基于单片机控制的数字钟(08电子2班王秀秀)

扬州市职业大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于单片机控制的数字钟系别：电子工程系1专业：应用电子班级：08电子（2）1姓名：王秀秀1学号：0806010239指导教师：许志鸿完成时间：11年4月30日1目录摘要……………………………………………………………………………2第1章绪论…………………………………………………………………31.1课题简介……………………………………………………………31.2系统功能要求………………………………………………………3第2章方案设计……………………………………………………………4第3章硬件设计……………………………………………………………63.1最小系统设计……………………………………………………73.2时间调整电路设计………………………………………………103.3显示电路设计……………………………………………………113.4整点报时电路设计………………………………………………123.5电路相关参数的计算……………………………………………12第4章软件设计……………………………………………………………144.1主程序设计…………………………………………………………………144.2显示子程序设计……………………………………………………154.3定时器中断服务子程序设计……………………………………15第5章检测与调试…………………………………………………………175.1硬件调试……………………………………………………………175.2软件调试……………………………………………………………17总结……………………………………………………………………………19附录……………………………………………………………………………21参考文献………………………………………………………………………322基于单片机控制的数字钟[摘要]：近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本次毕业设计中做的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件（LED数码显示器、时钟芯片等功能模块），再配以相应的软件。其硬件电路设计主要包括中央处理单元电路、时钟电路、信号处理电路等几部分组成。数字钟是采用数字电路实现时、分、秒数字显示的计时装置，广泛应用于个人家庭，车站，码头等公共场所，成为人们日常生活中不可缺少的必需品。在本次的毕业设计中，实现以单片机为核心，由LED数码管显示时、分、秒的数字钟，并具有按键修改时钟参数和闹铃的功能。[关键字]：单片机；数字钟；AT89C51；按键修改；闹铃3第1章绪论1.1课题简介该产品介绍一个采用AT89C51单片机芯片制作的“数码显示电子钟”，该LED数码管时钟电路采用24小时计时方式，时、分、秒用六位数码管显示。该电路采用AT89C51单片机，结合相关的元器件，具有电路简单、制作容易、设置方便、使用灵活等优点。1.2系统功能要求1.本电路采用的内部振荡器方式，晶体振荡器频率为6MHZ，具有较高的频率稳定性，且延时采用数字计数的方式进行，因而对时间的控制、精度较高，可有效地控制时间不准、不可靠的问题出现。2.初始加电时，显示初始状态，本电路的6位数码显示管将自动显示出程序默认的时间，只要不进行新的时间设置，数码管将从初始状态起计时。本程序的初始状态设为00：00：00。3.本电路允许用户随时通过调时按键自行输入设置新的时间参数，其范围可在1S-24H之间任意调试，使用户可以根据自身的需要来进行不同的时间设置。4.当调时进行完毕后，数码管显示将根据程序的要求自动加1S，秒位累计到60S，向分位进1，分位累计到60分，向时位进1，当时位累计到23，且秒位为59秒，分位为59分时，时位、分位、秒位自动归零，即24小时（一天）结束，进入下一工作日计时。5.本电路的外接电源可用5V直流电池电源，亦可将交流电压转变为直流电，简单方便。使用中应谨慎，避免硬件设施被烧坏。6.在进行时间参数设置和整个显示过程中，系统采用6位数码管做“时位、分位、秒位”计时显示（省电模式下除外），直观、准确。4第2章方案设计随着社会科技文化的发展，电子、电脑技术的不断提高，许多电路都有了不同的设计方案及连接方法。相同的产品用不同的系统也能用不同的原理去制成。数字钟作为一个普通的生活用品，有多种不同的制作方案。虽然数字钟比较简单，但作为我初次实验设计方案，对于我们初学者来说还是很有帮助的。在制作数字钟电路时，我选择了二种使用设计方案。第一种主要是用JK触发器制作的。第二种是用上述所说的单片机（AT89C51）制作的。方案一：用数字电路设计。数字电路设计的可分模块组建，一个模块一个功能看起来易于理解，也由于这个原因使得在设计数字钟时所用到的元器件较多。如下图所示：图2-1用数字电路设计的数字钟第一种方案的设计思路：首先，应有一种秒脉冲产生器，由石英体振荡器产生的基准信号，经过整形和分频获得。秒脉冲经过秒计数器（60进制）可以累计秒脉冲数，而秒计数器输出的分脉冲计数器（60进制）累计分钟数。同样，分计数器输出的脉冲经计数器（24进制）可累计时分数。这些时﹑分﹑秒计数通过数码管显示。方案二:用单片机设计。单片机设计分为硬件设计和软件设计，清晰明了。一个元件有几个功能。硬件上有不足处可在软件上解决，软件上不能完成的功能又可在硬件解决。使用方便，软硬件的可变化性很大，方法也很多。同时它也具有如下的优点：24进制时计数器60进制分计数器60进制秒计数器JKJK1KHZ脉冲源10分频器10分频器Q110分频器5（1）可靠性高（2）性能价格比高（3）操作简便（4）电路简单两种电路方案相比较之下，前者的方案虽然价格不是很贵，也比较实用、精确。但其电子元件相对多了很多（例如仅是触发器就有13个之多）。使得电路的焊接就显得非常困难。在短期的实践中就会显得比较仓促。更重要的一点就是当今社会的发展趋势是更趋向于高度的集成化。所以我选择了后者，即单片机控制数码管显示电路。