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单片机课程设计--电子时钟系统设计.doc
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单片机课程设计--电子时钟系统设计
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课程设计
题目:电子时钟系统设计
姓 名:
院 系: 电子信息工程学院
时间: 2014 年 12 月 25 日至 2015 年 1 月 5 日
-I-
课 程 设 计 任 务 书
题目 电子时钟系统设计
主要内容、基本要求、主要参考资料等:
一、主要内容:
① 熟悉单片机应用系统的设计方法和规范,达到综合的目的。
② 学习文件检索和查找数据手册的能力。
③ 学习 protel 软件的使用。
④ 学会整理和总结设计文档报告。
二、基本要求:
① 以 MCS-51 系列单片机为核心,组成一个电子时钟系统。
② 系统显示由 6 位数码管显示组成,分别显示时间值的十、分、秒。
③ 能够随时对当前时间进行调整。
④ 能够随时输入定时(闹钟)时间。
⑤ 定时(闹钟)时间到,发出闹钟提醒信号。
⑥ 闹钟提醒信号的声音为断续形式,最长不超过 1 分钟。
三、主要参考资料:
① 张毅坤等 单片微型计算机原理及应用 西安 西安电子科技大学出版社
② 李建忠编著 单片机原理及应用 西安 西安电子科技大学出版社
完 成 期 限:
指 导 教 师 签 名 :
课程负责人签名:
年 月 日
-II-
目 录
1.总体设计方案 .......................................................1
1.1 设计原理 ........................................................1
1.2 设计思路 ........................................................1
2.详细设计方案 .......................................................2
2.1 硬件电路设计 ....................................................2
2.2 主程序设计 ......................................................2
2.3 功能模块的设计与实现 ............................................2
3.结果测试及分析 .....................................................8
3.1 结果测试 ........................................................8
3.2 结果分析 ........................................................8
参考文献 .............................................................9
附 录 A ............................................................10
附 录 B ............................................................18
附 录 C ............................................................19
郑州轻工业学院课程设计报告 第 1 章 总体设计方案
-1-
1.总体设计方案
1.1 设计原理
根据课程设计任务书的内容,要求实现在 MCS51 单片机上对数字电子钟的基
本功能设计,对当前时间正确显示,并可根据需要对时间进行更改,以完成时间
的校对和闹钟的设置。
时钟时间以时、分、秒在 6 位数码管上显示,小时以 24 小时计时模式,分秒
均为 60 进位。用 6MHz 晶振产生振荡脉冲,定时器进行秒计时。调整设置时间的
过程运用可编程键盘上的按键进行控制,共设有 5 个按键,首先按键 A 进入校时
模式或 E 进入闹钟模式,再分别按键 B 对小时或 C 分钟进行更改,每按键一次数
码管计数显示加一,更改结束后按键 D 退出设置,时钟正常显示。闹钟时间到时,
蜂鸣器鸣响 10 秒后时钟正常显示。
1.2 设计思路
采用 C 语言程序设计结合硬件电路设计方法,利用 Lab6000 实验箱来实现数
字电子钟的设计。
(1)提出方案
根据设计要求,可将本次设计分为 3 个模块进行:
时钟显示模块:主要用于时间的正确显示。
校时模块:此模块用于时钟的校对,以完成用户更改时间的需求。
闹钟模块:用于实现闹钟的时间设置和定点闹铃的功能。
(2)方案论证
时钟显示模块中,利用可编程定时器中断进行秒计时,将时间显示在 6 位数
码管上。校时模块主要利用键盘上 5 个键的控制完成各项功能,并在数码管上动
态显示改变结果,完成设置后进入时钟显示模块。闹钟模块的设置过程与校时模
块相似,但设置完成进入时间显示模块后则等待闹铃时间,到规定时间后,通过
数码管闪烁及蜂鸣器的鸣响来实现定点闹铃提醒功能。
总设计原理框图如下图 1-1 所示:
图 1-1 总设计原理框图
校时模块
时钟显示模块
闹钟模块
-2-
2.详细设计方案
2.1 硬件电路设计
硬件电路由 MCS51 单片机,可编程键盘,六位数码管以及蜂鸣器四部分组成,
如图 2-1 所示。
图 2-1 硬件电路连线图
MCS51 单片机由 CPU、振荡器和时序电路、4KB 程序存储器、128 字节数据存
储器、两位 16 位定时器/计数器、64KB 总线扩展控制、可编程并行 I/O、可编程
全双工串行口组成。
可编程键盘与数码管经过 MC1314 反向驱动连接,做 LED 的位选通信号,需将
KEY/LED_CS 接到响应的地址译码器 CS0 上,位码输出的地址为 8002H,段码输出
地址为 8004H,键盘行码都会地址为 8001H。
音频放大电路则通过 P1_0 口产生的脉冲产生不同频率的声音。
2.2 主程序设计
主程序主要用于系统初始化:设置定时器初值、工作方式等参数,开启中断
进入时钟显示状态,等待定时器中断。具体流程图如图 2-2 所示。
2.3 功能模块的设计与实现
根据上述电子钟的设计原理与方案,软件设计可分为以下几个功能模块实现:
(1)定时器模块的设计与实现
定时器模块即定时器中断服务子程序,完成刷新计时缓冲区的功能。系统使
用 6MHz 的晶振。由于定时器工作在方式0时最大定时时间为不足 1s,程序采用定
时器与软件循环相结合的定时方法。设定时器 0 工作在方式0,每隔 100ms 溢出
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