简易电子钟的设计与实现dmvm.docx

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1、简易电子子钟的设设计与仿仿真一、 设计要求求和电路路原理1.1设设计要求求1) 可以准确确地显示示北京时时间。2) 时间显示示选择224小时时模式。3) 选用ATT89CC52单单片机，将将编写的的程序下下载到该该单片机机中，并并能使数数码管显显示。4) 采用Keeil C511编译，PProtteuss软件进进行仿真真。1.2 设计计原理与与思路利用单片片机的定定时与中中断系统统功能实实现电子子钟的计计数和调调时。采采用ATT89CC52定定时中断断方式实实现244小时制制时钟精精确的计计时。通通过外部部的122M（11.05229M）Hz晶振振产生稳稳定的谐谐振，在在AT889C552的内

2、内部定时时器电路路实现定定时，当当定时器器溢出时时产生中中断，累累计定时时器的定定时时间间达一秒秒时，数数码管的的秒显示示加1，判断断数码管管的秒显显示达660时，秒秒显示自自动清零零，分显显示加11，判断断分显示示达600时，分分显示自自动清零零，时显显示加11，判断断时显示示达244时，时时显示自自动清零零。从而而实现 00：00：0023：59：59 之间的的任意时时刻显示示。为了使时时钟能够够灵活的的对时间间进行调调整、校校对，通通过增加加外部的的按键实实现简单单的复位位、时调调整、分分调整的的功能。形形成一个个具有复复位和校校时功能能的简易易电子时时钟。二、电子子时钟设计计方案2.1

3、电电子钟设设计的基基本方法法2.1.1电子子钟实现现计时的的方法利用MCCS-551系列列单片机机的可编编程定时时/计数器器、中断断系统来来实现时时钟计时时。(1) 计数初初值计算算:把定时器器T0设为为工作方方式2，产生生0.225mss定时中中断，计计数溢出出40000次即即得时钟钟计时最最小单位位秒，而而40000次计计数可用用软件方方法实现现。假设使用用T/CC0，方方式2，0.225mss定时，ffoscc=122MHzz。则初值aa满足（2256-a）1/112MHHz12s =2500sa=6 (6HH)TH0=#6HH; TTL0=#6HH(2) 采用中中断方式式进行溢溢出次数

4、数累计,计满40000次次为秒计计时（11秒）；(3) 从秒到到分和从从分到时时的计时时是通过过累加和和数值比比较实现现。2.1.2 电电子钟的的时间显显示电子钟的的时钟时时间在88位数码码管上进进行显示示，时、分分、秒的的显示值值可以在在单片机机的内部部RAMM设置三三个缓冲冲单元，30H、31H、32H分别存储时、分、秒的值。显示如下表：表2.11 电子钟钟的时、分分、秒显显示时十位时个位分十位分个位秒十位秒个位LED88LED77LED66LED55LED44LED33LED22LED1132H空31H空30H2.1.3 电子钟钟的时间间调整电子钟设设置3个按键键通过程程序控制制来完成成

5、电子钟钟的时间间调整。A键复位位；按下下A键，时时钟显示示初始值值 122 000 00B键调整整分；快快速按下下A键，分分显示加加1，当分分显示为为59，加加1变成000C键调整整时；快快速按下下B键，时时显示加加1，当时时显示为为23，加加1变成0002.2芯芯片以及及元件2.2.1 AT889C552简介介AT899C522是511系列单单片机的的一个型型号，它它是ATTMELL公司生生产的，是一个个低电压压，高性性能CMMOS 8位单单片机，片片内含88k bbytees的可可反复擦擦写的FFlassh只读读程序存存储器和和2566 byytess的随机机存取数数据存储储器（RRAM）

6、，有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线。 主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义。下面对相关的引脚作介绍： VCC：+5VV电源。 VSS：接地。 P0口：P0 口是一一组8 位漏极极开路型型双向II/O 口， 也即地地址/数数据总线线

