电子时钟计时器的设计(c语言版,调试完美通过,可直接使用)(附原理图源程序以及完整的文档)

湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：单片机原理及应用课程设计设计题目：电子时钟的设计系别：通信与控制工程系专业：通信工程班级：09级通信二班学生姓名:袁琦黄文付学号:0941623009416227起止日期:2011年12月20日~2011年12月30日指导教师:王善伟姚毅谢四莲教研室主任：刘建闽指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩袁琦黄文付1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日摘要时钟是人类日常生活必不可少的工具，本设计从日常生活中常见的事物入手，通过对电子时钟的设计，让我们认识到单片机已经深入到我们生活的每个领域，该设计不仅可以锻炼我们的动手能力，而且可以加深我们对单片机的认识和激发我们对未知科学领域的探索。本文利用单片机实现数字时钟计时功能的主要内容。它体积小，成本低、功能强、使用方便、可靠性高等一系列优点，广泛应用于智能产业和工业自动化上。本次设计采用独立式按键进行时间调整，其中STC89C52是核心元件，同时采用数码管LED动态显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。与传统机械表相比，它具有走时精确,显示直观等特点。它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，另外利用DS1302具有校时功能，断电后有记忆功能，恢复供电时可实现计时同步等特点。该系统同时具有硬件设计简单、工作稳定性高、价格低廉等优点。关键词：STC89C52；LED数码管；8255芯片；DS1302芯片；目录设计要求.................................................................11．方案论证与对比........................................................11.1方案一............................................................11.2方案二............................................................21.3方案对比..........................................................22．系统硬件电路的设计....................................................32.1单片机的选择及引脚功能介绍........................................32.28255A芯片的结构及引脚功能介绍....................................42.3DS1302芯片的结构及引脚功能介绍...................................62.4显示电路设计......................................................72.5电源电路设计......................................................82.6键盘动态扫描电路设计..............................................83．控制系统的软件设计...................................................103.1主程序流程图.....................................................103.2显示子程序.......................................................113.3闹钟时间设定功能程序.............................................113.4键盘扫描程序.....................................................124．系统功能调试与整体指标...............................................134.1硬件调试与分析...................................................134.2软件调试与分析...................................................134.3性能分析.........................................................135．详细仪器清单.........................................................146．总结与思考及致谢.....................................................15参考文献................................................................16附录一：程序（方案一）..................................................17附录二：程序（方案二）..................................................251电子时钟的设计设计要求利用单片机作为控制核心，完成一个时钟计时器。具体要求如下：(1)采用6位LED数码显示时、分、秒。(2)时制式为24小时制。(3)使用按键开关可实现时、分调整。(4)秒表/时钟功能转换。(5)定时设定提醒的功能。(6)整点提醒（蜂鸣）。(7)DS1302设时，对时，掉电记忆时间的功能。