基于C51单片机的数字时钟课程设计(C语言,带闹钟)

单片机技术课程设计

数字电子钟

学院： 班级： 姓名： 学号： 教师：

摘 要

电子钟在生活中应用非常广泛，而一种简单方便的数字电子钟则更能受到人们的欢迎。所以设计一个简易数字电子钟很有必要。本电子钟采用ATC52单片机为核心，使用12MHz 晶振与单片机ATC52 相连接,通过软件编程的方法实现以24小时为一个周期，同时8位7段LED数码管(两个四位一体数码管)显示小时、分钟和秒的要求,并在计时过程中具有定时功能，当时间到达提前定好的时间进行蜂鸣报时。该电子钟设有四个按键KEY1、KEY2、KEY3、KEY4和KEY5键,进行相应的操作就可实现校时、定时、复位功能。具有时间显示、整点报时、校正等功能。走时准确、显示直观、运行稳定等优点。具有极高的推广应用价值。

关键词：

电子钟 ATC52 硬件设计 软件设计

目 录

一、数字电子钟设计任务、功能要求说明及方案介绍 ......................... 4

1.1 设计课题设计任务 .............................................. 4 1.2 设计课题的功能要求说明 ........................................ 4 1.3 设计课的设计总体方案介绍及工作原理说明 ........................ 4 二、设计课题的硬件系统的设计 .......................................... 5

2.1硬件系统各模块功能简要介绍...................................... 5

2.1.1 ATC52简介 .............................................. 5 2.1.2 按键电路.................................................. 6

三、设计课题的软件系统的设计 .......................................... 6

3.1 使用单片机资源的情况 .......................................... 6 3.2 软件系统个模块功能简要介绍 .................................... 7 3.3 软件系统程序流程框图 .......................................... 7 3.4 软件系统程序清单 .............................................. 7 四、设计课题的设计结论、仿真结果、误差分析 ............................ 9

4.1 设计结论及使用说明 ............................................ 9 4.2 仿真结果 ..................................................... 10 结 束 语 ............................................................. 12 参考文献 ............................................................. 12 附 录 ....................................................................... 13

附录A:程序清单.................................................... 13

一、数字电子钟设计任务、功能要求说明及方案介绍

1.1 设计课题设计任务

设计一个具有特定功能的电子钟。具有时间显示，并有时间设定，时间调整 功能。

1.2 设计课题的功能要求说明

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“d.1004-22”， 进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从12时59分0秒开始运行，进入时钟运行状态；按电子钟S5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S5键再次进入时钟运行状态。

1.3 设计课的设计总体方案介绍及工作原理说明

本电子钟主要由单片机、键盘、显示接口电路和复位电路构成，设计课题的总体方案如图1所示：

图1-1总体设计方案图

本电子钟的所有的软件、参数均存放在ATC52的Flash ROM和内部RAM中，减少了芯片的使用数量简化了整体电路也降低了整机的工作电流。键盘采用

动态扫描方式。利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据，同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。

二、设计课题的硬件系统的设计

2.1硬件系统各模块功能简要介绍

2.1.1 ATC52简介

(1) 兼容MCS51指令系统；

（2）8kB可反复擦写(大于1000次）Flash ROM； （3）32个双向I/O口； （4）256x8bit内部RAM；

（5）3个16位可编程定时/计数器中断； （6）时钟频率0-24MHz；

（7）2个串行中断，可编程UART串行通道； （8）2个外部中断源，共8个中断源； （9）2个读写中断口线，3级加密位；

（10）低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；

（11）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。 它的价格便宜，功能强大，能耗低。很大程度上减少总电路的复杂性，提高了所设计系统的稳定性。其芯片引脚图如图2-1所示。

图2-1 单片机ATS52引脚图

2.1.2 按键电路

图2—2 按键图

三、设计课题的软件系统的设计

3.1 使用单片机资源的情况

设计课题使用单片机资源的情况如下：

P0口输出数码管段选信号，P2口输出数码管位选信号；晶振12MHz；调整选择键KEY1：P1.0；通过选择键选择调整位，选中位闪烁；增加键KEY2：P1.1；按一次使选中位加1；减少键KEY3：P1.2；按一次使选中位减1；此数字钟可实现基本的走时和显示时间时、分、秒；时间的调整；闹钟的设定和调整；闹钟的开启和关闭功能，具体如下：

