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1、前前 言言 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，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，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事 情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽 误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时 间。所以有必要制作一个定时系统。随时提醒这些容易忘记时间的人。 而钟表的数 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
2、原先的报时功能。诸 如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、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等。所有这些，都是以 钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 随着生活水平的提高，人们越来越追求人性化的事物。传统的时钟已不能满足人 们的需求。而现代的时钟不仅需要模拟电路技术和数字电路技术而且更需要单片机技 术，增加数字钟的功能。利用软件编程尽量做到硬件电路简单稳定，减小电磁干扰和 其他环境干扰,减小因元器件精度不够引起的误差，但是数字钟还是可以改进和提高 如选用更精密的元器件。但与机械式时钟相比已经具有更高的准
3、确性和直观性，且无 机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 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。 本系统利用单片机实现具有计时、校时等功能的数字时钟，是以单片机 AT8
4、9C51 为核心元件同时采用 LED 数码管显示器动态显示“时” 、 “分” 、 “秒”的现代计时装置。 另外具有校时功能，秒表功能，和定时器功能，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。 目目 录录 前前 言言 1 1 摘摘 要要 I I ABSTRACTABSTRACT IIII 第第 1 1 章章 课题的背景课题的背景 1 1 1.1 课题的来源 .1 1.2 课题研究的目的和意义 .1 1.3 应解决的主要问题及达到的技术要求1 第第 2 2 章章 方案的选择和论证方案的选择和论证 2 2 2.1 单片机型号的选择 .2 2.2 按键的选择 .2 2.3 显示器的
5、选择 .2 2.4 计时部分的选择 .2 2.5 发音部分的设计 .3 2.6 显示器驱动电路 .3 2.7 电源的选择 .3 第第 3 3 章章 数字电子钟的设计原理和方法数字电子钟的设计原理和方法 4 4 3.1 设计原理 .4 3.2 硬件电路的设计 .4 3.2.1 AT89C51 单片机简介4 3.2.2 键盘电路的设计 .4 3.2.3 段码驱动电路 .5 3.2.4 蜂鸣器驱动电路 .5 3.3 软件部分的设计 .6 3.3.1 主程序部分的设计 6 3.3.2 中断定时器的设置 .6 3.3.3 闹钟子函数 .7 3.3.4 计时函数 .7 3.3.4 键盘扫描函数 .9 3.
6、3.5 时间和闹钟的设置 .9 第第 4 4 章章 实验结果实验结果 1111 总总 结结 1212 致致 谢谢 1313 参考文献参考文献 1414 附附 录录 1515 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、发展很快。而 51 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一 种。 本设计以 AT89C51 芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个结构简单，功 能齐全的电子时钟，它由 5V 直流电源供电。在硬件方面，除了 CPU 外，使用八个七 段 LED 数码管来进行显示，LED 采用的是动态扫描显示，使用 74LS24
7、5 芯片进行驱动。 通过 LED 能够较为准确地显示时、分、秒。四个简单的按键实现对时间的调整。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、校时和三组定时闹 钟的功能。 选用单片机最小系统应用程序,添加比较程序、时间调整程序及蜂鸣程序，通过 时间比较程序触发蜂鸣，实现闹钟功能，完成设计所需求的软件环境。介绍并使用 Keil 单片机模拟调试软件，测试程序的可行性并用 Proteus 进行仿真。 关键词：关键词：单片机，定时器，中断，闹钟，LED ABSTRACT Because of its extremely high performance-price ratio,
8、the single-chip computer (SCC) has been paid great attention to ever since it came out in 1970s of 20th Century, and has gained an extensive applicable field and fast development. Among all kinds of SCCS, 51 SCC is the most typical and representative one. This design, adopting AT89C51 chip as the co
9、re part with some necessary peripheral circuits, is a simple electronic clock which uses 5V DC as the power supply. In hardware aspect, besides the CPU, eight seven-segment LED digi-tubes are used for display, which work in a dynamically scanning display mode and driven by 74SL245 chip. The LEDS can
10、 accurately indicate hour 、 minute and second. Four buttons can be used to adjust the time. While in the software aspect, the programming language is C language. The whole electronic clock system has functions of time display, adjustment 、timing and three groups of alarm function. Choose the smalles
11、t SCM system applications,add Comparison procedures, time to adjust procedures and faint buzzing procedures, Through relatively faint buzzing trigger procedures to achieve alarm clock function, Completed the design needs of the software environment. Keil introduced and the use of SCM software simula
12、tion debugging, testing the feasibility and proteus by simulation. Keyword： single slice machine，in fixed time machine，break off，alarm clock，LED 第第 1 章章 课题的背景课题的背景 1.1 课题的来源课题的来源 随着生活水平的提高，人们越来越追求人性化的事物，传统的时钟已不能满足人 们的需求。现代的时钟不仅需要模拟电路技术而且需要数字电路技术和单片机技术， 增加时钟的功能。数字电子钟可利用软件编程尽量做到硬件电路简单稳定，减小电磁 干扰和其他环境干扰
13、,减小因元器件精度不够引起的误差；尽管如此数字钟还是可以 改进和提高，比如选用更精密的元器件。但与机械式时钟相比已经具有更高的准确性 和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 1.2 课题研究的目的和意义课题研究的目的和意义 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，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，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事 情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅
14、。但是，一旦重要事情，一时的耽 误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时 间等造成的。而钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。数字钟是通过数字 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,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原先的报时功能，诸如定时自动报警、 按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烤箱、通断 动力设备、甚至各种定时电气的自
15、动启用等。所有这些，都是以钟表数字化为基础的。 因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 1.3 应解决的主要问题及达到的技术要求应解决的主要问题及达到的技术要求 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个模块：键盘模块、显示模块、计时模块和发声模块。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、 易读懂。最后通过硬软件的结合实现数字钟的精确计时、校时、三组闹钟设置和定时 报警功能。 第第 2 章章 方案的选择和方案的选择和论证论证 2.1 单片机型号的选择单片机型号的选择 通过对多种单片机性能
16、的分析，最终认为 AT89C51 是最理想的电子时钟开发芯片。 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能 CMOS8 位微 处理器，器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，而且它与 MCS-51 兼容，且具有 4K 字节可编 程序存储器和 1000 次擦写循环，数据保留时间为 10 年，是最好的选择。 2.2 按键的选择按键的选择 方案一：44 矩阵式键盘。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，但程序较为复杂。 方案二：独立式按键。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，因此，此方案适用于按键较少的情况。如果选择此方案，由于按键较少， 在修改时间或设置闹铃时间时就不能直接输入，只能通过加或减完成，稍为麻烦一些， 但其程序简单。 由于并不需要经常修改时间和设置闹铃时间，而且方案二的程序
