单片机智能电子数字钟设计说明

建筑工程学院

单片机课程设计报告

题目名称：智能电子数字钟设计

系：电气工程系

专业：电气工程及其自动化

班级：XXX

学号：XXXXXXXX

学生： XXX

指导教师：XXX

职称：讲师

2012年 6 月 28 日

目录

摘要 (1)

一、系统总体方案设计 (2)

1、系统结构框图 (2)

2、系统的基本原理及设计思想 (2)

3、计时方案 (3)

二、系统硬件设计 (4)

1、电源模块 (4)

2、单片机模块 (4)

3、晶振电路模块 (5)

4、LED显示电路模块 (5)

5、独立键盘模块 (6)

6、复位电路模块 (7)

7、报警电路模块 (7)

三、系统软件设计 (8)

1、主程序流程图 (8)

2、按键检测子程序流程图 (9)

3、定时器中断子程序流程图 (9)

4、时间显示子程序流程图 (10)

结论 (12)

参考文献 (13)

附录 (14)

1、源程序 (14)

2、主程序 (14)

3、定时器中断子程序 (15)

4、LED显示子程序 (15)

5、按键控制子程序 (17)

6、总电气原理图 (18)

摘要

近年来，随着电子产品的发展，人们对数字时钟的要求越来越高，本文针对人们的这一需求，设计了一种由单片机控制的智能化数字时钟，功能强大，界面友好，更好的满足了人们对它的智能化要求。智能电子数字钟是采用AT89C51单片机部定时器来实现定时功能的，并且通过LED驱动器MC14543来实现LED动态扫描驱动。能通过增量键盘预置和调整时间、星期。秒计数器满60向分计数器进位，分计数器满60向时计数器进位，时计数器以24为一个周期。AT89C51单片机部计数器的输出经LED动态扫描驱动器MC14543送到七位共阴显示器，可将星期、时、分、秒在相应位置正确显示，并实现整点报时功能。

关键词：智能数字钟；AT89C51；LED

一、系统总体方案设计

近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子时钟、数字时钟等等。这些方法都各有特点，其中，利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，便于电子钟功能的扩充，精确度高等特点。

单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的，人们对数字钟的功能及工作顺序都非常熟悉。但是却很少知道它的部结构以及工作原理。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行定时、校时功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术。单片机芯片作为控制系统的核心部件，它除了具备微机CPU的数值计算功能外，还具有灵活强大的控制功能，以便实时检测系统的输入量、控制系统的输出量，实现自动控制。

在本次设计中采用单片机技术来实现数字钟的功能。微处理器的选择，本设计采用AT89C51单片机。显示电路的选择，本设计采用由LED驱动器MC14543构成的7位LED显示电路。还有一些其他控制电路，如：晶振电路，复位电路，键盘电路和报警电路。[1]

1、系统结构框图

根据系统总体要求，以单片机为核心，共六个模块组成，既：单片机模块、晶振电路模块、复位电路模块、独立键盘模块、显示电路模块和报警电路模块。按照系统设计功能的要求。电路系统构成框图如图1所示。

2

+5V直流电，供给AT89C51

AT89C51单片机

图1 系统构成框图

的部电路正是在时钟信号的控制下，严格地按时序执行指令进行工作。在执行指令时，CPU首先到程序存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号完成指令所规定的操作。

复位是单片机的初始化操作，只需给AT89C51的复位引脚RESET加上大于2个机器周期的高电平就可使AT89C51复位。当AT89C51进行复位时，PC初始化为0000H，使AT89C51单片机从程序存储器的0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错（如程序“跑飞”）或操作错误使系统处于“死锁”状态时，也需要按复位键即RESET为高电平，使AT89C51摆脱“跑飞”或“死锁”状态而重新启动程序。

键盘的任务有三项：（1）首先判别是否有键按下。若有，进入下一步工作。（2）识别哪一个键被按下，并求出相应的键值。（3）根据键值，找到相应键值的处理程序入口。在本设计中，键盘具有向单片机输入数据、命令等功能，是人与单片机对话的主要手段。通过键盘，可以预置时间、星期。

常见的LED数码管为“8”字型的，共计8段。每一个段对应一个发光二极管。这种数码管显示器有共阳极和共阴极两种，本文采用共阴极接法。共阴极LED数码管的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。采用MC14543作为LED驱动器来实现LED的动态扫描驱动，通过七位共阴LED显示星期、时、分、秒。

通过加入一个使用晶体管驱动的蜂鸣器报警电路，当时间到底整点时，报警电路进行报时。工作原理为：P1.7接晶体管基极输入端，当P1.7输出高电平时，晶体管导通，压电式蜂鸣器两端获得+5V电压而鸣叫；当P1.7输出低电平时，晶体管截止，蜂鸣器停止发声。[2]

3、计时方案

电脑数字钟的秒信号是利用AT89C51单片机部定时器TO产生的。由于振荡器的晶振频率为6MHz，使得TO的最大定时时间远远小于1秒，因此，在设计时采用了硬件计数与软件计数相结合的方式，即通过TO产生0.1S的时基信号，然后再利用软件进行计数，从而产生1秒钟的时间信号。

在设计中，定时器TO采用了中断方式。当定时时间到时，定时器向CPU申请一次中断，CPU响应中断后转入中断服务程序，在TO的中断服务程序中实现时、分、秒的累加，即每产生一次中断，0.1S时基单元的容加1，当0.1S时基单元的容等于10时，便产生1S信号，使秒计数单元的容加1，并将0.1S时基单元的容清0；当秒计数单元计满60后，向分计数单元进位，使分计数单元的容加1，并将秒计数单元的容清0；当分计数单元计满60后，向时计数单元进位，使时计数单元的容加1，并将分计数单元的容清0；时计数单元计满24后清O。[3]