（1）实现基本的走时和显示时间的时、分、秒，上电自动显示初始时间12-59-00，且控制闹钟状态的的红色led灯为亮的状态；

（2）当第一次按下第一个弹性按键时进入时间的调节状态，此时实现对显示时间的小时调节，按下第二个按键时实现小时的加一调节，按下第三个按键时实现小时的减一调节；

（3）当第二次按下第一个弹性按键时进入显示时间的分钟调节状态，按下第二个按键时实现分钟的加一调节，按下第三个按键时实现分钟的减一调节； （4）当第三次按下第一个弹性按键时进入闹钟的小时调节状态，按下第二个按键时实现闹钟小时的加一调节，按下第三个按键时实现闹钟小时的减一调节； （5）当第四次按下第一个弹性按键时进入闹钟的分钟调节状态，按下第二个按键时实现闹钟分钟的加一调节，按下第三个按键时实现闹钟分钟的减一调节； （6）当第五次按下第一个弹性按键时返回正常的显示时间走时状态； （7）当同时按下第二和第三个弹性按键时，关闭闹钟，且此时蓝色led灯为

灭，及定时时间到蜂鸣器并不响，若再次同时按下第二和第三个弹性按键，则开启闹钟，且此时红色led灯为亮，定时时间到蜂鸣器发出滴滴的闹铃声，同时按下第二和第三个弹性按键即可关闭闹铃。闹铃状态默认为开启。

3.2 软件系统个模块功能简要介绍

本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现，主程序、中断服务程序、键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块和延时模块。

主程序：主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。

中断服务程序：主要是用于电子钟的准确运行、数据输入过程中的闪烁。 键盘输入程序模块：主要是用于确定按键并得到特定的键码值。 数码管及其驱动模块：主要是用于驱动数码管及利用数码管显示时间。 延时模块：程序中有两种延时子程序，一种是短延时用于判键按下等，一种是长延时。

3.3 软件系统程序流程框图

系统软件采用汇编语言按模块化方式进行设计,然后通过Keil软件开发平台将程序转变成十六进制程序语言，接着使用Proteous 进行仿真，读出显示数据。

3.4 软件系统程序清单

本电子钟实现24小时制，8位数码管显示时分秒，显示式:12-59-00。 通过4只按键来调整时间：

KEY1(P1.0)：调整选择键，选中位闪烁； KEY2(P1.1)：增加键，按一次使选中位加1； KEY3(P1.2)：减少键，按一次使选中位减1； Bear(P3.1)：到了整点和闹钟就会响； Led (P1.2)：闪烁；

P0口输出数码管段选信号，P2口输出数码管位选信号； 晶振12MHz。

开始显示初始化d.1004-22循环扫描检测按键状态KEY1是否按下标志位加一，进入调整状态KEY2是否按下Y分时加1调整NKEY3是否按下Y分时减1调整KEY2,KEY3是否同时按下控制闹钟开关

图3-1主程序流程框图

图3-2显示时钟数组子程序 图3-3中断服务程序程序

四、设计课题的设计结论、仿真结果、误差分析

4.1 设计结论及使用说明

本设计为基于单片机的电子钟的设计。刚开始，我们很多地方理不清头绪，

无从下手，但通过认真研究设计课题，找书上网查资料，确定基本设计方案，对所用芯片功能进行查找、调试，然后画电路图等，积累了很多宝贵的经验。

本设计用2个四位一体的共阳数码管做为显示器，它显示时间值；设计中有三个按键，其中KEY1为启动键，KEY2为加控制键 KEY3为减控制键 。

图4—1 结果图

4.2 仿真结果

在Proteus ISIS的Debug菜单中选择Execute，运行程序，系统仿真结果

如图所示。

实现功能：

可调整运行的电子钟具有三种工作状态：“d.1004-22”状态、运行状态、调整状态。

图4-2“d.1004-22”上电初始化运行状态仿真结果

图4-3时钟正常运行状态仿真结果

图4-4闹钟定时调整状态仿真结果

图4-5小时调整状态仿真结果

图4-6分钟调整状态仿真结果

结 束 语

单片机课程设计是一门很实用，很复杂的设计。这个设计用到了单片机，电路等方面的知识，通过这次课程设计，使我对单片机及其附属电路有了一定的了解，对课本上的知识有了近一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。

