电子时钟系统设计

课程设计任务书

题目电子时钟系统设计

专业、班级电信11-02学号 8 瑞

主要容、基本要求、主要参考资料等：

一、主要容：

①熟悉单片机应用系统的设计方法和规，达到综合的目的。

②学习文件检索和查找数据手册的能力。

③学习protel软件的使用。

④学会整理和总结设计文档报告。

二、基本要求：

①以MCS-51系列单片机为核心，组成一个电子时钟系统。

②系统显示由6位数码管显示组成，分别显示时间值的时、分、秒。

③能够随时对当前时间进行调整。

④能够随时输入定时（闹钟）时间。

⑤定时（闹钟）时间到，发出闹钟提醒信号。

⑥闹钟提醒信号的声音为断续形式，最长不超过1分钟。

三、主要参考资料：

①毅坤等单片微型计算机原理及应用电子科技大学

②建忠编著单片机原理及应用电子科技大学

完成期限：2015年1月17日

指导教师签名：

课程负责人签名：

2015年1月4 日

目录

摘要 (1)

1 设计方案选择 (2)

1.1 单片机选型 (2)

1.2 按键模块 (2)

1.3 显示模块 (2)

1.4 计时参考模块 (3)

1.5 显示器驱动模块 (3)

1.6 闹钟响铃模块 (4)

1.7 电源模块 (4)

2 硬件接线及设计 (4)

2.1 单片机晶振配置 (5)

2.2复位电路设计 (5)

2.3 按键电路设计 (6)

2.4 蜂鸣器驱动电路设计 (6)

2.5 显示模块电路设计 (7)

3 软件部分 (7)

3.1 主函数流程图 (7)

3.2 定时器T0中断服务程序流程图 (8)

3.3 闹钟响应程序流程图 (9)

3.4 键盘扫描程序流程图 (10)

4 系统综述 (11)

4.1 上电界面 (11)

4.2 调时界面 (11)

4.3 闹钟设定界面 (11)

4.4 正常走时界面 (12)

4.5 闹钟响应 (12)

附录1 总体设计电路图 (15)

附录2 PCB图 (16)

附录3 元件清单 (17)

附录4 总程序 (18)

摘要

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广泛、发展很快。Intel公司生产的MCS-8051系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本次设计以MCS-8051芯片为核心，辅助以必要的外围电路，设计了一个结构简单功能齐全的数值时钟。在硬件方面，单片机外接12MHz芯片进行驱动。通过数码管能够准确明亮的显示时、分、秒；四个简单的按键实现对时间的调整；蜂鸣器实现闹钟响铃功能；软件方面采用c语言编程。整个电子钟系统能完成时间的显示、调试和一组定时闹钟的功能。

关键词：51单片机定时器闹钟数码管

1 设计方案选择

1.1 单片机选型

根据选题芯片采用MCS-8051单片机，Intel公司生产的 51 系列 8 位单片机，凭借其成熟的技术标准和很高的性价比得到了广泛的普及与应用，其功能强大，用来做电子表硬件易实现，编程规。

1.2 按键模块

方案一：4×4行列式键盘

如果选择此方案，那么在修改时钟或设置闹铃时间时就可以直接从键盘输入，方便、快捷。缺点也很明显，一是浪费按键，用全键盘来实现设定时间的小功能不免大材小用；二是从实用性考虑，全键盘体积大，明显不经济不方便。故放弃。

方案二：独立式按键

如果设置过多按键，将会占用较多I/O口，而且会给布线带来不便，同时浪费按键，不高效，程序繁琐。本次设计适用于按键较少的情况。

为了尽量实现按键的高效性，此次设计采用四个独立式按键，分别定义为key_mode、key_add、key_move，key_confirm，依次是模式键、加数键、移位键、确认键。

1.3 显示模块

方案一：液晶显示器LCD

如果选择此方案，将会降低系统的功耗，可以用电池供电，便于携带，但液晶显示器的驱动电路复杂，使用起来有一定的难度。

方案二：数码管LED

数码管的驱动电路简单，使用方便，如果选择了此方案，那么在夜

间看时间的时候就不需要有光源，非常方便。其缺点是功耗较大。

按照此次任务书设计要求，选择两个4位一体七段数码管用于显示。

1.4 计时参考模块

方案一：专用时钟芯片

如果使用时钟芯片，系统就不怕掉电且时间精确，但这种芯片比较贵，浪费资源不经济。

方案二：单片机部定时/计数器

由于本次设计本主要是为了学习单片机程序的编写和调试，以及设计硬件电路的一些方法，因此采用软件的方法来计时。

本次设计用单片机部定时/计数器T0作为电子时钟参考。

1.5 显示器驱动模块

由于通过数码管公共极的电流较大，单片机I/O口驱动能力是不够的，故LED驱动模块必不可少。为避免过多地使用分立元件，本次设计采用一片 74LS245来驱动位码，用P2口进行位选扫描。

图1 74LS245元件封装图

74LS245是常用来驱动LED或者其他的设备，它是 8 路同相三态双

向总线收发器，可双向传输数据，74LS245还具有双向三态功能。

片选端CE，接低电平时传输数据，接高电平时A、B均为高阻态。

方向选择端AB/BA，接高电平时信号由A向B传输（发送），接低电平时信号由B向A传输（接收）。

1.6 闹钟响铃模块

通过三极管放大后驱动蜂鸣器工作，单片机I/O接三极管基极。1.7 电源模块

本系统采用了数码管作为显示器，功耗较大，不便于使用电池供电。况且本系统的体积较大，即使使用电池供电也不便于随身携带，因此用5V外部稳压电源来供电。

2 硬件接线及设计

图2 系统硬件框图