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1、单片机电子时钟的设计目录1弓I言12设计任务与要求22.1. 设计题目22.2. 设计要求23系统的功能分析与设计方案33.1. 系统的主要功能332系统的设计方案33.3. 数码管显示工作原理43.4. 电路硬件设计53.4.1. 设计原理框图53.4.2. 电源部分53.4.3. 复位电路63.4.4. 指示灯电路63.4.5. 按键电路73.4.6. 时钟电路73.4.7. 驱动电路83.4.8. 数码管连接电路83.4.9. 主控模块 AT89s5293.4.10. 材料清单103.4.11. 电路原理图、PCB图及实物图113.5. 软件设计133.5.1. 软件设计流程133.5.
2、2. 完整源程序154系统安装与调试214.1. 硬件电路的安装214.2. 软件调试215课程设计总结22参考文献23致谢24摘要单片机自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。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低 廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛 地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电T本 化设备等各个方面。这次课程设计通过对它的学习、应用，以AT89s52芯片为核心，辅 以必要的电路，设计了一个简易的单片机电子时钟，包括硬件电路原理的实现方
3、案设计、 软件程序编辑的实现、电子时钟正常工作的流程、硬件的制作与软件的调试过程。电子 时钟由5.0V直流电源供电，数码管能够比较准确显示时间，通过按键能够调整时间，从 而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。关键词：单片机；AT89S52 ;电子时钟；数码管；按键U单片机电子时钟的设计1引言1957年,Ventuia发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础。随着时 间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，为了让时钟更 好的为人民服务，就要求人们不断设计出新型时钟。现代的电子时钟是基于单片机的一 种计时工具，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
4、数方式进行 满六十秒分钟加一，满六十分小时加一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能, 是人民日常生活补课缺少的工具八如今高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡 器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使 用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用 LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、 分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一 个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正
5、常工作的基准振荡定 时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢； 二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现， 即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不 高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这 种方法。本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机 AT89s52芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。#2设计任务与要求1.1. 设计题目利用单片机定时器制作数字时钟并可以实现时钟的控制。2. 2.设计
6、要求(1)基本要求制作数字时钟系统；可以控制时钟电路，PLO选择时、分、秒，PL1对时、分、秒进行自加； 灯的亮灭显示控制端，P3.7 口黄灯亮表示控制时，P3.3 口红灯亮表示控制分, 红灯、黄灯一起亮表示控制秒。(2)发挥部分时间精度为0.5秒。3系统的功能分析与设计方案3.1.系统的主要功能利用AT89S52单片机内部的定时/计数器、中断系统、以及行列键盘和LED显示器 等部件，设计一个单片机电子时钟。设计的电子时钟通过数码管显示，并能通过按键实 现设置时间和复位控制等。此外还要实现对时间的调整功能，AT89s5的Pl.O、Pl.l、RST外接三个独立按键， 当按下P1.0按键时，系统进
7、入调时间的状态或启动时间显示的功能；当按下P1.1按键时， 对显示的数码管进行加一的功能，达到调整时间的目的；当按下RST按键时，实现对电 子时钟进行复位的功能。3. 2.系统的设计方案整个系统采用应用广泛的AT89S52作为时钟控制芯片，利用单片机内部的定时器 计数器来实现的，它的处理过程如下：首先设定单片机内部的一个定时器计数器工作于 定时方式，对机器周期计数形成基准时间，然后用另一个定时器,计数器或软件计数的方 法对基准时间计数形成秒，秒计60次形成分，分计60次形成小时，小时计24次则计满 一天。然后通过数码管把它们的内容在相应位置显示出来即可。数码管显示可以采用静态显示方法或动态显示
8、方法。静态显示方法需要数据锁存器 等硬件，接口复杂，时钟显示一般用6个或8个数码管。由于系统没有其他的复杂的任 务处理，而且显示的时钟信息随时都可能变化，一般采用动态显示方式。动态显示方法 线路相对简单，但需动态扫描，扫描频率要大于人眼视觉暂留频率，信息看起来才稳定。 译码方式可分为软件译码和硬件译码，软件译码通过译码程序查得显示信息的字段码； 硬件译码通过硬件译码器得到显示信息的字段码，实际中通常采用软件译码。在具体处理时，定时器计数器采用中断方式工作，对时钟的形成在中断服务程序中 实现。在主程序中只需对定时器计数器初始化、调用显示子程序和控制子程序。另外， 为了使用方便，设计了简单的按键，