完成本次课程设计的过程，是一个从无到有的过程，经历了兴奋、所悟、完成几个过程。刚做做课程设计时，仔细阅读设计的题目和要求，以为没什么困难的，所用的知识书上都有。可是当我动手开始做的时候，才发现其中的算法，设计是那么繁琐。经过一天的努力，再到图书馆和网上查找资料，在经过借鉴很多类似的资料，文献后，总算是有点眉目了。埋头苦干的过程是痛苦的，在思考算法和程序框架时，迷茫，烦躁，也参考别人的思路，不断循环中，终于最后完善了程序。其中的煎熬是很痛苦的，深刻明白攻克自己“未知领域”的困难。但当课程设计完成时，那感觉是甜蜜的，没有耕耘，哪来得收获的喜悦，就在这样的痛与快乐的交换中，我学到了知识。

通过这短短一周的实践，我感觉到自己从课本上学到的理论知识和实践仍有很大的差距。知道了很多元器件有什么功效，在仿真仪器中是什么代码。有的知识，自己感觉已经掌握得差不多了，但是实际操作起来就有问题出现了。我遇到了不少问题，花费了很多的时间。这让我重新反思我们的学习，深刻领悟到我们这个专业动手，实践的重要性。理论不经过实践考验，是没法实施的，就像我们编的程序，很多方面考虑的都不够，几乎没有涉及到实际应用时的防范方法措施。这次的课程设计，让我学到了很多书本上学不到的东西，学到了实际应用时。最大的收获是：对键盘，显示器，C51语言的应用有了深刻的了解。

参考文献

[1] ，基于C51单片机的程序设计. [2] 百度百科，ATC52简介

附录

附录A 程序清单

#include #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit KEY1=P1^1; //切换键

sbit KEY2=P1^2; //minute ,hour调整加1定义 sbit KEY3=P1^7; //minute ,hour调整减1定义 sbit bear=P3^1; //闹铃

sbit led=P1^2; //闹钟，整时灯闪烁

code unsigned char tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,

0x80,0x90,0xbf,0xc8,0x8e,0xff,0x21}; //段码控制

char code weikong_code[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; uchar ms[8]={2,2,10,4,0,0,1,14}; uchar StrTab[8];

uchar minute=59,hour=12,second=0; //正常时钟 秒，分，时 定义 uchar minute1=00,hour1=00; second1=00; //闹钟时钟 秒，分，时 定义 uchar flag=0, flag1=0; //切换标志 uchar num=0; uint count=0; //定时器计数，定时50ms，count满20，秒加1

/***********子函数声明*******************************************/ void xianshishuzu(); //显示数组子程序 void alarm(); //闹钟子程序

/********************** 延时子程序*****************************/ void delay(uint z) {

uint x,y; for(x=0;x/**********************显示时钟子函数***************************/ void dispaly(uchar w[8]) {

unsigned int i,j,aa; aa=0xfe; //位选初值1111 1110

for(i=0;i<8;i++) //依次将数组w中八个数取出，并显示 { P2=aa; //位选 j=w[i]; //取出要显示的数码 P0=tab[j]; //取出段选编码 aa=_crol_(aa,1); //位选信号循环右移 delay(1); //显示延时 P0=0xff; //消影 } }

/***********************显示时钟数组子程序***********************/ void xianshishuzu() { StrTab[1]=second/10; //秒个位 StrTab[0]=second%10; //秒十位 StrTab[2]=10; //间隔符 - StrTab[4]=minute/10; //分个位 StrTab[3]=minute%10; //分十位 StrTab[5]=10; //间隔符 - StrTab[7]=hour/10; //时个位 StrTab[6]=hour%10; //时十位 }

/**********************键盘扫描子程序*************************/ void keycan() {

if(KEY1==0) //按一次，正常显示，按第二次，时调整，按第三次，分调这整， {

delay(10); //按键1去抖以及动作 if(KEY1==0) //确认按键是否按下 {

flag++; //切换标志 } while(!KEY1); //释放按键

}

if(flag==1) {

if(KEY2==0) {

delay(10);

if(KEY2==0) {

hour++; //正常时间 小时 加1 if(hour==24)hour=0;