这个方案不仅电路简单，也更符合发展的趋势，将高度的集成化融入实践中，更具实际意义。6第3章硬件设计硬件框图图3-1硬件框图图3-2电路原理图123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:1-May-2011SheetofFile:E:\数字钟.ddbDrawnBy:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD105vR110KR210KS1S25vS3R32005vR5300C130PFC230PFC310UFY16MHZR410K5104.7KA1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6Q28550Q38550Q48550Q58550Q68550Q78550B1B2B3B4B5B6abfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgDPY_7-SEGabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgDPY_7-SEGabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgDPY_7-SEGabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgDPY_7-SEGabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgDPY_7-SEGabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgDPY_7-SEGA1A2A3A4A5A6A7A1A2A3A4A5A6A7A1A2A3A4A5A6A7A1A2A3A4A5A6A7A1A2A3A4A5A6A7A1A2A3A4A5A6A75vQ1NPNCPU8051复位电路按键闪烁和加1蜂鸣器时间显示7CPU是单片机内部的核心部件，它决定了单片机的主要功能特性。它由运算部件和控制部件两大部分组成。其中包括振荡电路和时钟电路，主要完成单片机的运算和控制控制功能；3.1最小系统设计最小系统主要由6MHZ晶振、2个30PF和1个10UF的电容，1个200Ω，1个10KΩ电阻和开关组成。它的功能是使单片机能方便的与各种扩展芯片连接。只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可。同时EA接高电平ALE、PSEN信号系统不用，系统就可以工作。3.1.1AT89C51性能介绍由于AT89系列单片机所有的CPU核心均为8051技术，下面来介绍AT89系列单片机的性能和结构如图（四）所示。图3-3AT89C51引脚AT89C51单片机的封装形式有双列直插封装（PDIP）方式对其引脚的主要功能简要说明如下：1）主电源引脚（1）VCC：电源端。（2）GND：接地端。82）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2（1）XTAL1：接外部晶体一个引脚。（2）XTAL2：接外部晶体管的另一个引脚。3）控制信号引脚（1）ALE/PROG：地址锁存允许/编程信号端。当访问片外存储器时，该引脚信号为地址锁存信号ALE。ALE的输出用于锁存地址的低8位字节。即使不访问片外存储器，ALE端仍以不变的频率（此频率为振荡器频率的确良1/6）周期性地出现正脉冲信号。因此，ALE也可用作对外输出时钟，或用于定时等目的。（2）/PSEN：外部程序存储器读选通信号。当单片机访问外部程序存储器时（取指令或常数），每个机器周期PSEN两次有效（即输出2个脉冲）。当访问外部数据存储器时，将不出现PSEN信号。（3）EA/Vpp：外部程序存储器访问允许/编程电压输入端。要使CPU只访问外部程序存储器（地址范围为0000H～FFFFH),则EA端必须保持低电平（接地）。当EA端保持高电平（接Vcc端）时，CPU则执行内部程序存储器中的程序。（4）RST：复位信号输入端。当振荡器运行时，若在该引脚上出现两个机器周期的高电平信号，将使单片机复位。4）输入/输出引脚（I/O口线）（1）P0端口（P0.0～P0.7）：P0口是一个8位漏极开路型双向I/O端口。（2）P1端口（P1.0～P1.7):P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。（3）P2端口（P2.0～P2.7):P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个LSTTL负载。（4）P3端口（P3.0～P3.7):P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个LSTTL负载。在AT89C51中，P3端口可作一般的通用I/O使用，也可用于一些复用功能。复用功能如下表9P3各端口的复用功能表P3口复用功能P3.0口RXD串行输入口P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7TXDINT0INT1T0T1WRRD串行输出口外部中断0输入端外部中断1输入端定时/计数器0的外部输入端定时/计数器1的部输入端外部数据存储器写选通外部数据存储器读选通3.1.2复位电路：与AT89C51的RESET脚相连，复位电路如图：图3-4复位电路AT89C51单片机复位是使CPU和系统中其他功能部件都处在一个确定的初始状态，无论在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要考虑。单片机的复位条件是RST引脚加上持续两个机器周期（即24个振荡周期）的高电平，单片机常见的复位电路如图（五）所示。单片机的RST引脚为主机提供一个外部复位信号输入端口。复位以后，单片机内各部件恢复到初始状态，单