7、复用口口。作为为输出口口用时，每每位能吸吸收电流流的方式驱驱动8 个TTTL逻辑辑门电路路，对端端口P00 写“11”时，可可作为高高阻抗输输入端用用。 在在访问外外部数据据存储器器或程序序存储器器时，这这组口线线分时转转换地址址（低88 位）和和数据总总线复用用，在访访问期间间激活内内部上拉拉电阻。 在Fllashh 编程程时，PP0 口口接收指指令字节节，而在在程序校校验时，输输出指令令字节，校校验时，要要求外接接上拉电电阻。 P1 口口：P1口是一一个带内内部上拉拉电阻的的8 位位双向II/O 口， P1 的输出出缓冲级级可驱动动（吸收收或输出出电流）44 个TTTL 逻辑 门电路路。对

8、端端口写“11”，通通过内部部的上拉拉电阻把把端口拉拉到高电电平，此此时可作作输入口口。作输输入口使使用时，因因为内部部存在上上拉 电电阻，某某个引脚脚被外部部信号拉拉低时会会输出一一个电流流(IIIL)。 P2 口口：P2口是一个个带有内内部上拉拉电阻的的8 位位双向II/O 口，PP2 的的输出缓缓冲级可可驱动（吸吸收或输输出电流流）4 个TTTL 逻逻辑 门门电路。对对端口PP2 写写“1”，通通过内部部的上拉拉电阻把把端口拉拉到高电电平，此此时可作作输入口口，作输输入口使使用时，因因为内部部存在上上拉电阻阻，某个个引脚被被外部信信号拉低低时会输输出一个个电流(IILL)。 Flaash

9、 编程或或校验时时，P22亦接收收高位地地址和一一些控制制信号。 P3 口口：P3口口是一组组带有内内部上拉拉电阻的的8 位位双向II/O 口。PP3 口口输出缓缓冲级可可驱动（吸吸收或输输出电流流）4 个TTTL 逻逻 辑门门电路。对对P3 口写入入“1”时时，它们们被内部部上拉电电阻拉高高并可作作为输入入端口。此此时，被被外部拉拉低的PP3 口口将用上上拉电阻阻输出电电流（IIIL）。P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能。P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输输入。当当振荡器器工作时时，RSST引脚脚出现两两个机器

10、器周期以以上高电电平将使使单片机机复位。 XTALL1：振荡器器反相放放大器的的及内部部时钟发发生器的的输入端端。 XTALL2：振荡器器反相放放大器的的输出端端。AT899C522芯片的的引脚图图和芯片片图如下下：图2.11 AAT899C522引脚图图和芯片片图2.2.2 八位动动态显示示数码管管1) 数码管动动态显示示接口图图图2.22 数码码管的动动态显示示接口图图图2.33数码管管实物图图2) 数码管的的动态显显示驱动动数码管动动态显示示接口是是单片机机中应用用最为广广泛的一一种显示示方式之之一，动动态驱动动是将所所有数码码管的88个显示示笔划a,bb,c,d,ee,f,g,ddp的

11、的同名端端连在一一起，另另外为每每个数码码管的公公共极CCOM增增加位选选通控制制电路，位位选通由由各自独独立的II/O线线控制，当当单片机机输出字字形码时时，所有有数码管管都接收收到相同同的字形形码，但但究竟是是那个数数码管会会显示出出字形，取取决于单单片机对对位选通通COMM端电路路的控制制，所以以我们只只要将需需要显示示的数码码管的选选通控制制打开，该该位就显显示出字字形，没没有选通通的数码码管就不不会亮。通通过分时时轮流控控制各个个数码管管的的CCOM端端，就使使各个数数码管轮轮流受控控显示，这这就是动动态驱动动。在轮轮流显示示过程中中，每位位数码管管的点亮亮时间为为12mss，由于于

12、人的视视觉暂留留现象及及发光二二极管的的余辉效效应，尽尽管实际际上各位位数码管管并非同同时点亮亮，但只只要扫描描的速度度足够快快，给人人的印象象就是一一组稳定定的显示示数据，不不会有闪闪烁感，动动态显示示的效果果和静态态显示是是一样的的，能够够节省大大量的II/O端端口，而而且功耗耗更低。2.3电电子钟模模块化电电路2.3.1电子子钟的硬硬件设备备模块电子钟的的总体硬硬件模块块电路有有：晶振振、手动动复位、数数码管显显、和时时间调整整和单片片机接口口电路，如如图2.4所示示。下面面分别介介绍个模模块的设设计。图2.44 电子子钟硬件件模块2.3.2 时钟电电路模块块图2.55所示为为时钟电电路

