课程设计----单片机电子时钟

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1、课程论文首页课程论文首页院、系（部）专业电子信息工程班级 学号 姓名 任课教师 课程名称 课程设计（单片机系统设计）论文题目单片机电子时钟成绩评语签字：年 月 日复核人意见签字：年 月 日（单片机系统设计）课程设计-单片机电子时钟中文摘要中文摘要：本课程设计是利用 89C52 单片机最小系统，综合应用单片机定时器、 中断、液晶显示、蜂鸣报警、独立式键盘输入等知识，设计电子时钟。采用延 时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分 钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。在完成计时的基本要求 之后对电子时钟的功能进行拓展，设计闹铃电路。闹铃电路是根据计时系统的 输

2、出状态产生一脉冲信号，然后去触发蜂鸣器实现闹钟功能。显示部分利用 LCD1602 显示，加上按键的人机交换可以随时对时间进行调整。电源电路部分, 使用开发板或者试验箱上的 5V 电源进行供电。 关键词关键词：单片机 电子时钟 延时一、整体设计一、整体设计1、图 1 是电子时钟整体设计框图。由电源、按键、蜂鸣器、液晶显示组成。图 1 电子时钟总体方框图2、整机工作原理电子钟的工作主要框图如图 1 所示：电子钟电路的核心 AT89S52 单片机， 其内部有 8KB 的 ROM，无须外扩程序储存器。当从键盘电路获得按键信息， 经过软件协调驱动硬件电路工作，由单片机生成相应操作代码并再通过限流传 送给

3、显示电路，从而显示出从键盘处获得的信息。在整个过程中，由时钟电路 提供单片机保持稳定工作的工作时钟；复位电路利用按键复位功能，其中按键 是从键盘电路得到的。 整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信 号，然后去触发蜂鸣器实现报时。另系统配备 LCD 显示，STC89C52 的 P0 口电源按键蜂鸣器LED 液晶最小单 片机系 统和 P1.0P1.2 口作为 LCD 的输入口。 2、硬件电路设计硬件电路设计 2. 1 89S52 单片机最小系统 AT89C52 单片机作为电子时钟的最小系统与电源按键 DS1302 时钟芯片等 完成设计功能是设计的核心部分其组成如图 2.1 所示： VCC

4、：电源。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程 序数据 存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原 码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能 接收输 出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作 输入，P1 口 被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故

5、。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收， 输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻 拉高， 且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是 由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存 储 器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上 拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存 器 的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址

6、信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的 缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存

7、储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的 高电平时间。 ALE/PROG：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 址的地位字节。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。因此 它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器 时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地 址上置 0。此时， ALE

8、 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。PSEN：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 个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000H- FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定 为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期 间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP）

9、 。 图 2.1 89S52 单片机最小系统2.1.1.电子时钟设计的整体思想 原理说明：利用定时器 T0 定时，每隔 10ms 产生一次中断，中断 100 次 （1s）后秒单元加 1；秒单元 second 满 60 后向分单元进位，分单元 minute 加 1；当分单元满 60 后时单元 hour 加 1。2.1.2 电子时钟显示思想 利用 1602 液晶进行显示第一行显示年月日，第二行显示时分秒。实物电路 如图 2.1.2P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0 (RXD)10P3.1 (TXD)11P3.2 (INT0)12P3.3

10、 (INT1)13P3.4 (T0)14P3.5 (T1)15P3.6 (WR)16P3.7 (RD)17XTAL118XTAL219GND20(A08) P2.021(A09) P2.122(A10) P2.223(A11) P2.324(A12) P2.425(A13) P2.526(A14) P2.627(A15) P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31(AD7) P0.732(AD6) P0.633(AD5) P0.534(AD4) P0.435(AD3) P0.336(AD2) P0.237(AD1) P0.138(AD0) P0.039Vcc40STC1STC