9、可以通过按键实现时间调整和复位。3. 3. 数码管显示工作原理数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。有两种类型，一种是共阳 型，一种是共阴型。共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，乂称为公共端。共 阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起，即为公共商。阳极即为二极管的正极，乂 称为正极，阴极即为二极管的负极，乂称为负极。通常的数码管乂分为8段，即8个LED 显示段，这是为工程应用方便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP,其中DP 是小数点位段。而多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相 同端也会连接在一起。即，所有的A段都会连在一起，其它的段
10、也是如此，这是实际最 常用的用法。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示：所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定 的导通或截止。该方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示时较小的电流能获 得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O 口太多， 造成了资源的浪费。动态显示：所谓动态显示，就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位 来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证 扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间 隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高
11、稳定度的显示。动态显示节省了 I/O 口，降 低了能耗。从节省I/O 口和降低能耗出发，本设计采用动态显示。3.1. 电路硬件设计3. 4. 1.设计原理框图此设计原理框图如图1所示，此电路包括以下六个部分：单片机，按键，指示灯, 复位电路，晶振及显示电路。图1设计原理框图3.4. 2.电源部分如图2所示，从外部引入5.0V的直流电，为单片机、复位电路等提供电源。J1VCC丁40VCQ0C0N2VCCGND图2电源部分3. 4. 3.复位电路如图3所示，复位电路采用上电自动复位和按键手动复位设计在一起，主要由型号 为10uF的电解电容，8.2K和220的电阻以及按键S3构成，当开关按下时引脚R
12、ST为高 电平1,断开时引脚为低电平0。vccj_RSTcFIIiOufT TS3R8 R9 220 8.2k TO O1SW-PB图3复位电路3.4.4.指示灯电路如图4所示，指示灯电路主要由两个发光二极管组成，端口低电平有效。灯的亮灭显 示控制端，P3.7 口黄灯亮表示控制时，P3.3 口红灯亮表示控制分，红灯、黄灯一起 亮表示控制秒。VCC单片机电子时钟的设计3. 4. 7.驱动电路如图7所示，从实物制作简易程度与驱动数码管段码能力角度出发，本数字电子钟 设计采用数码管位选端与三极管集电极相连，三极管发射极接5V直流电源，三极管基极 与单片机芯片POD,数码管段选端与P2 口相连。通过编
13、程，单片机芯片即可通过控制 端口电平来控制数码管位、段的控制。3. 4. 8.数码管连接电路图8为三位一体数码管的引脚功能图，数码管引脚与单片机芯片引脚和三极管对应 相接。数字电子钟的显示模块用2个三位一体数码管实现，数码管从左到右依次显示时 十位、个位，分十位、个位，秒十位和个位，采用软件译码动态显示。#Z I O丁仔仔rbI z s 寸 si z g b s图8数码管连接电路3. 4. 9.主控模块 AT89s52AT89S52是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS八位单片机，片内ROM 全部采用FLASH ROM技术，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器
14、， 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8051指令系统及引 脚。AT89s52提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM, 32DO 口线，看门狗（WDT）,两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结 构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。它是标准的40引脚双列直插式集 成电路芯片，晶振时钟为12MHz,第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储 器；第40脚为电源端VCC,接5V电源，第20引脚为接地端GND。单片机电子时钟的设计3. 4. 10. 材料清单Bill of Material foi 电子钟原理
15、图.BomUsed Part TypeDesignator Footprint64.7kRI R2R3AXIAL0.4R4 R5 R618.2kR9AXIAL0.41lOuFClRB.2/.4112MHzY1XTAL1230pFC2 C3RAD0.22220R7 R8AXIAL0.42ARKARI AR2SP410361K1AT89S52UIDIP401CON2JISIP21HEADER 5X2JP1DIP101REDLED2DIODEO.46S8550QI Q2 Q3TO-92BQ4 Q5 Q63SW-PBSI S2 S3SW1YELLOWLED1DIODEO.4#单片机电子时钟的设计#3. 4. 11. 电路原理图、PCB图及实物图为其PCB图，图11为实物图。图9为单片
