单片机设计数字电子钟完美版

湖南科技职业学院

毕业设计

毕业设计：电子时钟设计

专业：机电一体化

班级：3091

学号：092402010039

学生姓名：陈元璋指导老师：李正亮

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摘要

该课程设计为数字电子钟的设计。以AT89C51为核心，配合LED数码管显示器和按键为用户提供长期、连续、可靠、稳定的工作环境。该数字电子钟有时分秒显示和日期显示以及时间和日期调整的功能。系统软件设计包括单片机计算机两部分的编程。计算机软件编程主要实现参数设置、串行口数据接收、指令发送以及数据的显示和存储。单片机软件编程主要实现键盘、LED显示等各模块的功能，采用汇编语言编程。

关键词数字电子钟；单片机；LED显示

目录

1 设计任务和方案 (3)

1.1 设计任务 (3)

1.2 功能要求说明 (3)

1.3 设计总体方案及工作原理说明 (3)

2 数字电子钟的硬件系统的设计 (4)

2.1 硬件系统各模块功能简要介绍 (4)

2.2 电路原理图、PCB图和元器件布局 (4)

2.3 元器件清单 (4)

3 数字电子钟的软件系统的设计 (5)

3.1 使用的单片机资源的情况 (5)

3.2 各模块功能简要介绍 (5)

3.3 程序的流程框图 (5)

3.4 程序清单 (9)

4 数字电子钟的设计仿真和结果分析 (10)

4.1 设计结论和使用说明 (10)

4.2 仿真结果 (10)

4.3 误差分析 (12)

4.4 设计体会 (13)

4.5 教学建议 (13)

参考文献 (15)

致谢 (16)

附录 (17)

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1 设计任务和方案

设计的内容及要求：

1.1设计任务

（一）设计题目：数字电子钟

（二）设计目的与任务：

学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《单片机技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握单片机应用系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。

1.2功能要求说明

1、显示准确的北京时间（时、分、秒），可用24小时制式；

2、随时可以调校时间。

3、增加公历日期显示功能（年、月、日），年号只显示最后两位；

4、随时可以调校年、月、日；

5、允许通过转换功能键转换显示时间或日期。

硬件方案：

⑴显示器采用6位LED数码管（共阳），可分别显示时间或日期；（通过KB键

可切换）

⑵显示器的驱动采用动态扫描电路形式，以达到简化电路的目的。但要注意所

需的驱动电流比静态驱动时要大，因此要增加驱动电路。可采用74LS244或者晶体管；其中74ls244是用来驱动段选码，晶体管是驱动位选码

1.3拓展

增加分辨平闰年的功能

1.4设计课题总体方案及工作原理说明

设计中采用AT89C51芯片及LED显示器，一些独立式按键构成一个简单的数字电子钟。设计中是采用单片机的内部定时器进行定时，程序框图如图1.1所示整个电子钟的工作原理是：在正常的供电状态下，首先利用单片机定时，到了相应的时间由单片机将所需要显示的数据送到LED显示器的输入口，当有键按下时则进入相应的按键显示和调整状态，进行按键调整。

图1.1 总的设计的框图

2 数字电子钟的硬件系统的设计

2.1 硬件系统各模块功能设计

该数字电子钟由单片机最小系统、键盘模块、LED显示电路模块、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AT89C51单片机、时钟电路和复位电路构成。AT89C51是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。时钟电路由一个12MHZ 的石英晶体振荡器和两个22pF的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。

（2）键盘模块

采用独立式键盘接法，共有四个按键来对电路进行控制。分别接在单片机的P1口线上。一个键控制开和关，一个键负责调整，另外两个键辅助调整。

（3）LED显示电路

采用六个共阳的数码管显示器进行显示，加上一个74LS244作为驱动和8个220Ω的电阻起限流的作用。将段控口接在P0口上，位控口接在P3口上，实现对显示的控制。

（4）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

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供电。

2.2电路原理图、PCB图和元器件布局

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，能够和形象的画出我们所要设计的产品。电路原理图和PCB图及元器件布局见附录。

2.3元器件清单

见附录。

3 数字电子钟的软件系统的设计

3.1使用的单片机资源的情况

该数字电子钟用到了单片机的定时器的功能，此外用到了单片机的中断功能，在数据的显示时所采用的是查表的方法，因此需要将表格、数据存到单片机的程序存储器中去。

由于电子钟需要可以进行调节，因此，需要在单片机的P口上加上按键，本设计采用独立式键盘，直接接在P1口上且按键的结果存贮在单片机的内部数据存储器里面。用到的LED显示器接到了单片机的P0口线上和P3口线上。

3.2 各模块功能简要介绍

该数字电子钟所用的软件模块有定时器模块、按键模块、LED显示模块。（1）定时器模块

选择定时器0，设置定时方式为方式1，设置定时时间为50mS。

（2）按键模块

采用独立式键盘，共用四个按键对电路进行控制和操作，分别为K0、K1、K2、K3来控制电子钟的开/关和调整。

（3）LED显示模块

该电子钟一通电即让它显示P.，按开启键即可显示时分秒，再按切换键即可显示年月日，然后结合键盘操作还可以对时间进行调整。

3.3 程序的流程图