基于单片机的多功能数字钟设计

《测控系统原理与设计》课程设计报告

班级测控1082班学号 1081203202

学生姓名

指导教师

淮阴工学院

电子与电气工程学院

2011年12月

目录

第1章绪论 (4)

1.1 前言 (4)

1.2 设计的目的及意义 (4)

第2章数字钟的功能实现与设计方案 (5)

2.1 数字钟的功能及设计要求 (5)

2.2 数字钟的实现形式 (5)

2.3 方案的确定 (5)

2.3.1 微处理器 (6)

2.3.2 显示电路 (6)

2.3.3 按键电路 (6)

第3章数字钟的硬件系统设计 (7)

3.1数字时钟的硬件系统框架 (7)

3.2 数字时钟的主机电路设计 (7)

3.2.1系统控制芯片CPU（AT89C2051）的选择 (7)

3.2.2系统时钟电路设计 (12)

3.2.3 系统复位电路设计 (14)

3.2.4 按键与按钮电路设计···················- 14 -

3.2.5闹铃声光指示电路设计··················- 15 -

3.2.6 数字钟的显示电路设计··················- 15 -

3.3 电源设计 (19)

第4章程序设计···························- 23 -

4.1 主控模块设计························- 23 -

4.2 基本现实模块设计······················- 24 -

4.3 当前编辑位闪烁功能的实现··················- 25 -

4.4时间设定模块设计······················- 25 -

4.5 脉冲发生器原理与走时处理··················- 26 -

4.6 闹铃功能的实现 (27)

第5章系统的调试及结果 (29)

5.1 系统调试环境 (29)

5.2 软件调试 (29)

5.3 硬件调试 (29)

5.4 调试结果 (29)

结论······························- 30 -参考文献······························- 31 -

第1章绪论

1.1前言

计算机尤其是以微细加工技术支持的微型计算机技术飞速发展，其应用渗透到了各行各业。以单片机、嵌入式处理器、数字信号处理器（DSP）为核心的计算机系统，以其软硬件可裁剪、高度的实时性、高度的可靠性、功能齐全、低功耗、适应面广等诸多优点而得到极为广泛的应用。目前计算机硬件技术向巨型化、微型化和单片机化三个方向告诉发展[1]。自1975年美国德州仪器公司（Texas Instruments）第一块微型计算机芯片TMS-1000问世以来，在短短的20年间，单片机技术已发展成为计算机领域一个非常有前途的分之，它有自己的技术特征、规范和应用领域。单片机是自动控制系统的核心部件，主要用于工业控制、智能化仪器仪表、家用电器中。它具有体积小、性能突出可靠性高（某些方面的性能指标大大优于通用微机中央处理器）、价格低廉等一系列优点，应用领域不断扩大，除了工业控制、智能化仪表、通信、家用电器外，在智能化高档电子玩具产品中也大量采用单片机芯片作为核心控制部件，已经渗入到人们工作和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，前景广阔。数字钟具备单片机最小系统的基本组成，对于我们了解单片机有很大的帮助[2]。

1.2 设计的目的及意义

本设计通过用对一个能实现定时，时钟显示功能的时间系统的设计学习，详细介绍了51单片机应用中的数据转换显示，数码管显示原理，静态扫描显示原理，单片机的定时中断原理等，从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。对于单片机学习者而言，这个程序基本上是一道门槛，掌握了电子钟程序，基本上就可以说把51单片机掌握了80%。

第2章数字钟的功能实现与设计方案

2.1 数字钟的功能及设计要求

（1）可以实现时/分/秒/百分秒的显示，可以调整时/分

（2）使用LED显示

（3）有表示时钟正常工作的装置

（4）能稳定工作，可控制时钟的启动复位

（5）有实现闹铃功能

2.2 数字钟的实现形式

数字钟既可以通过纯硬件实现，也可以通过软硬结合实现，根据电子时钟的核心部件——秒信号的产生原理，通常有三钟形式：

（1）用NE555时基电路的形式

（2）采用石英钟专用芯片的实现形式

（3）采用基于单片机的实现形式

利用单片机的智能性，可方便的实现具有智能数字钟的设计。而且，微处理系统具有时钟振荡系统，利用系统时钟并借助微处理器的定时/计数器功能可以实现数字钟的功能。本设计采用AT89C2051单片机设计。

2.3 方案的确定

可以从以下几个方面来确定电子闹钟的设计方案。

2.3.1 微处理器

采用ATMEL的AT89C2051微处理器，是基于以下几个因素：

①内含Flash 存储器,这在系统的开发过程中,可随意进行程序修改,既便错误编程之后仍可以重新编程,故不存在废品且大大缩短了程序的开发周期;同时在系统工作过程中能有效地保存数据信息。②采用静态时钟方式,节省电能,这对于降低便携式产品的功耗十分有利。③由于它是以8031 核构成的,所以它与MCS251 系列单片机是兼容的④AT89C2051为51内核，仿真调试软硬件资源丰富；⑤性价比高，货源充足；⑥DIP20封装，体积小，便于产品小型化；⑦为E2PROM程序存储介质，1000次以上擦/写周期，便于变成调试；⑧具有IDLE和POWER-DOWN两种工作模式，便于进行低功耗设计；⑨工作电压范围宽：2.7～6V，便于交直流供电[5]。