13、原理理图，在在AT889C552芯片片内部有有一个高高增益反反相放大大器，其其输入端端为芯片片引脚XXTALL1，输输出端为为引脚XXTALL2。而而在芯片片内部，XXTALL1和XXTALL2之间间跨接晶晶体振荡荡器和微微调电容容，从而而构成一一个稳定定的自激激振荡器器。时钟钟电路产产生的振振荡脉冲冲经过触触发器进进行二分分频之后后，才成成为单片片机的时时钟脉冲冲信号。图2.55 时钟钟电路2.3.3 复位电电路模块块单片机复复位的条条件是：必须使使RSTT/VPPD 或或RSTT引（99）加上上持续两两个机器器周期（即即24个个振荡周周期）的的高电平平。例如如，若时时钟频率率为122 MH

14、Hz，每每机器周周期为11s，则则只需22s以以上时间间的高电电平，在在RSTT引脚出出现高电电平后的的第二个个机器周周期执行行复位。单单片机常常见的复复位如图图所示，这这是一个个微分型型电路。电电路为上上电复位位电路，它它是利用用电容充充电来实实现的。在在接电瞬瞬间，RRST端端的电位位与VCCC相同同，随着着充电电电流的减减少，RRST的的电位逐逐渐下降降。只要要保证RRST为为高电平平的时间间大于两两个机器器周期，便便能正常常复位（由由电容的的通电时时间计算算得到，复复位电阻阻的阻值值在100300pF）。该该电路除除具有上上电复位位功能外外，若要要复位，只只需按图图中的RRST键键，此

15、时时电源VVCC经经电阻RR1、RR2分压压，在RRST端端产生一一个复位位高电平平。图2.66 复位位电路2.3.4 数码管管显示电电路模块块系统采用用动态显显示方式式，单片片机ATT89CC52的的P0口口控制LLED数数码管的的段选线线，P22口控制制数码管管的位选选线。动动态显示示通常都都是采用用动态扫扫描的方方法进行行显示，即即循环点点亮每一一个数码码管，这这样虽然然在任何何时刻都都只有一一位数码码管被点点亮，但但由于人人眼存在在视觉残残留效应应，只要要每位数数码管间间隔时间间足够短短，就可可以给人人以同时时显示的的感觉。下下图为共共阴极88位数码码管动态态显示。图2.77 数码码管

16、显示示电路2.3.5 按键电电路模块块下图为按按键模块块电路原原理图，AA为复位位键，BB为时钟钟调控键键，C为为分钟调调控键。AA、B、和和C三个个按键一一路有上上拉电阻阻连接高高电平，另另一路接接入单片片机的控控制引脚脚P1.0,、PP1.11、P11.2。按按钮断开开时，控控制引脚脚P1.0,、PP1.11、P11.2均均为高电电平，当当按下某某一个按按键时，控控制引脚脚变为低低电平，由由程序控控制其相相应的作作用。图2.88 按键键电路2.3.6 电子时时钟系统统的设计计原理图图结合所有有的模块块设计，综综合得出出电子钟钟系统的的总体设设计原理理图如图图2.99所示。图2.99 电子钟

17、钟原理图图2.3.7 相关引引脚和元元件a) AT899C522单片机机用到的的引脚：P0口：用于控控制数码码管的段段选P2口：用于控控制数码码管的位位选P1口：P1口口的P11.0,、P11.1、PP1.22脚分别别控制时时钟的复复位、分分调整、时时调整。XTALL1、XXTALL2：接接晶振的的脉冲输输入RST：复位电电路b) 其他的元元件和相相关作用用电阻R11R111：上上拉电阻阻，保护护电路，起起限流的的作用电阻R112：复复位电路路的充电电电阻8个8段段数码管管：1、22显示时时，4、55显示分分，7、88显示秒秒，3、66不显示示。电容C11、C22：晶振振的微电电容，单单片机的

