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。
2 设计课题硬件系统的设计
2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍
本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现,单片机最小系统模块,输入模块、输出模块、电源模块。
(1)单片机最小系统模块:包括低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52;复位电路;晶振电路。本本模块AT89S52系统控制核心,单片机系统复位由复位电路完成,单片机内部有一个高增益、反相放大器,其输入端为芯片引脚XTAL1,其输出端位位引脚XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容。这样就构成一个稳定的自激振荡器。
(2)输入模块:本模块共用到了4个按键,1个电源开关,一个复位键,单片机运行期间,利用按键完成复位操作。3个按键独立式键盘,KEY1键控制电子钟的启动,KEY2键为加1键,KEY3键为减1键,KEY1键第三次控制电子钟的调整状态。且KEY1、KEY2、KEY3、任一键都独自连一个I/O(P1.0、P1.1、P1.2、P1.3)口线,说明它们可以独立实现相应的电子钟功能。
(3)输出模块:本次设计显示为8位,采用两个四位一体数码管(共阳极)作为显示窗口,既可以节约成本又能简化电路。数码管用8个PNP三极管驱动。 (4)电源模块:现在市面上销售的编程器有很多都是由PC机的USB口直接供电为了降低本设计的成本及节省设计时间,没有另外设计编程器,而直接购买了市场上的USB供电及下载器。
2.2 设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图
图2-1 电路原理图
总设计原理图见附录A 原理总设计图见附录附录B
PCB图见附录C
2.3 设计课题元器件清单
表2-1 设计所用元器件清单
名称 电容 数码管 电阻 下载口 普通插座 电阻 按键 三极管 USB供电线 晶振 极性电容 芯片 发光二极管 六角开关 数量 2个 2个 1个 1个 1个 16个 4个 9个 1根 1个 1个 1块 9个 1个 参数 33pF 4位一体 200Ω WE 40PIN 470Ω PNP 12MHz 22μF AT89S52 LED SW-PB
3 设计课题软件系统的设计
3.1 设计课题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12-00-00,且控制闹钟状态的的蓝色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,且此时蓝色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 设计课题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 设计课题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。
主程序流程框图如3-1所示;时间处理子程序流程框图3-2所示; 中断服务程序程序如3=3所示;
图3-1 主程序流程框图