數字鐘燈設計
20 /20 學年第學期
課題微控制器計時時鐘製作
設計人班級自動化
學號指導老師
起始時間第18週至第19周
課題任務書
（2008----2009學1學期）
學院名稱：溫州職業技術學院
一、緒論1
1.1微控制器簡介1
二、硬體系統設計方案3
2.1 時鐘電路的設計3
2.2復位電路的設計4
2.3 數碼顯示電路的設計5
2.4按鍵電路的設計7
2.5 蜂鳴器電路的設計8
2.6接線圖9
三、軟體系統設計方案
3.1 模組化設計方案10
3.2 主程式的設計11
3.3 led動態顯示程式的設計14
3.4 計時程式模組的設計17
3.5 鍵盤程式的設計19
3.6 蜂鳴器程式的設計22
3.7整個程式23
四、總結
總結與致謝28
參考文獻29
使用說明29
計算機的發展經歷了從電子管到大規模積體電路等幾個發展階段，隨著大規模積體電路技術的發展，使計算機向效能穩定可靠、微型化、廉價方向發展，從而出現了單片微型計算機。
所謂單片微型計算機，是指將組成微型計算機的基本功能部件，如**處理器cpu、儲存器rom和ram、輸入/輸出（i/o）介面電路等整合在一塊積體電路晶元上的微型計算機，簡稱微控制器。總體來講，微控制器可以用以下「表示式」來表示：
微控制器=cpu+rom+ram+i/o+功能部件
隨著現代科技的發展，微控制器的整合度越來越高，cpu的位數也越來越高，已能將所有主要部件都整合在一塊晶元上，使其應用模式多、範圍廣，並具有以下特點：
① 體積小，功耗低，**便宜，重量輕，易於產品化。
② 控制功能強，執行速度快，能針對性地解決從簡單到複雜的各類控制問題，滿足工業控制要求，並有很強的位處理和介面邏輯操作等多種功能。
③ 抗干擾能力強，適用溫度範圍寬。由於許多功能部件整合在晶元內部，受外界影響小，故可靠性高。
④ 雖然微控制器記憶體儲器的容量不可能很大，但儲存器和i/o介面都易於擴充套件。
⑤ 可以方便的實現多機和分布式控制。
微控制器的應用具有面廣量大的特點，目前它廣泛的應用於國民經濟各個領域，對技術改造和產品的更新起著重要作用。主要表現在以下幾個方面：
① 微控制器在智慧型化儀器、儀表中的應用：由於微控制器有計算機的功能，它不僅能完成測量，還既有資料處理、溫度控制等功能，易於實現儀器、儀表的數位化和智慧型化。
② 微控制器在實時控制中的應用：微控制器可以用於各種不太複雜的實時控制系統中，如一般性的溫度控制、液面控制、電鍍順序控制等。將測量技術、自動控制技術和微控制器技術相結合，充分發揮微控制器的資料處理和實時控制功能，使系統工作於最佳狀態。
③ 微控制器在機電一體化中的應用：微控制器有利於機電一體化技術的發展，已廣泛應用於數控工具機、醫療裝置、汽車裝置等。
④ 微控制器在多機系統中的應用：微控制器在多機系統中的應用是將來微控制器發展的主要模式，它可以提高微控制器的可靠性，使系統執行速度更快。
⑤ 微控制器在計算機外圍裝置中的應用：微控制器廣泛應用於印表機、繪圖機等多種計算機的外圍裝置，特別是用於智慧型終端，可大大減輕主機負擔，提高系統的執行速度。
⑥ 微控制器在家用電器中的應用：單片具有體積小、重量輕、**便宜等特點，所以家電產品中配上微電腦後，使其身價百倍，功能更強，使用方便，靈活，深得使用者歡迎。
⑦ 微控制器在通訊中的應用：微控制器廣泛應用於移動通訊領域，使移動**的功能更強大，操作更方便。
如圖2-1所示。微控制器工作的時間基準是由時鐘電路提供的。在微控制器的xtal1和xtal2兩個引腳間，接乙隻晶振及兩隻電容就構成了微控制器的時鐘電路，如圖1所示。
電路中的器件選擇可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路的引數。電路中，電容器c1和c2對振盪器頻率有微調作用，通常的取值範圍30±10pf；石英晶體選擇6mhz或12mhz都可以。其結果只是機器週期時間不同，影響計數器的計數初值。
圖2-1 時鐘電路的設計
如圖2-2所示。微控制器的ret引腳為主機提供乙個外部復位訊號輸入埠。復位訊號是高電平有效，高電平有效的持續時間應為2個機器週期以上。
