digital tube display and buttons provide users with long-term， continuous， reliable and stable working environmentthe digital electronic clock and sometimes minutes and seconds display and date di

3、splay as well as time and date adjustment function system software design includes two parts， the computer programming microcontrollerscomputer software programming to achieve the main parameter settings，serial port data receiving, sending commands and data display and storagescm software programmin

4、g to achieve the main keypad，led displays the functions of each module， using assembly language programmingkey words digital electronic clock； microcomputer；led display目 錄1 設計任務和方案3 1.1 設計任務3 1.2 功能要求說明3 1.3 設計總體方案及工作原理說明32 數字電子鐘的硬件系統的設計4 2.1 硬件系統各模塊功能簡要介紹4 2.2 電路原理圖、pcb圖和元器件布局4 2.3 元器件清單43 數字電子鐘的軟件

5、系統的設計5 3.1 使用的單片機資源的情況5 3.2 各模塊功能簡要介紹5 3.3 程序的流程框圖5 3.4 程序清單94 數字電子鐘的設計仿真和結果分析104.1 設計結論和使用說明10 4.2 仿真結果10 4.3 誤差分析12 4.4 設計體會13 4.5 教學建議13參考文獻15致謝16附錄171 設計任務和方案1.1設計任務（一）設計題目：數字電子鐘（二）設計目的與任務：學生通過理論設計和實物制作解決相應的實際問題，鞏固和運用在單片機技術中所學的理論知識和實驗技能，掌握單片機應用系統的一般設計方法，提高設計能力和實踐動手能力，為以后從事電子電路設計、研發電子產品打下良好的基礎。1.

6、2功能要求說明該數字電子鐘采用八位數碼管能實現年月日和時分秒的顯示。當電子鐘一上電即可顯示p.,設置數字鐘的初始日期和時間為05年01月01日14時30分20秒.用四個按鍵實現電子鐘的顯示和調整的功能,分別為k0,k1,k2,k3,其中k0鍵為開啟鍵,且顯示的是時分秒,開啟之后k2鍵可實現切換的功能,即可實現年月日和時分秒的切換顯示；按k3鍵可實現年月日和時分秒的調整,按一下可以對當前顯示的進行調整,再按一下即可切換到一個界面進行調整,調整的時候數字鐘停止計時，當對年月日和時分秒都調整完之后,再按一下k3鍵即可跳出調整的狀態,數字鐘繼續開始計時工作,在電子鐘正常計時的時候再按k0鍵即可對電子鐘

7、進行關閉.1.3設計課題總體方案及工作原理說明設計中采用at89s52芯片及led顯示器，一些獨立式按鍵構成一個簡單的數字電子鐘。設計中是采用單片機的內部定時器進行定時，程序框圖如圖1.1所示 整個電子鐘的工作原理是：在正常的供電狀態下，首先利用單片機定時，到了相應的時間由單片機將所需要顯示的數據送到led顯示器的輸入口，當有鍵按下時則進入相應的按鍵顯示和調整狀態，進行按鍵調整。 圖1.1 總的設計的框圖2 數字電子鐘的硬件系統的設計2.1 硬件系統各模塊功能設計 該數字電子鐘由單片機最小系統、鍵盤模塊、led顯示電路模塊、usb接口電路模塊組成。各模塊的功能如下：（1）單片機最小系統由at8

8、9s52單片機、時鐘電路和復位電路構成。at89s52是一種帶8k字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機。時鐘電路由一個12mhz的石英晶體振蕩器和兩個33pf的的電容組成振蕩電路和分頻電路，為單片機提供內部時鐘。復位電路采用上電復位和按鍵復位結合的方式對電路進行復位，主要是通過rst引腳送入單片機。（2）鍵盤模塊采用獨立式鍵盤接法，共有四個按鍵來對電路進行控制。分別接在單片機的p1口線上。一個鍵控制開和關，一個鍵負責調整，另外兩個鍵輔助調整。

9、（3）led顯示電路采用八個共陰的數碼管顯示器進行顯示，加上一個sn74ls245作為驅動和8個200的電阻起限流的作用。將段控口接在p0口上，位控口接在p3口上，實現對顯示的控制。（4）usb接口電路接上一個電容組成的濾波電路和電源顯示燈組成一個電源接口，為單片機工作供電。2.2 電路原理圖、pcb圖和元器件布局采用protel軟件，protel99se是protel公司近10年來致力于windows平臺開發的最新結晶，能實現從電學概念設計到輸出物理生產數據，能夠和形象的畫出我們所要設計的產品。電路原理圖和pcb圖及元器件布局見附錄。 2.3 元器件清單 見附錄。3 數字電子鐘的軟件系統的設

