电子时钟说明书

单片机原理及系统课程设计
评语：
考勤10分守纪10分过程30分设计报告30分答辩20分总成绩100分
专业：电气工程及自动化
班级：电气1101
姓名：卢永春
学号：201109154
指导教师：李军丽
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2014 年 1 月 13 日
基于单片机数字电子时钟设计
1.引言
数码电子时钟的电路由显示电路、复位电路、校时电路等构成，以AT89C51作为主控芯片，使用12MHz 的晶振，用八位七段共阳数码管显示输出信息。

可通过键盘对其进行调整。

系统具有以下功能:时、分、秒时间显示；复位；时、分、秒时间调整。

2.设计方案及原理
2.1设计方案简述
本次设计时钟电路，使用了AT89C51单片机芯片控制电路，并用软件实现数字时钟。

原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。

利用定时器与软件结合实现秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。

本设计采用动态显示。

所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。

利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速。

按钮1实现时钟复位，按钮2实现调整时、分、秒的模式选择，按钮3实现时、分、秒的加1调整，按钮4实现时、分、秒的减1调整。

2.2设计原理框图
总体硬件设计原理框图如图1所示。

复位电路
校时电路
晶振电路LED 显示
AT89C51
图1 总体硬件设计原理框图
3.硬件设计
本设计利用单片机内部的定时器/计数器来实现电子钟的正常走时功能，以单片机AT89C51、LED数码管为核心，辅以必要的电路，具体由复位电路、键盘电路、时钟电路、显示电路等构成了一个单片机电子时钟。

复位电路采用按键复位方式，键盘电路采用独立式键盘，时钟电路用12MHz的晶振。

利用七段共阳极数码管，通常接高电平，低电平有效，要构成八位LED显示时，除了需要段选线外，还需要位选线，以确定段选码对应的显示位。

它的计时周期为24小时，显示满刻度为23小时59分59秒，另外具有用按键实现复位，校时功能等特点。

如按钮1实现时钟复位，按钮2实现调整时、分、秒的模式选择，按钮3实现时、分、秒的加1调整，按钮4实现时、分、秒的减1调整。

此电路由1个AT89C51单片机，1个7个电阻的排阻，1个12MHz的晶振，1个八位七段共阳数码管，4个按钮开关，2个10pF电容，1个10μF电容等组成。

其在Proteus软件上仿真电路图如图2所示。

图2 Proteus软件仿真电路图
4.软件设计
利用AT89C51单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计数。

(1) 计数初值计算。

使用定时器T0，以工作方式1进行1ms的定时，fosc=12MHz，则
TH0=FCH TL0=18H
(2) 采用定时方式进行次数累计，计满1000次即得到秒计时。

(3) 从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。

主程序流程图如图3所示。

开始
初始化
启动定时器T0分加1
秒到60
分到60
时加1
时到24
显示
有功能键按键
进入功能程序
结束否
是否
否
是
是是
图3 主程序流程图
5.系统仿真及实际调试
仿真结果图4所示。

图4 数字电子时钟仿真截屏图
6.总结
这次课设最大的收获是学会使用Keil uVision4和Proteus软件。

使用Keil uVision4时，由于上学期一直是生成.asm文件，思维定式把C语言编写的程序也那样子生成了，结果无法创建，仔细检查后发现应该是.c文件。

初次使用Proteus 感到很新奇，但在真正绘制电路图时才发现自己平时积累太少，根本无法找到所需要电子元气件，在网上搜到电子元器件的中英文对照表后才得以顺利进行。

原本以为这样子就可以实现仿真了，结果装入后秒针出现异常走法，经检查是定时初值设置错了。

自己所交文档初稿出现的很多错误，还好在老师的细心检查下得以改正，设计思路等遇到的问题也是在老师帮助下解决的，谢谢我的指导老师。

自己动手确实比书本教学收获更大。

参考文献
[1]王思明．单片机原理及应用系统设计[M]．科学出版社，2012.
[2]王毓银．数字电路逻辑设计[M]．高等教育出版社，2004.
附录
源程序
#include<reg51.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code segcode[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf}; uchar code dispbit[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
uchar buffer[]={0,0,0,0,0,0,0,0};
uint hour,min,sec;
uint status;
void delayMS(uint t) ;
void keyprocess(unsigned char key);
void display();
void timer0();
main()
{
bit keyrelease;
uchar buf;
uchar keyinput;
keyrelease=1;
buf=0xff;
TMOD=0x01;
TH0=0xFC;
TL0=0x18;
TR0=1;
IE=0x82;
status=0;
while(1)
{
keyinput=P1&0xf0;
if(keyinput!=0xf0)
{
delayMS(10);
if(keyinput!=0xf0)
{
buf=keyinput;
P1=0xff;
while(P1!=0xff)
P1=0xff;
keyprocess(buf);
buf=0xff;
}
display();
}
}
void delayMS(uint t)
{
uint i;
while(t--)
for(i=0;i<125;i++);
}
void keyprocess(unsigned char key) {
switch (key)
{
case 0xe0:status++;
if (status>=4) status = 0;
break;
case 0xd0:switch(status)
{
case 0x01:if(hour<23) hour++;
else hour=0; break;
case 0x02:if(min<59) min++;
else min=0;
break;
case 0x03:if(sec<59) sec++;
else sec=0;
break;
}
break;
case 0xb0:switch(status)
{
case 0x01:if(hour>0) hour--;
else hour=23;
break;
case 0x02:if(min>0) min--;
else min=59;
break;
case 0x03:if(sec>0) sec--;
else sec=59;
break;
}
default:break;
}
}
void display()
{
uchar i;
{
buffer[0]=hour/10;
buffer[1]=hour%10;
buffer[2]=10;
buffer[3]=min/10;
buffer[4]=min%10;
buffer[5]=10;
buffer[6]=sec/10;
buffer[7]=sec%10;
for(i=0;i<8;i++)
{
P0=segcode[buffer[i]];
P2=dispbit[i];
delayMS(1);
P2=0x0;
}
}
}
void timer0() interrupt 1 using 2 {
static uint count;
TH0=0xFC;
TL0=0x18;
TR0=1;
count++;
if(count>=1000)
{
count=0;
sec++;
if(sec>= 60)
{
sec=0; min++;
if(min>= 60)
{
min=0; hour++;
if(hour>= 24)
{
hour=0;
}
}
}
}
}。