18、的脉冲周周期产生生晶振：112M，与与电容构构成晶振振电路材料清单单见附录录1三、 电电子时钟钟的Prottuess仿真3.1 Prottuess软件概概述Prottuess软件是是英国LLabccentter eleectrroniics公公司出版版的EDDA工具具软件。它它不仅具具有其它它EDAA工具软软件的仿仿真功能能，还能能仿真单单片机及及外围器器件，是目前前最好的的仿真单单片机及及外围器器件的工工具，是是目前世世界上唯唯一将电电路仿真真软件、PPCB设设计软件件和虚拟拟模型仿仿真软件件三合一一的设计计平台，其其处理器器模型支支持80051、HHC111、PIIC100/122/166

19、/188/244/300/DssPICC33、AAVR、AARM、880866和MSSP4330等，220100年即将将增加CCorttex和和DSPP系列处处理器，并并持续增增加其他他系列处处理器模模型。在在编译方方面，它它也支持持IARR、Keeil和和MPLLAB等等多种编编译器。Prrotuues软软件具有有其它EEDA工工具软件件（例：mulltissim）的的功能。这这些功能能是： （11）原理理布图 （22）PCCB自动动或人工工布线 （33）SPPICEE电路仿仿真 （44）互动动的电路路仿真，用户甚甚至可以以实时采采用诸如如RAMM，ROOM，键键盘，马马达，LLED，LLC

20、D，AAD/DDA，部部分SPPI器件件，部分分IICC器件。 （5）仿仿真处理理器及其其外围电电路，可以仿仿真511系列、AAVR、PPIC、AARM、等等常用主主流单片片机。还还可以直直接在基基于原理理图的虚虚拟原型型 上编编程，再再配合显显示及输输出，能能看到运运行后输输入输出出的效果果。配合合系统配配置的虚虚拟逻辑辑分析仪仪、示波波器等，PProttuess建立了了完备的的电子设设计开发发环境。 具有4大大功能模模块：智能原原理图设设计（IISISS） ；完善的的电路仿仿真功能能（Prrosppicee）；独特的的单片机机协同仿仿真功能能（VSSM） 和实用的的PCBB设计平平台 。3

21、.2 编写写实验程程序、画画出实验验原理图图简易电子子钟汇编编程序见见附录22。由理论设设计的电电子时钟钟在prrotuues软软件上进进行仿真真实验，实实验原理理图如图图3.11，按照照设计的的实验原原理图在在仿真软软件prrotuues上上连线。图3.11 电电子钟仿仿真实验验原理图图3.3 仿真真流程图图图3.22 电电子钟仿仿真流程程图3.4 仿真真电路调调试及结结果分析析第一、在在Keill 环境境下建立立目标工工程编译程程序无错（若若有错，则则需重新新检查程程序知道道无错为为止），则则生成.hexx文件双击击单片机机，导入入文件。第二、单单击运行行按钮，电电路仿真真上电，观观察数码

22、码管的显显示以及及通过控控制按键键对时间间的调整整，检查查是否正正确，若若不正确确，则需需重新检检查程序序，重复复上述步步骤，直直到仿真真能够达达到所需需的要求求。实验验的结果果如图33.2。图3.33 仿仿真实验验结果四、 电电子时钟的硬硬件实现现由于条件件的允许许，电子子时钟可可在单片片机的开开发板平平台实现现。实现现的过程程如下：接线与准准备上电程序序烧录调试试与检查查结结果分析析1) 检查电子子钟所需需的元件件能在开开发板上上实施按按照仿真真设计的的原理图图连好线线，（开开发板上上只需连连接部分分的信号号控制线线路，其其他模块块的线路路可能已已经连好好）。2) 接上电源源，按下下pow

