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1、摘 要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。本设计具有计时、校时等功能的数字时钟，是以单片机AT89C51为核心元件同时采用LCD显示器动态显示“时”、“分”、“秒”、“年”、“月”、“日”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。关键词：多功能、AT89C51、LCDAbstractThe application of multi-function digital clock very general, by sin
2、gle chip microcomputer as the core controller, digital clock through its clock signal timing function, will realize its time data SCM outputs, using monitors displayed. This design has the timing, reset function of digital clock, is single-chip microcomputer AT89C51 as the core element also adopts L
3、CD display dynamic display hour minutes and second, year, month, day modern timing device. Another is reset function, stopwatch function, and timer function, using the microcomputer digital clock with programming flexible, facilitate function expansion, etc.Keywords: multi-function, AT89C51, LCD目 录摘
4、 要2Abstract2一、设计意义和方案31.1 任务要求31.2 设计意义41.3 设计方案4二、硬件设计42.1 单片机的介绍及特点42.1.1单片机的特点52.2 单片机选择52.2.1 单片机的引脚说明62.2.2 定时/计数器92.3 显示方案92.4 时钟电路102.5 复位电路10三、软件设计11四、仿真原理图12五、系统测试125.1 硬件测试125.2 软件测试13六、总结13参考文献14附录15程序完整代码15一、设计意义和方案1.1 任务要求 通过单片机内定时器控制走时，准确持续走时，调时不影响走时。 在LCD液晶显示屏上显示时、分、秒及两个小数点。 含有闹钟功能，可以
5、选择闹钟开关，可以设定闹铃时间。 到达闹钟时刻蜂鸣器警报，可以关掉警报。1.2 设计意义用单片及制作数字钟是单片机的一个典型应用。数字钟是采用数字电路实现对“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、办公室等公共场所， 已成为人们日常生活中不可缺少的必需品。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。利用单片机设计一个时钟， 单片机扩展的LCD 显示器用来显示秒、分、时计数单元中的值，可以非常准确地显示标准时间。1.3 设计方案采用AT89C51芯片作为硬件核心，其内部采用Flash
6、 ROM，具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作，本系统的计时方案是利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时， 配合软件延时实现对时、分、秒的计时。整个系统的控制方案是：上电后系统自动进入时间显示，从00：00：00 开始计时，并且显示“年”、“月”、“日”，通过按下时间设定/启动计时键KEY，系统停止计时，进入到时间设定状态，系统保持原有的显示，等待键入当前时间， 通过按键KUP和KDOWN调节各数值，根据需要按相应的数字键可以顺序设置时、分、秒，并在相应的LCD 上显示设计值，设置完毕后，系统将从设定后的时间开始计时显示；RS调节是否显示时间，LCDEN表示显示器使能，使之暂停
7、。二、硬件设计2.1 单片机的介绍及特点单片微型计算机简称单片机，又成为控制器。他是在一块半导体上，集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定时器/计数器、中断系统等功能部件，构成了一台完整的数字计算机。单片机在生产生活中的许多方面得到广泛的应用，例如，生活中五彩变幻的霓虹灯，手机通信，温度检测，流量控制等都涉及到单片机。单片机的应用结束了计算机专业人员“垄断”计算机系统开发与应用的时代，他既给各种专业人员、特别是许多工程技术人员带来了学习和掌握计算机技术的紧迫性，同时也带来了可能性，因为组成计算机应用系统变得容易、“平凡”，增强了人们进入这一领域的信心单片机的历史非常短暂，然而发展十分迅猛
8、。自1971年美国Intel公司首先研制出4位单片机4004以来，他的发展可粗略划分为四个阶段：第一阶段19711976年，属萌芽阶段。发展了各种4位单片机，多用于家用电器、计算器、高级玩具。第二阶段 19761980年，为初级8位机阶段，发展了各种中、低档8位单片机，典型的如MCS-48系列单片机，片内含多个8位并行I/O接口、一个8位定时器/计数器，不带串行接口，其功能可以满足一般工业控制和智能化仪器仪表等的需要。第三阶段 19821983年，高级8位机阶段，发展了高性能的8位单片机，例如MCS-51系列单片机，它带有串行I/O接口和多个16位定时器/计数器，具有多级中断功能。这一阶段进一
9、步拓宽了单片机的应用范围，使之能用于智能终端、局部网络接口，并挤入了个人计算机领域。第四阶段 1983年以后，16位单片机阶段。发展了MCS-96系列等16位单片机。功能很强，价格却迅速下降。片内有A/D转换器；可快速输入、输出；可用于电机控制；网络通信能力有显著提高。2.1.1单片机的特点单片机的集成度很高，他将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，具有下列特点：体积小、重量轻、价格便宜、耗电少；根据工程环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片内部，其信号通道受外界影响小，故可靠性高，抗干扰性能优于采用一般的CPU；控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足工控要求，又极丰富的条
10、件分支指令，有很强的位处理功能和I/O口逻辑操作功能。片内存储器的容量不可能很大；引脚也嫌少，I/O引脚常不够用，且兼第二功能，第三功能但存储器和I/O口都易于扩展。【1】2.2 单片机选择本课程选用AT89C51型号的单片机。 AT89C51 是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能CMOS8 位单片机，片内含4k bytes 的可反复擦写的只读程序存 储器（PEROM）和128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产， 兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用8 位 央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大AT89
11、C51 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。主要性能参数: 与MCS-51 产 指令系统完全兼容 4k 字节可重擦写Flash 闪速存储器 1000 次擦写周期 全静态操作：0Hz24MHz 三级加密程序存储器 1288 字节内部RAM 32 个可编程I O 口线 2 个16 位定时计数器 2.2.1 单片机的引脚说明单片机（microcontroller，又称微控制器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。AT89C51 是一款单片封装的微控制器，适合于许多
12、要求高集成度、低成本的场合。可以满足多方面的性能要求。采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2 到4 个时钟周期（6倍于标准51单片机器件）。AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128 字节内部RAM，32 个IO 口线，两个16位定时计数器，一个5向量两级断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至0Hz 的静态逻 辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信口及 断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件
13、复位。其引脚图如下图1：图1 AT89C51引脚图引脚功能介绍：P0： P0是一组8 位漏极开路型双向IO口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，位能吸收电流的方式驱动8 个TTL 逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在FIash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1: P1是一个带内部上拉电阻的8 位双向I O 口，P1 的输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内
14、部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。 FIash 编程和程序校验期间，P1 接收低8 位地址。 P2: P2是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻 辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上 拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR 指令）时，P2 口送出高8 位地址数据。在
15、访问8 位地址的外部数据存储器时，P2 口线上的内容，在整个访问期间不改变。Flash 编程或校验时，P2 亦接收高位地址和其它控制信号。P3：P3口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向IO 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3上拉电阻输出电流（IIL）。 P3口除了作为一般的IO口线外，更重要的用途是它的第二功能。如下表所示： P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 RST 复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的l6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。