11、-51-JINSUO1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16P2lcdGNDVCC10KR1RPotGNDGND10R3Res2VCCGND27283233343536373839图 2.1.2 2.2 电源电路 没有制作电源电路部分。使用开发板或者试验箱上的 5V 电源进行供电。 2.3 按键电路 独立式按键 如图 2.3 按键 1 为功能键 按一次可分别进入调节时钟的秒和分、时、日、月、年， 按两次可调节闹钟定时时间，按三次返回正常显示时间。加键，每按一下 相应位置数值加一。 按键 2 设定调节时分秒的位置 按键 3，按键 4 分别为数字加一和减一键。

12、复位键，按一下时间复位。图 2.3 独立式按键2.4 蜂鸣器单片机端口输出的方波经放大滤波后，驱动蜂鸣器发声。如图 2.41122S4S51122S6P1.0P1.1P1.2P1.3GND1122S32KR10Res2Q1 2N3906LS1BellGNDVCC26图 2.42.5 复位电路： STC89C52 单片机通常采用上电自动复位和按钮复位(如图 2.5)两种方式： (一）上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现，这样，只要电 VCC 的上升时间不超过 1ms，就可以实现上电自动复位。 （二）按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种，其电平复位是通过使复位端 通过 VCC 电源与电阻

13、接通来实现的，而脉冲复位则是利用了 RC 微分电路产生 的正脉冲来实现的。本设计选用上电与按键均有效的复位电路，它不仅在上电 时可以自动复位，而且在单片机运行期间，利用按键也可以完成复位操作.220R8Res2220R9 Res210uFC1Cap Pol1GND9VCCS2SW-DPST图 2.52.6 时钟振荡电路： 在 MCS52 芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2，在芯片的外部通过两个引脚跨接晶体振荡器和 微调电容，形成反馈电路，就 0 够成了一个稳定的自激振荡器。如图 2.630pFC2Cap 30pFC3CapGND181912

14、Y1XTAL图 2.62.7 PCB 封装图如图 2.7 所示图 2.73 3、程序设计程序设计3.1 主程序流程图：主程序先开始,然后启动定时器,并 LCD 初始化和显示时间，后扫描键盘，判 断功能键是否按下。图 3.1 主程序流程图图 3.2 延时程序约 1ms图 3.3 子程序按键流程4 4、实验操作相关图实验操作相关图: :见附录见附录 1 1 5 5、程序如下程序如下见附录见附录 2 2六、总结六、总结 通过通过此次试验更加深刻的将课本理论与实际结合进一步熟悉单片机芯 片的结构及掌握了其工作原理和具体使用方法与相关元件的参数计算方法，深 刻了解电路板的开发和制作。 调试要点：首先确保

15、各器件的完好性，其次检测各芯片的电源线和地线是 否接触良好，然后焊接器件，接好电源用万用表检测各电源端、地端的状态是 否正常。拿到电路板后，首先要检查加工质量，并确保没有任何方面的错误， 如短路和断路，尤其要避免电源短路；元器件在安装前要逐一检查，用万用表 测其数值，看是否与所用相同；完成焊接后，应先空载上电（芯片座上不插芯 片），并检查各引脚的电位是否正确。若一切正常，方可在断电的情况下将芯 片插入，再次检查各引脚的电位及其逻辑关系。将万用表的探针放到单片机接 电源的引脚上检测一下，看是否符合要求。 检查无误后插上 AT89S51 并烧写一简易的程序，观察电路是否能协同工作。 最后烧写工作程

16、序，根据显示现象调试程序直至成功。 这次的设计使我认识到本人对单片机方面的知识知还不够全面，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，在对电路的焊接处理还是不够熟练，从中学到 了一些很重要的东西，可以很好的将理论转化成实践之后的产物。我在这一次 数字电子钟的设计过程中，很是受益匪浅。通过对自己在大学三年时间里所 学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对毕业设计的思考及书面表 达能力，最终完成了。这为自己今后进一步深化学习，积累了一定宝贵的经验。 撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业基础知识， 对其进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为能力的实 际训练。培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。 通过这次课程设计我发现，只有理论水平提高了；才能够将课本知识与实 践相整合，理论知识服务于教学实践，以增强自己的动手能力。这个实验十分 有意义 我获得很深刻的经验。七七. .元器件清单：元器件清单：器件名称数目DIP40脚插座1STC89C52RC-40C-PDIP