23、wer按按键，用用程序烧烧录工具具将生成成的.hhex下下载到单单片机内内部。3) 调试电路路，检查查电子钟钟是否出出错，功功能是否否实现，如如果有错错，则排排除错误误，再次次调试，直直至达到到要求为为止4) 实验结束束，对结结果进行行分析，如如果调试试有错，找找出出错错的原因因，并借借助相关关的资料料进行解解释。AT899C522的P00口和PP2口外外接由八八个LEED数码码管(共共阴极)构成的的显示器器，用PP0口作作LEDD的段码码输出口口，P22口作八八个LEED数码码管的位位控输出出线，PP1口外外接三个个按键AA、B、CC构成键键盘电路路。结果果显示如如下：图4.11 电电子钟的

24、的开发板板实现图图附录1 元器器件清单单序号元件名称称规格型号号/参数数量（个个）备注1单片机AT899C5212晶振12MHHz13电容22pFF2晶振电容容4电容22FF1复位电容容5按键BUTTTON3复位、校校分，校校时6电阻RESPPACKK-8/10KK11数码管上上拉电阻阻、按键键上拉电电阻7电阻RESPPACKK-1KK1复位电阻阻附录2 电子钟钟汇编程程序ORG 00000HAJMPP MAAIN；跳转到到主程序序ORG 0000BH；T0中断断入口AJMPP PTTF0；中断处处理首地地址；主程程序；MOV 30HH,#00 ；缓冲单单元设置置初值112:000:000MO

25、V 31HH,#00MOV 32HH,#00MAINN:MOOV SSP,#0EFFH MOV 36HH,#00FH；设置40000次次中断计计数MOV 37HH,#00A0HHMOV TMOOD,#2；定时器器启动MOV TL00,#66MOV TH00,#66SETBB TRR0MOV IE,#822HMOV IP,#2；数数码管动动态显示示；LED66：MOVV DPPTR,#TAAB；表表的首地地址给116位数数据指针针寄存器器DPTTR MOOV AA,300H；时时为的十十位显示示 SWWAP A ANNL AA,#00FH MOOVC A,A+DDPTRR MOOV 440H,#

26、7FFH MOOV PP2,440H MOOV PP0,AA LCCALLL DEELAYY MOOV AA,300H；时时位的个个位显示示 ANNL AA,#00FH MOOVC A,A+DDPTRR MOOV 440H,#0BBFH MOOV PP2,440H MOOV PP0,AA LCCALLL DEELAYY MOOV AA,311H；分分位的十十位显示示 SWWAP A ANNL AA,#00FH MOOVC A,A+DDPTRR MOOV 440H,#0EEFH MOOV PP2,440H MOOV PP0,AA LCCALLL DEELAYY MOOV AA,311H；分分位的

27、个个位显示示 ANNL AA,#00FH MOOVC A,A+DDPTRR MOOV 440H,#0FF7H MOOV PP2,440H MOOV PP0,AA LCCALLL DEELAYY MOOV AA,322H；秒秒位的十十位显示示 SWWAP A ANNL AA,#00FH MOOVC A,A+DDPTRR MOOV 440H,#0FFDH MOOV PP2,440H MOOV PP0,AA LCCALLL DEELAYY MOOV AA,322H；秒秒位的个个位显示示 ANNL AA,#00FH MOOVC A,A+DDPTRR MOOV 440H,#0FFEH MOOV PP2,

28、440H MOOV PP0,AA LCCALLL DEELAYY JNNB PP1.00,CLLEARR；判断断键盘输输入 JNNB PP1.11,SEET_MMINUUTE JNNB PP1.22,SEET_HHOURR AJJMP LEDD6；中断断程序；PTF00:PUUSH PSWW ;中断断处理 PUUSH ACCC MOOV PPSW,#8 DJJNZ 37HH,PTTF0RR DJJNZ 36HH,PTTF0RR MOOV 336H,#0FFH MOOV 337H,#0AA0H MOOV RR0,#32HH；定时时到一秒秒 MOOV AA,RR0 ADDD AA,#11 DAA