10、計3.1 使用的單片機資源的情況該數字電子鐘用到了單片機的定時器的功能，此外用到了單片機的中斷功能，在數據的顯示時所采用的是查表的方法，因此需要將表格、數據存到單片機的程序存儲器中去。由于電子鐘需要可以進行調節，因此，需要在單片機的p口上加上按鍵，本設計采用獨立式鍵盤，直接接在p1口上且按鍵的結果存貯在單片機的內部數據存儲器里面。用到的led顯示器接到了單片機的p0口線上和p3口線上。 3.2 各模塊功能簡要介紹 該數字電子鐘所用的軟件模塊有定時器模塊、按鍵模塊、led顯示模塊。（1）定時器模塊選擇定時器0，設置定時方式為方式1，設置定時時間為50ms。（2）按鍵模塊采用獨立式鍵盤，共用四個按

11、鍵對電路進行控制和操作，分別為k0、k1、k2、k3來控制電子鐘的開/關和調整。（3）led顯示模塊 該電子鐘一通電即讓它顯示p.，按開啟鍵即可顯示時分秒，再按切換鍵即可顯示年月日，然后結合鍵盤操作還可以對時間進行調整。3.3 程序的流程圖（1）整體設計流程圖圖3.1 整體設計流程圖（2）鍵盤設計流程圖圖3.2 鍵盤設計流程圖（3）顯示設計流程圖圖3.3 顯示時分秒設計流程圖圖3.4 顯示年月日設計流程圖3.4 程序清單見附錄。 4 數字電子鐘的設計仿真和結果分析4.1 設計結論和使用說明（1）設計結論 通過對單片機進行外接鍵盤和led數碼管的操作以及加上硬件電路和軟件的結合，實現了該數字電鐘

12、顯示p.以及時分秒和年月日的顯示，同時還可實現對該電子鐘進行調整的功能。通過測試和仿真以及修改，該電子鐘最終能正常的工作。（2）使用說明該數字電子鐘采用八位數碼管能實現年月日和時分秒的顯示。當電子鐘一上電即可顯示p.,設置數字鐘的初始日期和時間為05年01月01日14時30分20秒.用四個按鍵實現電子鐘的顯示和調整的功能,分別為k0,k1,k2,k3,其中k0鍵為開啟鍵,且顯示的是時分秒,開啟之后k2鍵可實現切換的功能,即可實現年月日和時分秒的切換顯示；按k3鍵可實現年月日和時分秒的調整,按一下可以對當前顯示的進行調整,再按一下即可切換到一個界面進行調整,調整的時候數字鐘停止計時,當進行時分秒

13、的調整時, k0鍵可實現對秒進行增大的調整,每按一下秒的值就加一,當秒增加到59時就重新從0開始繼續增大, k1鍵可實現對分進行增大的調整,每按一下分的值就加一,當分增加到59的時候就重新從0開始繼續增大,k2鍵可實現對時進行增大的調整,每按一下時的值就加一,當時的值增大到23的時候就重新從0開始繼續增大.當進行年月日的調整時, k0鍵可實現對日進行增大的調整,每按一下秒的值就加一,當日增加到28或者30或者31(看不同的年份和月份)時就重新從0開始繼續增大, k1鍵可實現對月進行增大的調整,每按一下月的值就加一,當月增加到12的時候就重新從0開始繼續增大,k2鍵可實現對年進行增大的調整,每按

14、一下時的值就加一,當時的值增大到99的時候就重新從0開始繼續增大.當對年月日和時分秒都調整完之后,再按一下k3鍵即可跳出調整的狀態,數字鐘繼續開始計時工作,在電子鐘正常計時的時候再按k0鍵即可對電子鐘進行關閉.4.2 仿真結果在仿真時用到了兩個軟件，第一個是keil，第二個是protues，本次仿真是將兩個軟件結合起來進行的。proteus 軟件所提供了30多個元件庫，數千種元件。元件涉及到數字和模擬、交流和直流等。在proteus軟件包中，不存在同類儀表使用數量的問題。proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。用

15、protues軟件進行仿真，其仿真的電路圖如圖4.1所示圖4.1 protues仿真電路圖數字電子鐘正常工作時，仿真的led顯示器顯示如圖4.2所示，當按下切換鍵時，數字電子鐘進入日期顯示界面，此時led數碼管顯示器的顯示如圖4.3和4.4所示，當按下調整鍵時，數字電子鐘進入調整界面，此時led數碼管顯示器的顯示如圖4.5和4.5所示。圖4.2 數字電子鐘正常工作時的顯示圖圖4.3 數字電子鐘顯示時分秒的顯示圖圖4.4 數字電子鐘顯示日期的顯示圖圖4.5 數字電子鐘調整時分秒的顯示圖圖4.6 數字電子鐘調整年月日的顯示圖4.3 誤差分析本數字電子鐘在跟標準的電子鐘比較時，時間稍微慢一點，產生此

