河北工程单片机数字钟课程设计

科信学院单片机系统设计项目(三级项目)设计说明书（2012/2013学年第二学期）题目：数字钟专业班级：通信工程10级2班学生姓名：学号：指导教师设计周数：2周设计成绩：2013年6月21日目录摘要 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2一、课程设计目的------------------------------------------------------------------------------------------------ 2二、设计要求 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2三、单片机数字钟的基本原理 -------------------------------------------------------------------------------- 2四、总体方案设计------------------------------------------------------------------------------------------------ 24.1 电路的总体原理框图--------------------------------------------------------------------------------- 24.2 实现时钟计时的基本方法--------------------------------------------------------------------------- 34.3总体方案介绍 ------------------------------------------------------------------------------------------- 4五、数字钟的硬件设计 ----------------------------------------------------------------------------------------- 45.1硬件电路的设计原则---------------------------------------------------------------------------------- 45.2 最小系统------------------------------------------------------------------------------------------------- 55.2.1 芯片分析--------------------------------------------------------------------------------------- 45.2.2 晶振电路--------------------------------------------------------------------------------------- 65.3 LCD1602显示模块设计------------------------------------------------------------------------------ 75.4时钟显示校正电路------------------------------------------------------------------------------------- 8六、系统软件设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 96.1软件设计分析 ------------------------------------------------------------------------------------------- 96.2 源程序清单 -------------------------------------------------------------------------------------------- 10七、proteus仿真图及实物显示效果 ------------------------------------------------------------------------ 27八、设计总结 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 28九、参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 28摘要：该电子时钟由89C51，BUTTON，液晶屏等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。

关键词：单片机；电子时钟；键盘控制一、课程设计目的通过《单片机原理与应用》课程设计，使学生掌握单片机及其扩展系统设计的方法和设计原则及相应的硬件调试的方法。

进一步加深单片机及其扩展系统设计和应用的理解。

二、设计要求1、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。

2、年以12个月计时形成，月以28（或29或30或31）日计时形成，日以24小时计时形式，分秒计时为60进位。

3、校正时间功能,即能随意设定走时时间。

4、闹钟功能，一旦走时到该时间，能以声形式告警提示。

5、设计5V直流电源，系统时钟电路、复位电路。

6、带有秒表功能，按键控制启动、暂停、清零。

三、单片机数字钟的基本原理它是利用单片机的内部的定时/计数器工作与定时方式，对机器周期计数形成基准时间（如10ms）然后用另外一个计数器或软件计数的形式对基准时间进行计数形成秒（如对10ms计数100次），“秒”计数60次“分”，“分”计数60次形成“时”，“时”计数24次形成“日”，“日”计数为28（或29或30或31）次形成“月”，“月”计数12次形成“年”，年计数999次就清零，然后通过译码器，数码管把他们的内容在相应的位置显示出来。

在具体的设计时定时器采用中断方式工作，对时钟的形成在终中断序中实现，在主程序只是对定时/计数器的定义初始化，调用显示程序和控制程序的初始化。

另外为了使用的方便，也设计了按键，可以通过按键对时分秒进行调整，这样程序就加了按键程序。

四、总体方案设计4.1 电路的总体原理框图本次设计时钟电路，使用了ATC89C51单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的年、月、日、时、分、秒，用一扬声器来进行定时提醒，同时使用汇编语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块：键盘、芯片、扬声器、LCD 液晶屏显示即可满足设计要求。

总设计原理框图如下图所示：图1原理框图4.2 实现时钟计时的基本方法利用STC 系列单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计数。

(1) 计数初值计算:把定时器设为工作方式1，定时时间为50ms ，则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒，而100次计数可用软件方法实现。

假设使用T/C0，方式1，50ms 定时，fosc=12MHz 。

则初值X 满足（216-X ）×1/12MHz ×12μs =50000μs X=15536→0011110010110000→3CB0H(2) 采用中断方式进行溢出次数累计,计满20次为秒计时（1秒）； (3) 从秒到分、从分到时、从时到日、从日到月、从月到年的计时是通过累加和数值比较实现。

4.3总体方案介绍 4.3.1 计时方案利用STC89C51单片机内部的定时/计数器进行中断时，配合软件延时实现年、月、日、时、分、秒的计时。

该方案节省硬件成本，且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。

4.3.2 控制方案微型控制器时钟电路声光报时校时输入数据显示STC89C51的P0口和P1口外接由八个LED数码管(LED8～LED1)构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口，P1口作八个LED数码管的位控输出线，P3口外接四个按键A、B、C构成键盘电路。

STC89C51 是一种低功耗，高性能的CMOS 8位微型计算机。

它带有8K Flash 可编程和擦除的只读存储器（EPROM），该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容，片内Flash 集成在一个芯片上，可用与解决复杂的问题，且成本较低。

简易电子钟的功能不复杂，采用其现有的I/O便可完成，所以本设计中采用此的设计方案。

五、数字钟的硬件设计5.1硬件电路的设计原则在性价比满足应用系统要求的情况下，选择更可靠，更熟悉的单片机缩短研制周期。

尽可能选择自己较为熟悉的应用电路，以提高系统的可靠性。

单片机内部的资源与外部的扩展资源应在满足系统设计的基础上留有余地，为进一步的升级和扩展提供方便。

应充分的结合软件方案考虑硬件的结构，通常硬件功能较完善，其相应的软件程序就简单，但硬件的成本较高，而功能较低，其相应的软件就复杂，其实际常用软件代替硬件来降低成本。

整个系统相关的器件尽可能的做到性能相匹配。

充分的考虑系统的抗干扰性，如具有抗干扰的单片机并充分的帅选芯片与器件，在电路中采取隔离或屏蔽的措施等。

5.2 最小系统5.2.1 芯片分析STC89C51单片机引脚图如下：图2 STC89C51引脚图MCS-51单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，其各引脚功能如下：VCC：+5V电源。

VSS：接地。

RST：复位信号。

当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用完成单片机的复位初始化操作。