29、A MOOV R0,A CJJNE A,#60HH,PTTF0RR MOOV R0,0 DEEC RR0 MOOV AA,RR0 ADDD AA,#11 DAA A MOOV R0,A CJJNE A,#60HH,PTTF0RR MOOV R00,#00 DEEC RR0 MOOV AA,RR0 ADDD AA,#11 DAA A MOOV R0,A CJJNE A,#24HH,PTTF0RR MOOV R0,#0PTF00R:PPOP ACCCPOP PSWW RRETIIDELAAY:MMOV R6,#9HH；动态态显示延延时L0: MMOV R7,#199H DDJNZZ R77,$ D

30、DJNZZ R66,L00 RRETDELAAY1:MOVV R55,#11BH；调整时时、分显显示延时时 L1:MOVV R66,#99HL2:MOVV R77,199H DJNNZ RR7,$ DJNNZ RR6,LL2 DJNNZ RR5,LL1 RETTCLEAAR:MMOV 30HH,#112H；时钟显显示复位位 AA键 MMOV 31HH,#00 MMOV 32HH,#00 RRETSET_MINNUTEE:MOOV AA,311H；调调节分加加1 B键 CJJNE A,#59HH,MIIN MOVV 311H,#0 RETTSET_HOUUR: MOOV RR1,#30HH；调节

31、节时加11 C键 MOOV AA,RR1 CJNNE AA,#223H,HOUUR MOVV 300H,#0MIN: AADD A,#11 DDA AA MMOV 31HH,A LLCALLL DDELAAY1 AAJMPP LEED6HOURR: AADD A,#1 DDA AA MMOV 30HH,A LLCALLL DDELAAY1 AAJMPP LEED6；数数码显示示表；TAB: DBB 3FFH,006H,5BHH,4FFH,666H； 0,1,22,3,4DB 66DH,7DHH,077H,77FH,6FHH； 55,6,7,88,9END参考文献献【1】张张友德等等：单片片微型

32、机机原理、应应用与实实验（第第五版）复复旦大学学出版社社，20006.5【2】夏夏宽理等等：程序序设计，复复旦大学学出版社社，20000.7【3】谭谭浩强：C程序设设计（第第二版），清清华大学学出版社社，19999.12【4】尹尹勇等：uViisioon单片片机应用用程序开开发指南南，科学学出版社社，20005.2【5】AAT899C522 daatassheeet，可可在中国国电子资资源网/集成电电路资料料下载心得体会会早就知道道19周有有一个微微原的课课程设计计，但一一直都没没怎么准准备，直直到上课课前老师师宣布课课设的题题目。这这一次做做的是用用单片机机实现一一个电子子时钟的的仿真，当当

33、然，如如果能做做出硬件件那是再再好不过过了。作作为学生生时代的的我，在在单片机机的学习习方面没没有下很很大的功功夫，所所以对单单片机的的原理和和其引脚脚的功能能模糊不不清。无无奈，只只有重新新拾起课课本在次次踏上单单片机之之旅。一一开着手手是查阅阅相关的的资料，希希望能找找到比较较近似的的课题供供参考。弥弥补自己己对单片片机认识识的不足足。其实实，到今今天才发发现：不不要畏惧惧困难，不不要知难难而退。最最重要的的是去面面对问题题，这样样才能积积累解决决问题的的经验。实实践告诉诉我们，成成功要靠靠自己去去发掘，当当发现自自己也能能完成认认为不可可能完成成的事情情时，这这是对自自我自信信心的一一个

34、极大大的鼓舞舞。同时时，在成成长和成成才的路路上，这这也是必必备的。这这些是我我对课设设过程领领悟到的的，至少少对自己己可以这这么说。另一方面面，通过过这一个个对单片片机的压压迫式的的训练，我我对单片片机有了了较大的的兴趣。主主要是因因为自己己能够独独立的完完成一个个小小的的制作，这这至少是是一个希希望的起起点。对对单片机机的专业业知识有有了更深深的认识识，这对对我以后后的就业业和研究究是很有有帮助的的。千言言万语只只有一句句话，既既然你选选择了它它，就不不要放弃弃，然后后就是找找到实在在和聪明明的方式式去完成成它。这这也许就就是我对对课程设设计的态态度。最后，在在小组成成员的一一起努力力下，我我们顺利利的完成成自己的的任务。合合理的任任务分配配让我们们更加轻轻松的完完成。27