多功能电子钟的设计与实现
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编码
2015-JXLW
专业代码
080701
本科毕业论文（设计）
多功能电子钟的设计与实现
学 院
信息与电子工程
专 业
电子信息工程
学 号
6111040102
学生姓名
王娜
指导教师
徐忠根
提交日期
年 月 日
诚信承诺书
本人郑重承诺和声明:
我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业论文(设计)中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。
2
此设计采用STC89C52芯片及LED显示器，独立式按键组成的多功能电子钟。设计中是采用单片机的内部定时器定时，程序框图如图2.1所示：
图2.1程序框图
3
3
该多功能数字电子钟单片机由最小系统、键盘模块、LED显示电路模块、USB接口电路模块组成，各模块的功能如下：
（1）单片机最小系统
由STC89C52单片机、复位电路和时钟电路组成。STC89C52是一种低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-52指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C52提供了高性价比的解决方案。时钟电路由一个12MHZ石英晶体振荡器和两个33pF的电容组成振荡电路和分频电路，为单片机提供内部时钟。复位电路采用上电复位和按键复位结合的方式对电路进行复位，主要是通过RST引脚送入单片机。
数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。
Key Words:digitalelectronicclock;SCM;LED
1绪论1
1.1数字电子钟的背景1
1.2数字电子钟的意义1
1.3数字电子钟的应用1
2设计任务和方案2
2.1设计任务2
2.2功能要求说明2
2.3设计课题总体方案及工作原理说明2
3数字电子钟的硬件设计3
3.1硬件系统各模块功能设计3
2设计任务和方案
2
（一）设计题目：多功能电子钟的设计与实现
（二）设计目的与任务：
通过制作实物与具体理论知识结合解决相应的实际问题，巩固与运用单片机技术，掌握单片机应用系统中的一般具体设计方法，为今后在电子电路设计中做出必要准备，研究开发电子产品打下坚实基础。
2
此多功能数字电子钟采用三个两位一体共阳极LED数码管显示时分秒。电子钟一上电即可显示。用三个按键调整时间和闹铃，分别为K1、K2、K3,其中K1键为功能选择键，按一下调节小时，两下是调节分钟，三下是调节闹钟小时，四下是调节闹钟分钟，按五下时钟开始工作。K2为数值加一键，K3为数值减一键。
（2）键盘模块
采用独立式键盘接法，共有三个按键来对电路进行控制，分别接在单片机的P3.2、P3.3、P3.3口线上。一个键控制时分秒闹钟之间的转换，一个键负责数字加一，一个键负责数字减一。
（3）LED显示电路
采用3个两位一体共阳极数码管显示器进行显示，加上一个PNP型8550三极管作为驱动和8个470欧姆的电阻起限流的作用。
毕业论文（设计）作者签名：
年月日
摘要
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。
3.2电路原理图及工作原理3
3.3元器件清单5
4数字电子钟的软件设计6
4.1使用的单片机资源情况6
4.2各模块功能简要介绍6
4.3系统软件设计流程图6
5.系统仿真10
5.1PROTUES软件介绍10
5.2电子钟系统PROTUES仿真10
6调试与功能说明11
6.1硬盘调试11
6.2系统性能测试与功能说明11
图3.1数字电子钟的电路原理图
工作原理：
数字电子钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外还有校时功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由显示器“时”，“分”，“秒”和单片机，还有校时电路组成。8个数码管的段选接到单片机的P0口，位选接到单片机的P2口。数码管按照数码管动态显示的工作原理工作，将标准秒信号送入“秒单元”，“秒单元”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分单元”的时钟脉冲。“分单元”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时单元”。“时单元”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。显示电路将“时”、“分”、“秒”通过七段显示器显示出来。3.3元器件清单
6.3系Leabharlann Baidu时钟误差分析11
6.4软件调试问题及解决12
结束语13
致谢14
附录15
程序设计16
1绪论
1.1数字电子钟的背景
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。
单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
1.2数字电子钟的意义
数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
（4）USB接口电路
接上一个电容组成的滤波电路和电源显示灯组成一个电源接口，为单片机工作供电。
3.2电路原理图及工作原理
采用Protel软件，Protel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，能够形象的画出我们所需要设计的产品。数字电子钟的电路原理图如图3.1所示：
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。
1.3数字电子钟的应用
数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。
DigitalClockis a digital circuitimplementation of the“when”，“sub”，“seconds”.The figures show the timing device.Digital clock precision, stability, far more than the old mechanical clock. In this design, we use LED digital display hours, minutes, seconds, to 24-hour time mode, according to digital control theory to dynamic display to display, use the 12MHz crystal oscillation pulse, the timer count. In this design, the circuit has a display time ofthethisfunction, you can also realize the time adjustment. Digital clock is its compact, low cost, travel time and high precision, easy to use, features and more, easy integration and loved by the general consumer, so widely used.
关键字：数字电子钟;单片机;数码管显示器
ABSTRACT
The late 20th century, electronic technology has been rapid development in its promotion, penetration of modern electronic products will almost Fields, a strong impetus to the development of social productive forces and social improvement in the level of information, while also further improve the performance of modern electronic products, replacement products have become increasingly fast pace.
Growing emphasis on modern life from the time the concept of time and money can be said to draw the equal sign. For those who are very strict and accurate grasp of time and things, time will not exactly bring a very big trouble, so as to control the display of digital clock than the clock pointer showed a big advantage. Digital display of time reading simple and fast, accurate display of time to seconds. The mechanical oscillator depends on the crystal may lead to errors.
