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1、 燕山大学课程设计-微机控制实现多功能数字时钟 1摘摘 要要单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到 人们的重视和关注 ，应用很广泛、发展很快。 Intel公司生产的 MCS-8051 系列单片机是各单片机中最为典型和最 有代表性的一种。本次设计以 MCS-8051 芯片为核心，辅以必要的外围电 路，设计了一个结构简单，功能齐全的数字时钟,它由 5V 直流电源供电。在硬件方面，单片机外接 12MHz 晶振，使用八个七段数码管来进行 显示。LED 采用动态扫描显示，使用 74LS245 芯片进行位驱动。通过 LED 能够准确明亮地显示时、分、秒；四个简单的按键实现对时
2、间的调整； 蜂鸣器实现闹钟响铃功能；软件方面采用 C 语言编程。 整个电子钟系统能完成时间的显示、调时和一组定时闹钟的功能。 设计过程中使用 Kei uVision 4 单片机模拟调试软件编写调试程序， 并用 EDA 工具软件 Proteus ISIS 7 进行仿真。硬件简明，程序正确， 仿真结果满足设计要求。关键词关键词： 51单片机，定时器，中断，闹钟，LED燕山大学课程设计-微机控制实现多功能数字时钟 2目目 录录摘 要.1 绪 论.3 第一章 系统设计.4 一、器件选型 .4二、硬件接线设计 .6三、系统综述 .91.3.1 上电界面 .91.3.2 调时界面 .91.3.3 闹钟设定
3、界面 .101.3.4 正常走时界面 .101.3.5 闹钟响应 .11四、软件部分 .111.4.1 主函数流程图 .111.4.2 定时器T0中断服务程序流程图.121.4.3 闹钟响应程序流程图.131.4.4 键盘扫描程序流程图.14第二章 参数计算.15 一、定时器T0 .152.1.2 定时器T0初值计算.16二、数码管驱动码 .162.2.1 位选码 .172.2.2 段选码 .17第三章 结 论.18 参考文献.19 附 录.20燕山大学课程设计-微机控制实现多功能数字时钟 3绪绪 论论20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展。在其推动下，现代电子产 品几乎渗透了社会的各个领域，
4、有力地推动了社会生产力的发展和社会信 息化程度的提高。同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代 的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，随时提醒那些容易忘记时间的人，电 子钟无疑最为直观。 数字钟通过数字电路实现时、分、秒。数字显示的计时装置,广泛用 于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所成为人们日常生活中不可少的 必需品。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。 多功能数字钟的应用非常普遍。由单片机作为数字钟的核心控制器， 通过它的时钟信号进行实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用 显示器显示出来，通过键盘可以进行校时、定时
5、闹钟等功能，输出设备显 示器可以用液晶显示技术和数码管来显示技术。 本次设计的数字时钟利用 51 单片机作为核心芯片，辅以按键、蜂鸣 器和LED显示器，以实现具有计时、校时、闹钟设定等功能。利用单片机 实现的数字时钟具有编程灵活，便于功能的扩充等优点。 本设计应解决的主要问题有两大方面，即硬件电路设计和软件设计两 大方面。 其中硬件电路部分又可分为四大模块：键盘模块、显示模块、计时模 块和响铃模块。硬件电路部分致力于低成本、低功耗和易实现性；软件部 分则应做到代码的精简、准确、易读、可移植性强。 最后通过软、硬件的结合实现数字钟的精确计时、校时、闹钟功能。燕山大学课程设计-微机控制实现多功能数
6、字时钟 4第一章第一章 系统设计系统设计一、器件选型一、器件选型1.1.11.1.1 单片机选型单片机选型 根据选题芯片采用MCS-8051单片机，Intel公司生产的 51 系列 8 位 单片机，凭借其成熟的技术标准和很高的性价比得到了广泛的普及与应用， 其功能强大，用来做电子表硬件易实现，编程规范。1.1.21.1.2 按键模块按键模块 方案一：44行列式键盘 如果选择此方案，那么在修改时钟或设置闹铃时间时就可以直接从键 盘输入，方便、快捷。缺点也很明显，一是浪费按键，用全键盘来实现设 定时间的小功能不免大材小用；二是从实用性考虑，全键盘体积大，明显 不经济不方便。故放弃。 方案二：独立式
7、按键 如果设置过多按键，将会占用较多I/O口，而且会给布线带来不便， 同时浪费按键，不高效，程序繁琐。本次设计适用于按键较少的情况。 为了尽量实现按键的高效性，此次设计采用四个独立式按键，分别定 义为key_mode、key_add、key_move，key_confirm，依次是模式键、加数 键、移位键、确认键。1.1.31.1.3 显示模块显示模块 方案一：液晶显示器LCD 如果选择此方案，将会降低系统的功耗，可以用电池供电，便于携带， 但液晶显示器的驱动电路复杂，使用起来有一定的难度。 方案二：数码管LED 数码管的驱动电路简单，使用方便，如果选择了此方案，那么在夜间 看时间的时候就不需
8、要有光源，非常方便。其缺点是功耗较大。 按照此次任务书设计要求，选择共阳 8 位七段蓝色数码管用于显示。1.1.41.1.4 计时参考模块计时参考模块 方案一：专用时钟芯片 如果使用时钟芯片，系统就不怕掉电且时间精确，但这种芯片比较贵，燕山大学课程设计-微机控制实现多功能数字时钟 5浪费资源不经济。 方案二：单片机内部定时/计数器 由于本次设计本主要是为了学习单片机程序的编写和调试，以及设计 硬件电路的一些方法，因此采用软件的方法来计时。 本次设计用MCS-8051单片机内部定时/计数器T0作为电子表时钟参考。1.1.51.1.5 闹钟响铃模块闹钟响铃模块 通过三极管放大后驱动蜂鸣器工作，单片
9、机I/O接三极管基极。1.1.61.1.6 显示器驱动模块显示器驱动模块 由于通过数码管公共极的电流较大，单片机I/O口驱动能力是不够的， 故LED驱动模块必不可少。为避免过多地使用分立元件，本次设计采用一 片 74LS245来驱动位码，用P2口进行位选扫描。 图1-1 74LS245元件封装图 74LS245是常用来驱动LED或者其他的设备，它是 8 路同相三态双向 总线收发器，可双向传输数据，74LS245还具有双向三态功能。 片选端，接低电平时传输数据，接高电平时A、B均为高阻态。CE 方向选择端AB/，接高电平时信号由A向B传输（发送） ，接低电平BA 时信号由B向A传输（接收） 。1.1.71.1.7 电源模块电源模块 本系统采用了数码管作为显示器，功耗较大，不便于使用电池供电。 况且本系统的体积较大，即使使用电池供电也不便
