基于单片机的电子时钟课程设计报告

目录

一、引言········

二、设计课题·········

三、系统总体方案·········

四、系统硬件设计······

1.硬件电路原理图

2.元件清单

五、系统软件设计·········

1.软件流程图

2.程序清单

六、系统实物图········

七、课程设计体会········

八、参考文献及网站·········

九、附录·········

一．引言

单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等部件集成在一个芯片上。

基于单片机设计的数字钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。

数字钟是采用数字电路实现对日期、时、分、秒，数字显示的计时装置，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的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、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。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

本设计使用12MHZ晶振与单片机AT89C51相连接，以AT89C51芯片为核心，采用动态扫描方式显示，通过使用该单片机，加之在显示电路部分使用HD74LS373驱动电路，实现在8个LED数码管上显示时间，通过4个按键进行调时、复位等功能，在实现各功能时数码管进行相应显示。软件部分用C语言实现，分为显示、延迟、调时、复位等部分。通过软硬件结合达到最终目的。

二．设计课题：基于单片机的数字时钟设计

三．系统总体方案

图2.1 整体设计思路

针对要实现的功能，拟采用AT89C51单片机进行设计，AT89C51单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB在线可编程（ISP）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS- 51指令系统及80C51引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程

难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序、显示程序、闹钟显示程序、调时显示、定时程序。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。

四、系统硬件设计

1.硬件电路原理图

(1)复位电路

单片机有两种基本复位方式：即上电复位和按键复位。本次设计用按键复位，如下图所示，通过接通按钮开关，使单片机进入复位状态。本次按键复位清零。各元件参考下图。

（2）时钟电路

（3）键盘电路

按键处理设置为：

如没有按键，则时钟正常走时。

按下K0键：进入调分状态，时钟停止走动；

按K1和K2键：可进行加1和减1操作；

继续按K0键：可分别进行分和小时的调整；

最后按K0键：退出调整状态，时钟开始计时运行

电路图如下：

（4）显示电路

本次数码管采用共阴极8段式LED数码管QH5011AS。该数码管参数见附录本系统共用8个数码管，从右到左依次显示秒个位、秒十位、横线、分个位、分十位、横线、时个位和时十位。数码管显示的信息用8个内存单元存放，这8个内存单元称为显示缓冲区，其中秒个位和秒十位、分个位和分十位、时个位和时十位分别由秒数据、分数据和小时数据分拆得到。在本系统中数码管显示采用软件译码动态显示。在存储器中首先建立一张显示信息的字段码表，显示时，

先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码表中查出所显示的信息的字段码，从P0口输出，同时在P2口将对应的位选码输出选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓冲区的内容。

同时采用NPN型三极管，三极管接法如下图，其中当三极管基极高电平时，数码管共阴极为高电平，三极管基极接低电平时，数码管共阴极为低电平，该位选中。还采用了74LS373锁存器，用来缓存输入数码管段选的高低电平，提高电路稳定性。

电路图如下：

（5）总原理图：

2.元件清单

五、系统软件设计

1.软件流程图

（1）主程序执行流程如图，主程序先对显示单元和定时器/计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有键按下，则转入相应的功能程序

（2）中断服务流程图

中断服务程序流程图

2.程序清单

采用C语言描写

//采用8位LED软件译码动态显示程序

//使用89C51单片机，12MHZ晶振，P0输出字段码，P2输出位选码

//用共阴极LED数码管，KEY0为调时位选择键，KEY1为加1键，KEY2为减1键#include

#define char unsigned char

char code

dis_7[12]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};

//共阴极LED数码管"0~9","灭"和"-"的字段码

char code scan_con[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

//位选择码

char data dis[8]={0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00};

//显示缓冲区，时，分，秒初始为0，0x0b为"-"的编码

char data timedata[3]={0x00,0x00,0x00};

//分别为秒，分和小时的值

char data ms50=0x00,con=0x00,con1=0x00,con2=0x00;

sbit key0=P1^0;

sbit key1=P1^1;

sbit key2=P1^2;

//1ms延时函数

delay1ms(int t)

{

int i,j;

for(i=0;i