}

while(!KEY2) //释放按键 {

dispaly(StrTab); }

} if(KEY3==0) {

delay(10);

if(KEY3==0) {

hour--; if(hour==0)hour=23; dispaly(StrTab); }

while(!KEY3) {

dispaly(StrTab); }

} }

if(flag==2)

{

if(KEY2==0) {

delay(10);

if(KEY2==0) {

minute++; if(minute==60)minute=0; }

while(!KEY2)

{

dispaly(StrTab); }

} if(flag==3) {

if(KEY3==0)

{

delay(10);

if(KEY3==0) {

second++; //正常时间小时 减1 //按键去抖以及动作 //分加1 //秒表的加1 //秒加1

if(second==0)second=59;

}

while(!KEY3) {

dispaly(StrTab); }

} } }

if(flag==3) //闹钟对时 {

if(KEY2==0) {

delay(10);

if(KEY2==0) {

hour1++;

if(hour1==24)hour1=0; //闹钟时间 小时 加1 }

while(!KEY2)

{

alarm(); }

} if(KEY3==0) {

delay(10);

if(KEY3==0) {

hour1--;

if(hour1==0)hour1=23; //闹钟时间 小时 减 }

while(!KEY3) {

alarm(); }

} } if(flag==4) { if(KEY2==0) //按键去抖以及动作 {

delay(10); if(KEY2==0)

{

minute1++;

if(minute1==60)minute1=0; //闹钟分加1

}

while(!KEY2) {

alarm(); }

}

if(KEY3==0) //按键去抖以及动作 {

delay(10); if(KEY3==0) {

minute1--;

if(minute1==0)minute1=59; //闹钟分减1 } }

while(!KEY3) {

alarm(); } } }

/*******************蜂鸣器子程序****************************/ void beng() {

bear=1; P3=0xfd; delay(100); bear=0; P3=0XFf; delay(100); }

/*****************整点报警子程序***************************/ void zhengdian (void) { uchar i=0; if((second==0)&(minute==0)) //整点报时 { for(i=0;i<10;i++) { TR0=1; beng();dispaly(ms);

} } }

/********************************定时闹钟*******************************/ void alarm() {

uint i; if((hour==hour1&&second1==minute1&&(second>=second1&&second/**************************中断子程序*********************************/ void time_() interrupt 1 //中断程序 { count++; TH0=(65536-50000)/256; //0.5ms重新送初值 TL0=(65536-50000)%256; if(count==20) //定时器计数，定时50ms，count满20，秒加1 {

second++; count=0;

if(second==60) //秒值等于60，秒清零，分加1 {

second=0;minute++;

if(minute==60) //分值等于60，分清零，时加1 {

minute=0; hour++;

if(hour==24) //时值等于24，时清零，返回，全部归零 {

hour=0; } }

}

} xianshishuzu(); }

/***********************数字电子钟主函数***************************/ void main() { P1=0XFF; TMOD = 0x11; //time0为定时器，方式1 TH0=(65536-50000)/256; //预置计数初值,50ms TL0=(65536-50000)%256; EA=1; //总中断开 ET0=1; //允许定时器0中断 TR0=1; //开启定时器0 while(1) //主循环 {

if(flag==0) {

TR0=0; dispaly(ms); //上电初始化就显示bad.1004-22 }

if(P1!=0XFF)

{

keycan(); //按键提前扫描 }

if(flag>0)

{

if(flag==1||flag==2) { TR0=1; dispaly(StrTab); zhengdian ();}

//KEY1按第二次或第二次定时器开始，电子钟和整点报时正常显示

if(flag==3||flag==4) { TR0=0;alarm(); }

//按KEY1第三或第四次闹钟开始显示，分时的调整

if(flag==5) { dispaly(StrTab); }

//按KEY1第五次返回电子钟正常显示

if(flag==6) { TR0=0; flag=0; dispaly(ms); }

//按KEY1第六次定时器关闭，切换标志请零，显示d.1004-22

} } }