单片机电子时钟论文

CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY 单片机原理及应用课程设计论文

设计题目：单片机电子时钟设计

学生姓名：别申浩戴秀锋王铸

学院名称：电气于信息工程学院

专业名称：电子信息工程

班级名称：电子1142

学号：10 16 33

完成时间： 2014年3月6日

2014年3月6日

任务分配表

单片机电子时钟设计

别申浩戴秀锋王铸

电子1142 10 16 33

摘要：

本文设计以ATM89C51芯片作为硬件核心，用LCD液晶显示屏为显示系统，使用单片机自身计时系统，完成一个简易的电子时钟系统。该系统具有订正时间，秒表，闹钟等功能。设计过程中运用了protues，keil软件进行了画图仿真及系统程序的编写，还运用了protel软件进行了原理图及pcb图的设计绘制。本次实习通过对电子时钟的设计，熟悉了各种软件的运用，加深了对单片机语言的理解，学习了对LCD液晶显示设备的控制，对以后的学习工作积累了宝贵经验。关键词：A T89C51单片机LM016L显示器电子时钟

0 引言

当你每天被床边的电子时钟叫醒的时候，你便开始了与单片机相处的一天。

首先，你需要用电热水器来洗个澡；然后，你需要用电饭煲来填饱肚子，你或许还需要用洗衣机来清理换下来的脏衣服。当一切都准备好了，你需要一辆汽车载你去上班。当你工作的时候还需要用到手机去联系你的大客户。终于，到了下班时间，需要放松一下的你又打开了电视机……看，这些与我们生活息息相关的电器，他们都有一个同一样的心脏—单片机。而本次设计就是以我们最亲密的朋友51系列单片机为基础的电子时钟设计。

现今，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，石英表，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，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。

时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法。

本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的设计，本设计由单片机AT89C51芯片和LCD液晶显示屏为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。

1 系统方案

我们的设计思路分为两大块：在主程序中需要完成时间显示、计时输出判断功能。中断服务程序中完成日期、时间切换功能，秒钟复位功能，闹钟等功能。

在主程序中需要考虑两个问题。1.显示器的选择：可以选择用六个7段LED数码管为显示系统，也可以使用LCD取代LED作为显示设备，对于两种不同的显示系统，需要使用不同的程序语言来实现功能。2.时钟如何计时：可以使用单片机自身计时系统，也可以使用专门的计时芯片。

在中断服务程序中，根据前面选择的硬件，来编写相关程序实现各种功能。综上所述，我们有以下几种设计方案。

方案一：采用ATM89C51芯片作为硬件核心，用六个7段LED数码管为显示系统，使用单片机自身计时系统。

方案二：采用ATM89C51芯片作为硬件核心，用LCD液晶显示屏为显示系统，使用单片机自身计时系统。

方案三：采用ATM89C51芯片作为硬件核心，用六个7段LED数码管为显示系统，使用时钟芯片作为计时系统。

方案四：采用ATM89C51芯片作为硬件核心，用LCD液晶显示屏为显示系统，使用时钟芯片作为计时系统。

这四个方案中，方案一为最简单的时钟设计系统，采用六位LED数码管作为时钟的时，分，秒来显示。优点是：控制简单，节省单片机资源；缺点也很明显，LED只能显示数字，因而在扩展功能上可以发挥的空间较小。使用单片机自身计时系统，优点是可以减少芯片使用，降低成本；缺点是计时不够精确。因此整个系统电路简单，功能较少。根据我们自身能力，希望可以拓展更多的功能，因此不选方案一。

方案四是四个方案中最复杂的方案，采用LCD显示，可以显示数字，字母，汉字等，因此被广泛应用于电子时钟系统中。因此，其缺点为控制系统较为复杂，优点是显示更加灵活，有较大的发挥空间。优点是计时精确，功能多样。缺点是会使电路变得复杂。由于我们对于时钟芯片并不太了解，为减少工作量，以及简化后续PCB设计考虑，我们不选方案四。

对于方案二与方案三，一个是舍弃了计时精准的时钟芯片，一个是舍弃了显示多样的LCD。由于我们此次的设计性质是一次实习，旨在检验我们运用单片机来实现各种功能的能力，时间的准确性并不那么重要，因此我们选择了工作量适中，显示灵活多样的方案二作为此次的设计方案。

2 系统硬件电路

如图所示，本文设计是通过单片机自身计时，通过外部中断按键来控制修改时间，秒表，闹钟等功能。各部分硬件电路图及其功能如下。

○1单片机：

AT89C51单片机引脚功能及工作原理如下。

VCC：电源。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。