数字电子钟设计

评语：该小组基于AT89C51设计了一个系统，主要实现了实时时间显示、实时温度显示、按键加减调时、按键时发出提示音、超温报警、无线数据传输、远程控制等功能，硬件和软件系统工作正常，达到了设计要求。报告内容充实，格式正确，程序代码注解清晰，程序流程正确。

指导教师：

2016 年月日设计题目：数字电子钟的设计与制作

组员姓名：

班级：

2016年月日

摘要

时间对人们生活和生产有着重要的意义。因此，如何精确的知道、计算时间就成了从古至今人们一直在努力的方向。电子钟，也称为数字显示钟，是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，相较石英钟的石英机芯驱动，更具准确性，现已成在人们日常生产生活中的必需品，在家庭、办公室、码头、剧院以及车站等场所被广泛应用。

本文的主要内容是基于AT89C51单片机设计实现数字电子钟。在深入地学习和理解了C51系列单片机的相关知识绘制电路图后，应用keil4编程实现预期的实验目的。以AT89C51单片机作为整个系统的控制核心，简化了系统的结构和生产成本，模块化的设计便于及时的修改和调试系统，并重视实用性和个人不同的喜好。这个数字电子时钟拥有基本电子钟的计时功能，扩展实现了数字电子时钟的实时显示、实时温度显示、按键提示音、接收提示音、整点报时、无线传输、超温报警、远程控制等功能。

本文的目的是了解数字电子钟的工作原理，并在设计和调试的过程中学习发现中小规模集成电路在实际应用与理论学习的不同之处，掌握基于单片机的中小规模集成电路的开发流程及要注意的方面。

【关键字】：AT89C51 数字电子钟单片机

目录

1. 设计任务与要求

1.1 设计任务

设计制作一数字电子时钟。能够实现数字电子时钟的实时显示、实时温度显示，调时、无线数据收发功能等基本功能及其他扩展功能。

1.2 设计要求

1.2.1 基本要求

用单片机及键盘、LED数码管显示器构成一个单片机应用硬件系统，在此硬件系统上设计一个时间可预制的数字电子钟，用8个数码管显示小时、分钟和秒。显示部分与键盘合用部分I/O接口。

1.基于AT89C51单片机实现24进制计时方式的数字电子钟以及即时温度显

示；

2.显示功能：在LED数码管上分别显示时、分、秒、温度，自动进位；

3.进制：时-24进制；分-60进制；秒-60进制；

4.增加按键设置，可修改时间；

5.可依靠蓝牙进行双机通信，实现数据传输；

6.可适当添加其他功能。

1.2.2 发挥部分

（1）按键音功能：在发送端进行按键音设计，每进行一次按键，蜂鸣器会发出“嘀”声；

（2）整点报时功能：在整点时，设计蜂鸣器发出“嗞”声，该功能可扩展为定时闹钟；

（3）超温报警功能：当温度超过25.5摄氏度时，就会发出“嗞-嗞”声，进行高温提醒；

（4）接收音乐：当完成一次数据传输的时候，会有《生日快乐》音乐提醒；（5）利用键盘进行时间加减调整。

2.方案论证与选择

2.1主控芯片的选择

主控芯片由AT89C51进行：AT89C51是一种带4KFLASH(FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位，俗称。AT89C51 提供以下标准功能：4kFlash，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工口，片内振荡器及。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

图1 AT89C51引脚图

图2 AT89C51实物图

2.2 温度传感器模块选择

温度传感器模块由DS18B20进行：DS1820温度传感器外观图和引脚图如图所示，三个管脚定义如下：

①引脚1接地；

②引脚2数字信号输入/输出；

③引脚3接高电平5V高电平。

此模块的设计中AT89C51单片机作为控制主体，温度传感器DS18B20采集温度，温度传感器DS18B20是一种单线接口传感器，所以连接电路很简单，只要将其管脚DQ接单片机的一个端口进行温度采集，VDD接高电平，GND接地即可。根据DS18B20的工作原理、内部结构图、时序图，还有DS18B20的ROM指令操作码，编写DS18B20的操作代码，采集温度样本，将采集的样本数据存放在寄存器中等待下一步处理。

图3 DS18B20引脚图

2.3无线收发模块设计

无线收发模块使用蓝牙zs-040模块，引出接口包括VCC,GND,TXD,RXD,预留LED状态输出脚，单片机可通过该脚状态判断蓝牙是否已经连接，KEY

引脚对从机无效；led指示蓝牙连接状态，闪烁表示没有蓝牙连接，常亮表示蓝牙已连接并打开了端口；底板3.3V LDO，输入电压3.6~6V，未配对时电流约30mA，配对后约10mA，输入电压禁止超过7V；接口电平3.3V，可以直接连接各种单片机（51，AVR，PIC，ARM，MSP430等），5V单片机也可直接连接，无需MAX232也不能经过MAX232；配对以后当全双工串口使用，无需了解任何蓝牙协议，但仅支持8位数据位、1位停止位、无奇偶校验的通信格式，这也是最常用的通信格式，不支持其他格式；在未建立蓝牙连接时支持通过AT指令设置波特率、名称、配对密码，设置的参数掉电保存。蓝牙连接以后自动切换到透传模式；体积小巧（3.57cm*1.52cm），工厂贴片生产，保证贴片质量。并套透明热缩管，防尘美观，且有一定的防静电能力。