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1、设计（论文）题目：多功能数字钟目 录摘要4关键词5第一章 绪论51.1 课程设计目的及意义51.2课程设计任务及要求51.2.1设计任务51.2.2 设计要求51.3 任务分析51.3.1 显示方案51.3.2 复位方案61.4课题分析71.4.1 晶体振荡器电路81.4.2 复位电路81.4.3 显示驱动电路91.4.4 LED动态显示91.4.5 键盘接口电路设计10第二章 硬件介绍102.1 单片机组成112.2 单片机的发展史112.3经典系列单片机型号及其性能表122.4 51系列单片机内部结构122.5 AT89C51简介132.5.1简介132.5.2 AT89C51芯片132.
2、5.3 AT89C51单片机内部结构152.6 LED显示器及键盘162.6.1 LED显示方式162.6.2 N位LED显示器172.7 键盘172.8 蜂鸣器182.9 多功能数字时钟原理图18第三章 软件设计193.1原理框图203.2 程序21第四章 制作调试254.1 制作254.2 调试254.2.1 硬件调试254.2.2 软件调试25第五章 设计总结26参 考 文 献26附录 元器件清单28多功能数字钟摘要 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
3、高，产品更新换代的节奏也越来越快。钟表由机械向数字的快速发展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、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，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。数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比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，已得到广泛的使用。数字钟的设计方法有许多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所
4、需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有其特点，其中利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，并便于功能的扩展。以AT89C51为主芯片制作多功能数字钟的方案中，时钟信号主要由AT89C51单片机的定时器/计数器来提供，对时间进行设置和进行闹铃设置主要用到单片机的外部中断。外部控制电路及显示电路都用到了他的I/O口，在该次设计中，我们主要运用AT89C51单片机定时器/计数器、中断源及中断系统以及AT89C51的I/O口的特性,设计出的电子钟采用24小时制计时，其中添加了整点报时和闹铃提示功能。关键词： 数字钟 AT89C52 单片机第一章 绪论1.1 课程设计目的
5、及意义（1）了解AT89S52单片机的基本原理（2）掌握单片机各端口的作用功能及编程方法（3）掌握子程序的调用，以及中断、定时/计数器的使用（4）全面融汇单片机知识，总结单片机的综合运用设计方法（5）练习定义按键，学会键盘的使用1.2 课程设计任务及要求1.2.1 设计任务：（1）数字钟具有显示时、分、秒功能，时取二十四进制，分秒取六十进制（2）具校时功能，能对时、分、秒单独校准（3）具备闹钟功能1.2.2 设计要求：（1）列出设计中，所涉及到的元器件清单以及参数要求，（2）作出电路原理图或仿真电路，（3）进行装配调试，发现问题，并尝试解决，（4）总结课题报告，设计与制作全过程，附上有关资料和
6、图纸，总结心得体会1.3 任务分析1.3.1显示方案该系统要求完成计时、基于上述原因，提出两种方案 方案一：LED动态显示LED动态显示的优点：用较少的端口，可以扩展多位LED显示器。缺点： 过多的占用CPU的时间。方案二：LED静态显示。LED静态显示的优点：不占用CPU的时间。缺点：占用过多的输出端口。如图1.1 图1.1综上所述，由于本设计需要用到6个七段数码管，故选择方案一1.3.2复位方案 方案一 手动复位电路： 按键电平复位是通过使复位端经电阻与VCC接通而实现的。如图1.2图 1.2方案二上电复位在对单片机系统提供电源的瞬间，在RST引脚上保持两个连续机器周期的高电平 利用了RC
7、充电的原理；如图1.3图1.3方案三：上电复位+手动复位结合上述两种方案的如图1.4 图1.4综上所述，我们选择方案三；它具备了方案一与方案二的优点，系统加电时复位与程序运行中手动复位，在9引脚上有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位1.4 课题分析数字钟其实就是一个计数电路，一个对标准频率（1HZ）进行的计数电路。时钟计数的起始时间不能够与标准时间一致，所以校时电路必不可少。而标准的1HZ时间信号必须准确稳定。所以时钟通常采用石英晶体振荡器电路。1.4.1 晶体振荡器电路 如图a，晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768z的脉冲，可保证数字钟
8、的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。图a 晶体振荡电路1.4.2 复位电路 如图b图b 复位电路本系统采用手动复位+上电复位电路，主要结合两者的优点设计的，在系统上电的同时以及在单片机运行过程中，目的及时处理程序跑偏，以及外界对程序的干扰，造成显示结果有误等情况，随时对系统进行复位处理，主要在RET引脚上保持两个机器周期的高电平，系统复位，使的程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零，PC指向0000H；常用的复位电路如图b 1.4.3 显示驱动电路 如图c图c 显示驱动电路本设计的显示采用动态显示方式需要六位，在下图仅画出两位为代表，由于每位显示
9、器只有部分时间点亮，因此看上去亮度有所下降，为了达到与持续点亮一样的亮度效果，必须加大显示器的驱动电流，采用三极管做为驱动电流（PNP型；型号：8050）由单片机P2.0P2.5端口控制着时分秒显示，通过软件每隔500us点亮一次，即P2.0P2.5为低电平时，方可点亮。1.4.4 LED动态显示如图d，工作原理：逐个地循环点亮各位显示器，也就是说在任一时刻只有1位显示器在显示它利用了人眼的视觉残留效应，给人感觉到与全部显示器持续点亮的效果一样。一般地，每秒循环扫描不低于50次，动态显示：占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电。 图d 动态显示1.4.5 键盘接口电路设计 如图e图
10、e本设计采用的键盘接口是独立式，是要实现对时间的校验与时间的调整S2校秒按键， S3校分按键，S4校时按键第二章 硬件介绍2.1 单片机组成单片机是把中央处理器(CPU)、存储器、定时器和I/O端口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块电路芯片上的微型计算机,单片机的内部结构如图f所示。图f单片机的内部结构2.2 单片机的发展史单片机从出现至今,经历了四个发展阶段。（1）低性能单片机阶段：以 Intel公司的MCS48单片机为代表，采用了单片机结构，内部资源包含8位CPU、定时/计数器。并行I/O端口。RAM和ROM等，主要用于工业领域。（2）高性能单片机阶段:Intel公司的MCS51单片
11、机为代表，单片机带有串行口、位处理功能和16位地址线，寻址范围达到64KB，具有丰富的指令系统和完善的总线结构，功能单元的SFR（特殊功能寄存器）集中管理，应用范围涉及到各个领域，并得到一断改进和发展。(3)16位单片机阶段:以及Intel公司的MCS51单片机为代表，内部集成了测控系统的模数转换器（ADC）、程序运行监视器（WDT）、脉宽调制器（PWM）和高速I/O端口等，各项性能均有较大提高。由于结构相对复杂，在简单系统中应用较少。（4）全面发展阶段：如今单片机已成为各控制领域中普遍采用的智能化控制工具，小到玩具。家电行业，大到车载、舰船电子系统，遍及计量测试、工业过程控制、机械电子、金融电子、商业电子、办工自动化、军事领域、工业机器人和航空航天领域。从高速、大寻址范围、强运算能力和多机通信能力通用型单片机，到小型廉价型、外围系统集成的专用型单片机，单片机的发展进入了百花齐放的时代，为用户的选择提供了空间。2.3 经典系列单片机型号及其性能表型号CPUROMRAM定时器/计数器I/O口中断源 80518031AH8位无128B2*16位3258051AH8位4KB128B2*16位3258051BH8位4KB128B2*16位3258751AH8位4KB EPROM128B2*16位325
