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电子时钟实验报告
一, 实验目的
1. 学习8051定时器时间计时处理、按键扫描及LED数码管显示的设计方法。
2. 设计任务及要求 利用实验平台上4个LED数码管, 设计带有闹铃功能的数字时钟
二,实验要求
A.基本要求:
1. 在4位数码管上显示当前时间。显示格式“时时分分”
2. 由LED闪动做秒显示。
3. 利用按键可对时间及闹玲进行设置,并可显示闹玲时间。当闹玲时间到蜂鸣器发出声响,按停止键使可使闹玲声停止。
4.实现秒表功能(百分之一秒显示)
B.扩展部分:
1.日历功能(能对年,月,日,星期进行显示,分辨平年,闰年以及各月天数,并调整)
2.音乐闹铃(铃音可选择,闹铃被停止后,闪烁显示当前时刻8秒后,或按键跳入正常时间显示状态)
3.定时功能(设定一段时间长度,定时到后,闪烁提示)
4.倒计时功能(设定一段时间长度,能实现倒计时显示,时间长减到0时,闪烁提示)
5.闹铃重响功能(闹铃被停止后,以停止时刻开始,一段时间后闹铃重响,且重响时间的间隔可调)
三,实验基本原理
利用单片机定时器完成计时功能,定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数,设定定时1秒的中断计数初值为100,每中断一次中断计数初值减1,当减到0时,则表示1s到了,秒变量加1,同理再判断是否1min钟到了,再判断是否1h到了。
为了将时间在LED数码管上显示,可采用静态显示法和动态显示法,由于静态显示法需要译码器,数据锁存器等较多硬件,可采用动态显示法实现LED显示,通过对每位数码管的依次扫描,使对应数码管亮,同时向该数码管送对应的字码,使其显示数字。由于数码管扫描周期很短,由于人眼的视觉暂留效应,使数码管看起来总是亮的,从而实现了各种显示。
四,实验设计分析
针对要实现的功能,采用AT89S51单片机进行设计,AT89S51 单片机是一款低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4KB在线可编程(ISP)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用高密度、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。这样,既能做到经济合理又能实现预期的功能。
在程序方面,采用分块设计的方法,这样既减小了编程难度、使程序易于理解,又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序显示程序程序
2. 分块设计
模块电路主要分为:输入部分、输出部分、复位和晶振电路。
2.1 输入部分
输入信号主要是各种模式选择和调整信号,由按键开关提供。
以下为输入部分样例:
在本实验中主要用用P3口输入按键信号,还用到了特殊的P0口。对于P0口,由于其存在高阻状态,为了实现开关功能,给其添加上拉电阻,具体如下图所示:
2.2 输出部分
本电路的输出信号为7段数码管的位选和段选信号,闹铃脉冲信号,提示灯信号。
本实验的数码管是共阴的,为了防止段选信号不能驱动数码管,故在P1口连接上拉电阻后,再送段选信号,以提高驱动,位选信号直接从P2口接入,如下图:
闹铃由P2.6端输出,模块如下:
2.3 晶振与复位电路
本实验单片机时钟用内部时钟,模块如下:
复位电路为手动复位构成,模块如下:
各模块拼接组合,电路总体设计图如下:
B.程序设计
B.1 程序总体设计
本实验用汇编程序完成.
程序总的流程图如下:
NO
YES
结合电路图,程序设计的整体思路为:
接通电源,数码管显示星期数,时,分,秒。并且走时显示LED灯每隔1秒改变一次明暗,此为正常工作模式。以下为在该工作方式下模式选择的按键方式:
1. 按1键——日期模式。显示年月日且可调整,调整状态指示灯亮。
日期调整对应键如下:
6键——年(千位,百位),按一次该位加1
5键——年(十位,个位),按一次该位加1
4键——月,按一次该位加1
3键——日,按一次该位加1
0键——调整状态指示灯灭,返回主程序,显示时间
2. 按2键——调时模式。显示时分秒且可调整,调整状态指示灯亮。
时间调整对应键如下:
6键——时,按一次该位加1
5键——分,按一次该位加1
4键——秒,按一次该位清0
0键——调整状态指示灯灭,返回主程序,显示时间
3. 按3键——闹铃调整模式。显示闹铃时刻且可调整,调整状态指示灯亮。
闹铃调整对应键如下:
5键——时,按一次该位加1
4键——分,按一次该位加1
0键——调整状态指示灯灭,返回主程序,显示时间
4. 长按4键——定时调整(倒计时)模式。显示定时长度且可调整,调整状态显示灯亮。
定时调整对应键如下:
6键——分,按一次该位加1
5键——秒,按一次该位加1
4键——开启定时功能,并显示倒计时
0键——调整状态指示灯灭,返回主程序,显示时间
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