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1、 目录摘要1ABSTRACT21概述31.1本课题研究目的及意义31.2国内外研究背景31.3本课题的研究方法及预期达到的目的42总体控制方案设计52.1数字时钟的工作原理52.2单片机的选型52.3 AT89C51单片机介绍72.4总体方案设计83 硬件设计93.1键盘模块93.2显示模块93.3复位电路123.4蜂鸣器驱动电路134 软件设计154.1总体软件设计154.2中断服务函数154.3计时子函数164.4闹钟子函数流程图174.5键盘扫描子函数184.6 时间和闹钟的设置194.7 软件设计总结205 总结226 参考文献237致谢24附录24摘要近年来，电子技术获得了飞速的发展
2、，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。数字时钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用8位8段LED数码管显示，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数，并采用外置喇叭作为响铃。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字时钟因外形小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。关键字：单片机 数字时
3、钟 ABSTRACTIn recent years, electronic technology has gained rapid development, modern electronic products has been used in almost all spheres of society, Its a strong impetus to the development of social productivity and improvement in the level of social information. The performance of modern elect
4、ronic products also has been further improved.The digital clock timing is a digital circuit which displays hour, minute, second. The accuracy, stability of digital clock is far more than the old-fashioned mechanical clock. In this design, we use 8-segment LED digital display, and displayed according
5、 to digital dynamic display principle with a 12MHz crystal oscillator pulse and the timer count, and an external speaker is used as the ring. In this design, the circuit has the function to display time and the time can be adjusted. Because digital clock has the advantage of low prices, high precisi
6、on, easy to use, multi-function, easy integration, it is loved by the majority of consumption, so it has been widely used.Keywords: single-chip machine digital clock 1概述 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。单片机的出现至今已经有30多年的历史了，单片机嵌入式技
7、术也已历经了几个发展阶段。现在，以计算机和软件为核心的数字化电子技术取得了迅猛发展，在其推动下，广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且电子产品几乎深入到了社会的各个领域包括家电、娱乐、艺术、社会文化等等，因此推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，在此同时也使得现在电子产品的性能一步步的提高，所以电子产品更新换代的速度越来越快。研究具有相应功能的电子产品的具有深远的意义。1.1本课题研究目的及意义 单片机由于具有功能强、体积小、功耗低、价格便宜、使用便捷等特点，因而单片机技术则为研究的热点。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。以前必
8、须由模拟电路或者数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法实现了。单片机模块中最常见的就是数字钟，数字钟是一种数字电路技术实现时、分、秒、计时的装置，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，数字钟与传统机械式的时钟相比来说具有更高直观性与准确性，并且没有机械装置零件之类，则具有更长的使用寿命，而且大大地扩展了传统老式钟表原先的报时功能。钟表的数字化给人们的生产生活带来了极大的方便，譬如定时广播、定时启闭电路、定时开关烘箱、自动报警、按时自动打铃、时间成都自动控制、通断动力设备等等所有这些都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字时钟及扩大其应用有着非常现实的意义。1.2国内
9、外研究背景单片机自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。随着科技的发展日益更新和社会的飞速进步，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。因此，数字不管在性能还是样式上都发生了质的变化，比如有电子闹钟、电子秒表等等，国内外已有多种数字钟的设计成果，比如：基于低成本数字集成电路及配套的LED显示器组成的数字钟设计；基于VHDL的数字钟设计；基于单片机数字时钟设计，以单片机为中心控制单元，才用汇编语言编程，设计的数码管或液晶显示器时、分、秒的时钟等等。有关专家分析指出，我国电
10、子商务的基础设施将日臻完善，三网合一的潮流势不可挡，而今我们已进入了数字时代，数字钟的使用将会越来越受欢迎。数字钟未来将呈现出个性化、专业化的趋势，而且每个网站在资源方面总是有限的，客户的需求又是全方位、多变的，所以不同类型的网站以战略联盟的形式进行相互协作也是必然趋势，而数字钟的实现，更体现了这一点。在不久的将来，数字钟肯定会更深的被人们接受，走进个个领域，千家万户，给人们带来意想不到的方便。数字钟的设计外表只会更加时尚、美观，适合人们的审美观点的改变。因此，更为先进的电子中的研究有着良好的发展前景和市场潜力。1.3本课题的研究方法及预期达到的目的本设计采用MCS51系列单片机作为微控制器，
11、采用proteus进行电路设计，使用软硬件结合的方式实现数字时钟的功能。本设计的数字时钟具有功能强大，界面友好的特点。由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时工程，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘可以进行定时、校时功能。本设计要求掌握数字钟的设计、组装与调试方法。熟悉单片机逻辑功能及使用方法。掌握电板的结构及其接线方法并熟悉仿真软件的使用。预期完成的任务包括数字时钟的设计任务分析、方案选择、功能实现、系统测试等。通过该设计，初步实现符合设计功能要求的数字钟，熟悉数字钟的设计分析流程，掌握相应的专业知识，提高自己的认识及实践能力。2总体控制方案设
12、计2.1数字时钟的工作原理 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74LS245芯片进行驱动。通过LED能够较为准确地显示时、分、秒。通过四个简单的按键实现对时间和时钟的调整。软件方面采用C语言编程。整个电子钟系统能够完成时间的显示、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
13、试软件，测试程序的可行性并用Proteus进行仿真。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、易懂。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。2.2单片机的选型单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转
14、换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机的发展趋势：1、多功能 单片机中尽可能地把所需要的存储器和I/O口都集成在一块芯片上，使得单片机可以实现更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可编程计数器阵列）、WDT（监视定时器-看家狗）、高速I/O口及计数器的捕获/比较逻辑等。 有的单片机针对某一个应用领域，集成了相关的控制设备，以减少应用系统的芯片数量。例如，有的芯片以51内核为核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解码器、CAN或者I*I*C总线控制器等，LED、LCD或VFD显示驱动器也开始集成在8位单片机中。2、高效率和高性能 为了提高执行速度
15、和执行效率，单片机开始使用RISC、流水线和DSP的设计技术，使单片机的性能有了明显的提高，表现为：单片机的时钟频率得到提高；同样频率的单片机运行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，单片机的寻址能力、片内ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的数量和限制。 由于系统资源和系统复杂程度的增加，开始使用高级语言（如C语言）来开发单片机的程序。使用高级语言可以降低开发 难度，缩短开发周期，增强软件的可读性和可移植性，便于改进和扩充功能。3、低电压和低功耗 单片机的嵌入式应用决定了低电压和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工艺的大量采用，很多单片机可以在更低的电压下工作（1.2V或0.9V），功耗已经降低到uA级。这些特性使得单片机系统可以在更小电源的支持下工作更长的时间。4、低价格 单片机应用面广，使用数量大，带来的直接好处就是成本的降低。目前世界各大公司为了提高竞争力，在提高单片机性能的同时，十分注意降低其产品的价格。 考虑到本课题的数字时钟功能较为简单，采用51系列单片机即可满足要求，且在价格和功耗等方面具有优势，所以本设计采用AT89C51单片机。下面我们对AT89C51单片机进行简单的介绍。2.3 A