16、種情況的原因有：其一是在執行程序指令時，由于需要耗費一定的時間，因此會比標準的電子鐘要慢一點。其二是晶振不夠標準，使得定時器定時時不夠精準。4.4 設計體會從選題到硬件電路的設計，再到軟件電路的設計，整個過程當中我學到了很多的東西，在老師的細心指導，耐心分析下，我把整個思路理清，并開始了設計的規劃，在原理圖的繪制時我查找了相關軟件的使用方法，并悉心向老師和同學請教，學會對protel和proteus的使用；在軟件系統的設計當中，我遇到了很多的問題，不能把一些小模塊系統的聯系起來，但通過不段的學習，最終花了兩天的時間把整個程序完整的編出來了，并能進行仿真使用；到最后做板子的時候，因為是第一次做板

17、子，很多細節的地方都沒注意，比如買元器件時，要看清楚所買元器件的引腳、尺寸和功能以及質量，我買的板子質量不行，結果在用熨斗熨的時候出現暴起的現象，只能在重新做一塊，而且買的數碼管跟實際所畫的pcb板尺寸大小不一樣，只能另想辦法，很影響實驗進度，所以在買元器件時一定要做好充分的準備。在做板子的時候因為熨的時候沒把握好，結果出現了很多的斷點，只能一個一個查，一個一個補，麻煩很大，工作量也很大，而且很容易疏忽，所以將圖紙熨到板子上時一定要熨的均勻，把握好時間和力度。打孔時一定要對準，不要太急，慢慢來。插元器件的時候一定要把每個元器件的引腳搞清楚，插之前要用萬用表測好每個引腳是該接地還是該接電源，千萬

18、不能插反了。焊接的時候要標準不能產生虛焊，也不要遺漏，要均勻，焊錫不能太多也不能太少。到最后就是檢查電路的連接了，搞清楚整個電路的連接時怎么樣的，當顯示器不亮的時候可以采用軟件檢查法或者硬件檢查對板子進行測試，這個過程中一定要細心且要有耐心，不要灰心，相信自己一定能找出原因，只要自己持之以恒肯定能把錯誤找出來并糾正。在對板子進行測試的時候出現了很多的錯誤，花了一整個下午的時間來查找電路的錯誤，首先是電源指示燈不亮，燈座接反了，然后是顯示器不亮，最后通過用萬用表對電路進行測試以及才用軟件的方式對電路的測試，最終讓電子鐘正常的工作了，二導致的主要原因是熨的時候太多的斷點沒補好，以及在焊接的時候出現

19、了很多的虛焊，導致某些段控口和位控口的不可用，因為是第一次做板子，所以之前很多該注意的地方都沒有注意，最后留下一大堆得問題，使得整個制版的過程耗費很多的精力和時間。從中我學會了很多，包括原理圖的繪制，程序的設計，pcb的繪制，還有板子的制作，更重要的是我懂得了，要做好一個東西，準備工作好似必不可少，這樣才能減少后面的不必要的麻煩，而且遇到困難和麻煩一點要有耐心和信心去把它攻破。4.5 教學建議王老師的教學方式我挺贊同，你能夠讓我們把實際和理論結合起來，我覺得這很好，而且對現在的我們來說很重要，大學三年來，學的東西可以說很多，但是我們一直都不知道，手中的這些知識到底有什么作用，而且很多的老師都只

20、顧著講自己的課程，就像是完成一項別人交給他的任務一樣，從不關心學生學的到底是怎么樣的，所以我覺得適當的給學生一些將理論聯系實際的作業和任務，能夠讓我們更清楚和明白自己學的東西，也讓我們學的不再那么迷茫和無目的了。其次老師和同學的關系我覺得對同學能否學習好這門課程很重要，課堂上老師應該要嚴肅認真，下課后老師可以多和同學們接觸和聊天，培養和同學們的關系，和同學們做朋友，對同學們提出的問題要認真對待，并且對學生提問。還有就是，老師的責任不僅僅是傳授知識，更重要的是給我們傳授學習經驗和方法，培養學生的發散的思考方式，以及多傳授點社會經驗和教訓，教我們不要走不必要的彎路以及在社會上你所必備的生存工具。參考文獻1唐俊瞿，許雷，張