復位以後，微控制器內各部件恢復到初始狀態，微控制器從rom的0000h開始執行程式。
微控制器的復位方式有上電自動復位和手工復位兩種。圖2是51系列微控制器常用的上電復位和手動復位的組合電路，只要vcc上公升時間不超過1ms，它們都能很好地工作。
阻容器件的參考值為，r1=200ω，r2=1kω，c3=22uf。
圖2-2 復位電路的設計
如圖2-3所示。微控制器應用系統中，通常都需要進行人機對話。這包括人對應用系統的狀態干預與資料輸入，以及應用系統向人們顯示執行結果等。
顯示器、鍵盤電路就是用來完**機對話活動的人機通道。
led顯示器的驅動是乙個非常重要的問題，由系統硬體設計框圖可知，顯示電路由led顯示器、段驅動電路和位驅動電路組成。如果驅動電路能力差，即負載能力不夠時，顯示器亮度就低，而且驅動電路長期在超負荷下執行容易損壞。因此，在實際使用中必須接入led驅動電路。
led顯示器的顯示控制方式分為靜態顯示和動態顯示兩種，因此在選擇led驅動器時，一定要先確定顯示方式。
靜態顯示方式就是在任意時刻，所有顯示器都按照各自接收的字型碼同時顯示對應的字元。靜態顯示方式要求每位led顯示器的公共端必須接地（對共陰極led），或接高電平（對共陽極led），而每位led顯示器都由乙個具有鎖存功能的8位埠去控制。這裡所指的8位埠可以直接採用並行i/o介面，也可以採用擴充套件的序列輸入/並行輸出移位暫存器。
動態顯示是微控制器應用系統中最常用的顯示方式之一。它是把所有顯示器的同名字端互相併聯在一起，並把它們接到字形口上。為了防止各個顯示器同時顯示出相同的字元，每個顯示器的公共端還要受另一組訊號控制，即把它們接到字位口上。
這樣，對於一組led數碼顯示器需要由兩組訊號控制：一組是字形口輸出的字形碼，用來控制顯示什麼用的字元；另一組是字位口輸出的字位碼，用來控制將字元顯示在第幾位顯示器上。在這兩組訊號的控制下，使各位顯示器依次從左至右輪流點亮一遍，過一段時間再輪流點亮一遍，如此不斷重複。
雖然在任一時刻只有一位顯示器被點亮，但由於顯示器具有餘輝效應，而人眼又具有視覺惰性，所以看起來與全部顯示器持續點亮效果完全一樣。
若選擇靜態顯示，則led驅動器的選擇較為簡單，只要驅動器的驅動能力與顯示器電流相匹配即可。而且只須考慮段的驅動，因為共陽極接+5v，而共陰極接地，所以位的驅動不需要考慮。
動態顯示則不同，由於一位資料的顯示是由段選和位選訊號共同配合完成的，因此，要同時考慮段和位的驅動能力，而且段的驅動能力決定位的驅動能力。
在應用系統中，設計要求不同，使用的led顯示器的位數也不同，因此廠家就生產了位數、尺寸、型號不同的led顯示器供選擇。在本設計中，選擇4位一體的時鐘型led顯示器，簡稱「4-led」，前兩位顯示「天數」的十位和個位，中間兩位顯示「小時」的十位和個位，後兩位顯示「分」的十位和個位。
4-led顯示器的引腳如圖3所示，是乙個共陰極接法的6位時鐘型led顯示器。其中a、b、c、d、e、f、g為6位led各段的公共引出端。d1、d2、d3、d4、d5、d6分別是每一位的共陰極輸出端，dp是小數點引出端。
4led
圖2-3 數碼顯示電路的設計
如圖2-4所示，在倒計時時鐘應用系統工作時按鈕應具備隨時對當前時間進行調整的功能。要實現此功能，可以接入鍵盤輸入電路。
鍵盤結構的選擇：
在微控制器組成的測控系統及智慧型化儀器中，用得最多的是非編碼鍵盤。鍵盤結構可以分為獨立式鍵盤和矩陣式兩類。
在本例中只需要3個按鍵，因此選擇獨立式鍵盤。如圖4，電路由按鍵和三個電阻組成，按鍵分別命名為day+1、hour+1和minute+1鍵，按鍵可以採用輕觸開關，電阻採用1kω的。
鍵盤與微控制器的介面電路設計：
如圖2-4所示，將鍵盤直接與微控制器的p2口連線。用p2.2、p2.1、p2.0引腳分別與day+1、hour+1、minute+1相連。三個按鍵功能的設計思路如下：
day+1鍵功能：設定當前時間離奧運會舉行時間的間隔，即天數。
hour+1鍵功能：設定當前的時間，即當電子時鐘的時間有誤差時，需要隨時對它進行調整。
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