1．方案论证与对比1.1方案一此方案采用单片机内部定时器T0进行计时，STC89S52实时控制。如图1所示：P0STC89C52单片机定时器P2PAPB8255PC6位LED数码管显示矩阵键盘蜂鸣器图1方案一系统方框图21.2方案二此方案采用专用时钟芯片DS1302精确计时，单片机STC89C52实时读取时钟显示至6位数码管。如图2所示：P0STC89C52单片机控制器P2PAPB8255PC6位LED数码管显示矩阵键盘蜂鸣器DS1302图2方案二系统方框图1.3方案对比以上方案中，方案一设计简洁，编程比较简单，计时精度不高，准确性不能完全保证。虽硬件简洁、成本更低廉、便于实现，绿色环保，编程简单易写，不能达到提高同学们编程的能力和对单片机及其扩展芯片的学习和深程度的去了解单片机及其更广泛的应用，故在此我们选择挑战，放弃对其选择。虽然我们对其进行了放弃，但我们也把此方法的程序写好以便进行对比。方案二与方案一相比，编程比较复杂，计时精度较高，而且可以灵活运用，可扩展性好，并能充分的利用单片机的有效资源。还可让我们培养我们的自学能力，自己去发掘单片机内部结构及其扩展功能，自己去学会怎样对其他芯片控制的学习方法，使得课程设计具有一定的挑战性，正因如此，故我们选择方案二。32．系统硬件电路的设计2.1单片机的选择及引脚功能介绍STC89C52具有如下特点：40个引脚（引脚图如图四所示），4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，STC89C52RC设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。图4STC89C52芯片引脚图引脚功能介绍：VCC（40）：＋5V；GND（20）：接地；P0口（39－32）：P0口为8位漏极开路双向I/O口，每引脚可吸收8个TTL门电流；4P1口（1－8）：P1口是从内部提供上拉电阻器的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收和输出4个TTL门电流；P2口（21－28）：P2口为内部上拉电阻器的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收和输出4个TTL门电流；P3口（10－17）：P3口是8个带内部上拉电阻器的双向I/O口，可接收和输出4个TTL门电流，P3口也可作为AT89C51的特殊功能口；RST（9）：复位输入。当振荡器复位时，要保持RST引脚2个机器周期的高电平时间；ALE/PROG（30）：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节，在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6，它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的，要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过1个ALE脉冲；PSEN（29）：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期2次PSEN有效，但在访问外部数据存储器时，这2次有效的PSEN信号将不出现；EA/VPP（31）：当EA保持低电平时，外部程序存储器地址为（0000H－FFFFH）不管是否有内部程序存储器。FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）；XTAL1（19）：反向振荡器放大器的输入及内部时钟工作电路的输入；XTAL2（18）：来自反向振荡器的输出。2.28255A芯片的结构及引脚功能介绍8255A芯片是Intel公司生产的通用可编程并行接口电路，广泛应用于单片机扩展并行I/O口。它具有8个位并行口PA、PB和PC。8255A芯片的内部结构及引脚如图5所示。（1）．8255A的内部结构8255A的内部结构有以下几部分组成：a.并行I/O端口A、B、C8255A的内部有3个8位并行I/O口：A口、B口、C5口。3个I/O口都可以通过编程选择为输入口或输出口，但在结构和功能上有所不同。A口：含有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入锁存器。B口：含有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入锁存器（不锁存）。C口：含有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入锁存器（不锁存）。当数据传送不需要联络信号时，这3个端口都可以用作输入口或输出口。当A口B口需要有联络信号时，C口可以作为A口和B口的联络信号线。b.工作方式控制电路：8255A的三个端口在使用使可分为A、B两组。A组包括A口8位和C口高4位：B组包括B口8位和C口低4位。两组的控制电路中分别有控制寄存器，根据写入的控制字决定两组的工作方式，也可对C口每一位置“1”或清“0”。c.数据总线缓冲器：数据总线缓冲器是三态双向的8位缓冲器，是8255A与单片机数据总线的接口，8255A的D0～D7可以和AT89C51单片机的P0.0～P0.7直接相连。数据的输入输出、控制字和状态信息的传递，均可通过数据总线缓冲器进行。d.读/写控制逻辑：8255A读/写控制逻辑的作用是从CPU的地址和控制总线上接受有关信号，转变成各种控制命令送到数据缓冲器及A组和B组的控制电路，控制A、B、C3个端口的操作。其引脚图如图5所示：图58255引脚图引脚功能介绍：8255A共有40个引脚，一般为双列直插DIP封装，40个引脚可分为与CPU连接的数据线、地址和控制信号以及与外围设备连接的三个端口线。6D0～D7：双向三态数据总线。RESET：复位信号，输入，高电平有效。复位后，控制寄存器清0，A口、B口、C口被置为输入方式。CS：片选信号，输入，低电平有效。RD.：读信号，输入，低电平有效。有效时，允许CPU通过8255AD0～D7读取数据