单片机

湖南科技大学

信息与电气工程学院

《课程设计报告》

题目：多功能数字时钟

专业：通信工程

班级：一班

姓名：徐升炜

学号： 1254040128

指导教师：尹艳群

2015年 6 月 23 日

信息与电气工程学院

课程设计任务书

2014—2015 学年第二学期

专业：通信工程班级：一班学号： 1254040128 姓名：徐升炜

课程设计名称：单片机课程设计

设计题目：多功能数字时钟

完成期限：自 2015 年 6 月 8 日至 2015 年 6 月 19 日共 2 周

设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：

一、设计依据

本方案以STC15F2K60S2单片机作为主控核心，与时钟芯片、LED显示、按键等模块组成硬件系统，通过《单片机原理与应用》这门课的课程设计，学生应能对STC15系列单片机有一个全面的认识，掌握以STC15系列单片机为核心的电子电路的设计方法和应用技术。

二、要求

（1）利用STC15F2K60S2单片机作为主控器组成一个电子日历和电子钟。

（2）利用LED分别显示当前时间和日历。

（3）利用尽可能少的开关实现：校正日历和时间

（4）定制闹钟（时、分、表）

三、设计内容

该课程设计是利用STC15F2K60S2单片机内容的定时/计数器、中断系统、以及行列键盘和LED显示器等部件，设计一个单片机电子时钟。设计的电子时钟通过数码管显示，并通过按键实现时间和暂停、启动控制等。我们选择的方法是单片机开发设计使用的传统方法，通过本次设计，可以了解整个单片机开发的流程。文章首先介绍了单片机的基本知识，然后同时给出了框图，流程图等。论文涵盖了从需求分析，系统设计，编程，原理图等产品开发的基本过程。

近几年，单片机在各个领域得到广泛的应用。从工业到人们的日常生活，大部分的科技产品都是通过单片机来控制。在它问世之前，自动控制设备不能被广泛的应用，这是因为控制设备的体积庞大，耗电量大，价格昂贵。在第一台微处理器成功研制不久，第一个单片机就问世了。因为其小巧的体积，低功耗，以及高效的性能，单片机受到了大家的欢迎。

指导教师（签字）：

批准日期：年月日

摘要

随着科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高。高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟石晶表石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便；另一方面《单片机微机原理与接口技术》是一门实践性很强的的课程，只靠短短的课堂教学，学生只能略懂一些肤浅的表面知识，通过课程设计，学生亲自动手去做，在发现问题和解决问题中，才能够更好的理解《单片机微机原理与接口技术》的理论知识，提干我们的知识运用能力和实验技术，增强实践能力，为我们将来在技术领域的发展奠定了一定的实践基础。本次电子技术基础课程设计选题是数字钟的设计。主要原理是由晶体振荡电路产生多谐振荡，经过分频器分频后输出稳定的秒脉冲，作为时间基准。秒计数器满60向分计数器进位，分计数器满60向小时计数器进位，小时计数器以24为一个周期，并实现小时高位具有零熄灭的功能。计数器的输出经译码器送到显示器，可在相应位置正确显示时、分、秒。计时出现误差或者调整时间可以用校时电路进行时、分的调整。

目录

1.设计的任务与要求 (5)

1.1数字钟的设计目的: (5)

1.2数字钟的设计要求 (5)

1.3数字电子钟的基本原理 (5)

2．电路仿真与设计 (6)

2.1系统设计框图 (6)

2.2单元模块设计 (7)

2.2.1 74LHC595芯片 (7)

2.2.2 数码管驱动 (7)

2.2.3 行列式按键 (8)

2.2.4电子日历主芯片STC15F2K60S2 (9)

2.2.5综合框图 (9)

3.程序设计 (10)

4．课程设计心得体会 (19)

5．参考资料 (20)

1.设计的任务与要求

1.1数字钟的设计目的:

（1) 掌握数字电子钟的设计方法和制作过程。

（2）掌握常用数字集成电路的功能和使用。

（3）了解各芯片的逻辑功能、引脚安排和使用方法。

（4）掌握计数器相互级联的方法。

（5）学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。

1.2数字钟的设计要求：

（1）利用STC15F2K60S2单片机作为主控器组成一个电子日历和电子钟。

（2）利用LED分别显示当前时间和日历。

（3）利用尽可能少的开关实现：校正日历和时间

（4）定制闹钟（时、分、表）

1.3数字电子钟的基本原理：

单片机先通过了STC15F2K60S2主芯片，再通过74LHC595寄存器驱动时钟屏幕，，芯片驱动方式则是并行驱动，这样可以避免每次传送新的显示数据时，都需要从头到尾传送 24 个笔段数据。目前的传送方式可以只是传送已经变化了的显示数据。晶体频率使用的是 32768HZ，这种低频率时基，对掉电保护的电池耗电关系极大，STC15F2K60S2单片机具有的实时时钟的功能，大大方便了电路设计。

按照常规，在如此低的频率下，对单片机的指令执行速度会有矛盾，但是，这种单片机却能够让程序运行时使用“内部RC ”振荡频率而仅仅是时钟部分使用 32768HZ频率，这样，就可以选择“内部RC”高达数 MHZ 的指令运行频率而不用理会时钟走时频率，两者依靠这种特有的“RTC”功能获得了很理想的配合。当进入电池掉电保护的时候，可以令电池耗电维持在仅仅数十 uA 的水平，一只 60mAh的掉电保护电池，就可以让掉电保护时间长达几个月之久！进入掉电保护后，屏幕不显示，所有按钮和控制功能暂时失效，仅仅实时时钟仍然继续走时。当外部主电源恢复供电后，所有功能自动恢复，实时时钟无需调整。单片机的 15P是复位引脚，当上电时或者程序运行发生异常时，可以通过此引脚让程序重新运行。

但是，一般地，单片机本身具有“看门狗”自动复位功能，可以快速地自动对程序运行异常进行复位，人们几乎觉察不到它的复位影响。单片机的 10P 引脚安排为专门检测外部供电是否正常，当外部 5V供电掉电后，单片机将立即进入掉电保护状态，而在电路中电源能量还没有完全消耗尽之前，程序也必须抢先对各个端口进行配置，以便进入低电源消耗状态。电路图中有两个输出端口，一个是“睡眠”控制输出端口，它只有在开始倒计时的时候才会输出高电平；另一个时“定时”输出端