电器课程设计电子钟.docVIP

设计要求说明及设计方案介绍 1.1 设计要求 设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”， 进入时钟准备状态；第一次按电子钟的启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟的启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整按键再次进入时钟运行状态 1.2 设计概要 使用51单片机提供精确定时；使用8位7段数码管显示时、分、秒；采用24小时制，将第三块和第六块显示横杠使显示更美观；使用普通按键开关进行功能选择和时间调整。 1.3 总体设计方案说明 数字电子钟的设计与制作可采用数字电路实现,也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成,所设计的电路相当复杂。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。 本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89S52 作为核心控制器，通过硬件电路的制作及软件程序的编制，利用单片机的控制作用通过LCD来直接显示、时、分、秒，并能对其分别进行修改的功能，设计框图如图1.1。 二、硬件系统设计方案 2．1 AT89S52单片机介绍 AT89S52是一款低功耗、高性能CMOS8位单片机，片内含4Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用32个外部双向输入/输出（I/O）口5个中断优先级、2层中断嵌套2个16位可编程定时器/计数器 2个全双工串行通信口 看门狗（WDT）电路 图2.3 （上电）复位电路图 2．2．3 晶振电路 单片机本身是一个复杂的同步时序电路，为保证同步工作方式的实现，必须提供时钟信号，以使其系统在时钟信号的控制下按时序协调工作。单片机的时钟电路由振荡电路和分频电路组成，其中振荡电路由反向器以及其并联外接的石英晶体和电容构成，用于产生振荡脉冲。而分频电路则用于把振荡脉冲分频，以得到所需要的时钟信号。具体见图2.4。 2．2．4 程序加载电路 在计算机中编写好的程序通过数据下载线连接到单片机实验电路插接口（ISP），实现从计算机将程序下载到单片机的程序存储器中完成单片机的程序写入工作。详见图2.5。 图2.4 外部晶振电路图 图2.5 程序加载模块 2．3 键盘电路 采用独立式键盘，独立式键盘的按键相互独立，每个按键接一根I/O口线，一根I/O口线上的按键工作状态不会影响其它I/O口线的工作状态。因此，通过检测I/O口线的电平状态，即可判断键盘上哪个键被按下。键盘电路如图2.6。 图2.6 独立式按键模块 2．4 显示电路 可以给出共同的正向电压,然后通过控制负极的电压来控制二极管的发光或者熄灭。要电器特性参数和芯片的驱动能力准许,完全可以通过控制负极的电压来控制二极管的发光或者熄灭。这种连接方式的数码管又叫做共阳极数码管 图3.1 数字电子钟主程序流程图 主程序流程图如上图3.1所示，初始化后显示“P. ”准备状态，然后调键盘扫描程序判断启动键（键A）是否按下，若按下则定时器、中断初始化，开启中断，调键盘扫描程序，判断启动(键A)是否按下，未按则等待中断，进入开始计时即显示时间开始；若开启按键（键A）再次按下，则时、分、秒按键可以调整时间了。调整完毕再按启动按键时间开始正常计时。 3.2中断服务程序 图3.2 中断服务程序流程图 中断服务程序主要功能是进行计时操作。当定时器计满一秒后发生定时器0中断，秒值加一。判断是否计满60s，满则分值加一，否则返回。同理对时进行判断。中断服务程序流程如图3.2所示。 3.3加一子程序 加1子程序用于完成对秒、分、时的加1操作，中断服务程序中在秒、分、时共有三处调用此子程序，在秒、分、时调整是也有三处调用此子程序。程序流程图如图3.3所示。 图3.3 加一程序流程图 3.4键扫描及键处理子程序 独立式键盘的程序设计一般把键盘扫描程序设计成子程序，以便其它各程序调用。程序设计采用查询法。包括判断有无键按下子程序与键盘扫描子程序，程序流程图见图3.4。 图3.4 键扫描子程序流程图 3.5显示程序 为了存放显示的数字或字符，在内部RAM中开辟显示数据缓冲区，其单元个数与显示器数码管的位数相同。显示缓冲区8个显示缓冲单元地址依次为30H～37H，则显示缓冲单元与LED显示器数码管对应关系为： LED7 LED6 LED5 LED