1.项目总体设计思路
1.1功能说明
本小组采用了比较常用的AT89C52作为核心控制芯片,用汇编语言进行编程来满足设计的要求。用LED数码管来实现时、分、 秒的显示,通过3个按钮开关可以对时钟进行调整,其他外接电路还有晶振电路、复位电路等等。
本小组设计的主要功能有时分秒显示,时分秒调整键。
1.2设计思路
本工程的设计思路是根据所要实现的功能先选择硬件电路的器件,硬件电路的连接方式,硬件电路主要含有按键模块,显示模块,晶振电路模块,复位电路模块;硬件设计基础上编写汇编程序实现功能,程序设计中主要包含按键模块(外部中断),显示模块,计时模块(定时器中断)
2.硬件方案设计
2.1计时方案的选择
方案一:采用实时时钟芯片。
实时时钟芯片具备年、月分、秒计时功能和多点定时功能,计时数据的更新每秒自动进行一次,不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时数据进行显示,因此计时功能的实现无需占用CPU的时间,程序简单。此外,实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源,具备永不停止的计时功能;具有可编程方波输出功能,可用做实时测控系统的采样信号等;有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM,可用来存放需长期保存但有时也需变更的数据。由于功能完善,精度高,软件程序设计相对简单,且计时不占用CPU时间.
方案二:软件控制。
利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时,配合软件延时实现时、分、秒的计时及秒表计时。该方案节省硬件成本,且能使设计者对单片机的指令系统能有更深入的了解,从而掌握单片机应用技术MCS-51汇编语言程序设计方法,因此,本系统设计采用此种软件控制方法来实现计时。而由于ATMEL公司的AT89C52单片机是低功耗的具有4KB在线可编程Flash存储器的单片机。它与通用80C51系列单片机的指令系和引脚兼容。片内的Flash可允许在线重新编程,也可使用通用非易失性存储器编程。它将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上,形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能价格比的微控制器。它的功能强大,而且也较容易购买。
综合比较,方案二的硬件电路更为简洁,且容易实现,性价比较高。
2.2时间调整电路
本小组采用了独立式按键设计,如图所示,独立式按键直接与单片机I/O口相连构成键盘,每个按键不会相互影响,因本系统用到的按键比较少,采用独立式键盘不会浪费I/O口线,所以本系统采用独立式键盘。按键一端接地,一端接于P1.4,P1.5,P1.6口,分别调整时分秒的数值。
2.3显示电路
2.2.1扫描方式的选择
本小组选用LED数码管作为显示部分的主要元件,数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数字,因此根据数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。
方案一:静态显示驱动
静态显示就是显示驱动电路,具有输出锁存功能。当显示器显示某个字符时,相应的段恒定的导通或截止,直到显示另一个字符为止。即单片机将所有要显示的数据送出后就不再控制LED,直到下一次显示时再传送一次新的显示数据。静态显示的数据稳定,数码管的亮度较高,占用的CPU时间少,程序容易,管理简单,但占用的I/O线资源教多。静态显示中,每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口,该接口用于笔划段字型代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路,该字段就可以显示发送的字形。要显示新的数据时,单片机在发送新的字形码。动态扫描方法是用其接口电路把所有显示器的8个笔画段a~h同名端连在一起,而每一个显示器的公共极COM各自独立的受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形码时,所有显示器接收到相同的字形码,但究竟是哪个显示器亮,则取决于COM段,而这一段是由I/O控制的,由单片机决定何时显示哪一位了。优点:程序简单,亮度高。缺点:所占I/O口过多,不适合数目多的数码管设计课题。
方案二:动态显示驱动
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2mS,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,只要扫描的速度足够快,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O端口,而且功耗更低。
综上所述:我所要用到的数码管共有14位,更加适合用动态扫描。
3.硬件框图
4.软件流程图
5.仿真效果
源代码+原理图下载链接:【8051单片机】基于Protues仿真的电子时钟设计.rar