单片机课程设计实验报告-基于单片机的数字时钟-含完整实验代码

单片机课程设计报告

基于单片机的数字时钟

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一、前言

利用实验板上的4个LED数码管，设计带有闹铃、秒表功能的数字时钟。

功能要求：

a) b) c) d)计时并显示（LED）。由于实验板上只有4位数码管，可设计成显示“时分”和显示“分秒”并可切换。

时间调整功能。利用4个独立按钮，实现时钟调整功能。这4 个按钮的功能为工作模式切换按钮（MODE），数字加（INC），数字减（DEC）和数字移位（SHITF）。

定闹功能。利用4个独立按钮设定闹钟时间，时间到以蜂鸣器响、继电器动作作为闹铃。

秒表功能。最小时间单位0.01秒。

二、硬件原理分析

1.电源部分

电源部份采用两种输入接口（如上图）。

a)外电源供电，采用2.1 电源座，可接入电源DC5V，经单向保护D1接入开关

S1。

b) USB 供电，USB供电口输入电源也经D1单向保护，送到开关S1。

注：两路电源输入是并连的，因此只选择一路就可以了，以免出问题。

S1 为板子工作电源开关，按下后接通电源，提供VCC 给板子各功能电路。电路采用两个滤波电容，给板子一个更加稳定的工作电源。LED为电源的指示灯，通电后LED灯

亮。

2.蜂鸣器

蜂鸣器分为有源和无源两种，有源即两引脚有一个直流电源就可以长鸣，无源则需要一个1K左右的脉冲才可以蜂鸣，因此对于按键的提示音及报警蜂鸣使用有源来得方便。有源也可以当无源使用，而无源则不能当有源使用，当然用有源蜂鸣器作音乐发声会失真厉害。

如上图：单片机P15输出高低电平经R21连接三极管B 极，控制三极管的导通与截止，从而控制蜂鸣器的工作。低电平时三极管导通，蜂鸣器得电蜂鸣，高电平时三极管截止，蜂鸣器失电关闭蜂鸣。

3.数码管

电路使用一个四位共阳型数码管，四个公共阳级由三极管放大电流来驱动，三极管由

P10-P13控制开与关。数码管的阴级由P0口经过电阻限流连接。

例如，要十位的数码管工作，P12输出0，使三极管Q12导通，8脚得电，当P0口相

应位有输出0时，点亮相应的LED灯组合各种字符数字。

4.独立键盘

如上图，由六个按键组成，每个按键的一端连接IO口，另一端直接连接GND（0电位）。六个按键分别接入P37-P32，只要按下按键，相应位的IO口位将被拉为低电平（0），程序可以判断相应位是否为0来确认按键己按下。

5.动态显示

动态显示驱动电路是单片机应用中最常用的显示方式。

动态显示接口电路是把所有显示器的8个笔划段的同名段连在一起，而每一个显示器的公共极COM是各自独立地受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 端。

在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），但由于人眼的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。

动态扫描显示必须由CPU不断地调用显示程序，才能保证持续不断的显示。在实际工作中，当然不可能只显示，这样在两次调用显示程序之间的时间间隔就不一定了，如果时间间隔比较长，就会使显示不连续。

三、 软件设计

主程序

开始

否

mode=0?

否

mode=1?

否

mode=2?

否

mode=3?

否

mode=4?

是

是

是

是

是

将按键 1 设定为功能选择键，每按一次按键 1，进入相应的功能模式。

功能选择mode

显示分秒 子程序

显示时分 子程序

时间调整 子程序

闹钟 子程序

秒表 子程序

●分秒显示

分秒显示模式下，数码管显示时钟时间的分和秒。当按键1 按下后，进入下一模式。

●时分显示

时分显示模式下，数码管显示时钟时间的时和分。当按键1 按下后，进入下一模式。

时间调整

按键2

按键3

按键4

按键2

按键3

按键4

按键4

按键2

按键3

按键4

按键2

按键3

时间调整模式下，仅调整时钟的时、分。

数码管闪烁的为当前调整的位子，按键 2 为加，按键 3 为减，按键 4 为移位键。

时间调整

时 十位调整

时 个位调整

分 十位调整

分 个位调整

时 十位 加一

时 十位 减一

时 个位 加一

分 十位 加一

分 个位 加一

时 个位 减一

分 十位 减一

分 个位 减一

闹钟

按键2

按键3

按键4

按键2

按键3

按键4

按键2

按键3

按键4

按键2

按键3

按键5

否

时钟时间到 达闹钟时间

是

结束

闹钟

时 十位调整

时 个位调整

分 十位调整

分 个位调整

时 十位 加一

时 十位 减一

时 个位 加一

分 十位 加一

分 个位 加一

时 个位 减一

分 十位 减一

分 个位 减一

确认闹钟时间

蜂鸣器工作