2015-JXLW
专业代码
080701
本科毕业论文（设计）
多功能电子钟的设计与实现
学 院
信息与电子工程
专 业
电子信息工程
学 号
6111040102
学生姓名
王娜
指导教师
徐忠根
提交日期
年 月 日
诚信承诺书
本人郑重承诺和声明:
我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业论文(设计)中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。
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此设计采用STC89C52芯片及LED显示器，独立式按键组成的多功能电子钟。设计中是采用单片机的内部定时器定时，程序框图如图2.1所示：
图2.1程序框图
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该多功能数字电子钟单片机由最小系统、键盘模块、LED显示电路模块、USB接口电路模块组成，各模块的功能如下：
（1）单片机最小系统
由STC89C52单片机、复位电路和时钟电路组成。STC89C52是一种低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-52指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C52提供了高性价比的解决方案。时钟电路由一个12MHZ石英晶体振荡器和两个33pF的电容组成振荡电路和分频电路，为单片机提供内部时钟。复位电路采用上电复位和按键复位结合的方式对电路进行复位，主要是通过RST引脚送入单片机。
数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。
Key Words:digitalelectronicclock;SCM;LED
1绪论1
1.1数字电子钟的背景1
1.2数字电子钟的意义1
1.3数字电子钟的应用1
2设计任务和方案2
2.1设计任务2
2.2功能要求说明2
2.3设计课题总体方案及工作原理说明2
3数字电子钟的硬件设计3
3.1硬件系统各模块功能设计3
2设计任务和方案
2
（一）设计题目：多功能电子钟的设计与实现
（二）设计目的与任务：
通过制作实物与具体理论知识结合解决相应的实际问题，巩固与运用单片机技术，掌握单片机应用系统中的一般具体设计方法，为今后在电子电路设计中做出必要准备，研究开发电子产品打下坚实基础。
2
此多功能数字电子钟采用三个两位一体共阳极LED数码管显示时分秒。电子钟一上电即可显示。用三个按键调整时间和闹铃，分别为K1、K2、K3,其中K1键为功能选择键，按一下调节小时，两下是调节分钟，三下是调节闹钟小时，四下是调节闹钟分钟，按五下时钟开始工作。K2为数值加一键，K3为数值减一键。
（2）键盘模块
采用独立式键盘接法，共有三个按键来对电路进行控制，分别接在单片机的P3.2、P3.3、P3.3口线上。一个键控制时分秒闹钟之间的转换，一个键负责数字加一，一个键负责数字减一。
（3）LED显示电路
采用3个两位一体共阳极数码管显示器进行显示，加上一个PNP型8550三极管作为驱动和8个470欧姆的电阻起限流的作用。
毕业论文（设计）作者签名：
年月日
摘要
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。
3.2电路原理图及工作原理3
3.3元器件清单5
4数字电子钟的软件设计6
4.1使用的单片机资源情况6
4.2各模块功能简要介绍6
4.3系统软件设计流程图6
5.系统仿真10
5.1PROTUES软件介绍10
5.2电子钟系统PROTUES仿真10
6调试与功能说明11
6.1硬盘调试11
6.2系统性能测试与功能说明11
图3.1数字电子钟的电路原理图
工作原理：
数字电子钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外还有校时功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由显示器“时”，“分”，“秒”和单片机，还有校时电路组成。8个数码管的段选接到单片机的P0口，位选接到单片机的P2口。数码管按照数码管动态显示的工作原理工作，将标准秒信号送入“秒单元”，“秒单元”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分单元”的时钟脉冲。“分单元”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时单元”。“时单元”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。显示电路将“时”、“分”、“秒”通过七段显示器显示出来。3.3元器件清单
6.3系Leabharlann Baidu时钟误差分析11
6.4软件调试问题及解决12
结束语13
致谢14
附录15
程序设计16
1绪论
1.1数字电子钟的背景
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。
单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
1.2数字电子钟的意义
数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
（4）USB接口电路
接上一个电容组成的滤波电路和电源显示灯组成一个电源接口，为单片机工作供电。
3.2电路原理图及工作原理
采用Protel软件，Protel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，能够形象的画出我们所需要设计的产品。数字电子钟的电路原理图如图3.1所示：
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。
1.3数字电子钟的应用
数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。
DigitalClockis a digital circuitimplementation of the“when”，“sub”，“seconds”.The figures show the timing device.Digital clock precision, stability, far more than the old mechanical clock. In this design, we use LED digital display hours, minutes, seconds, to 24-hour time mode, according to digital control theory to dynamic display to display, use the 12MHz crystal oscillation pulse, the timer count. In this design, the circuit has a display time ofthethisfunction, you can also realize the time adjustment. Digital clock is its compact, low cost, travel time and high precision, easy to use, features and more, easy integration and loved by the general consumer, so widely used.
关键字：数字电子钟;单片机;数码管显示器
ABSTRACT
The late 20th century, electronic technology has been rapid development in its promotion, penetration of modern electronic products will almost Fields, a strong impetus to the development of social productive forces and social improvement in the level of information, while also further improve the performance of modern electronic products, replacement products have become increasingly fast pace.
Growing emphasis on modern life from the time the concept of time and money can be said to draw the equal sign. For those who are very strict and accurate grasp of time and things, time will not exactly bring a very big trouble, so as to control the display of digital clock than the clock pointer showed a big advantage. Digital display of time reading simple and fast, accurate display of time to seconds. The mechanical oscillator depends on the crystal may lead to errors.