单片机电子时钟课程设计报告

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1、一、设计要求 2二、设计方案和论证 2一）总设计原理图 2二）设计方案的选择 2三）硬件部分 4四）软件部分 8三、 设计总结26四、 参考文献26一、设计要求1、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。2、小时以 24 小时计时形式，分秒计时为 60进位。3、校正时间功能,即能随意设定走时时间。4、闹钟功能，一旦走时到该时间，能以声或光的形式告警提示。5、设计 5V 直流电源，系统时钟电路、复位电路。6、能指示秒节奏，即秒提示。7、可采用交直流供电电源，且能自动切换。二、设计方案和论证本次设计时钟电路，使用了 ATC89C51 单片机芯片控制电路，单片机控制电 路简单且省去了很多复杂的线路

2、，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调 整时钟的时、分、秒，用一扬声器来进行定时提醒，同时使用汇编语言程序来控 制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块：键盘、芯片、扬声 器、LED显示即可满足设计要求。（一）总设计原理框图如下图所示：数据显示声光报时（二）设计方案的选择1.计时方案方案 1：采用实时时钟芯片现在市场上有很多实时时钟集成电路，如 DS1287、DS12887、DS1302 等。 这些实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计 时数据的更新每秒自动进行一次，不需要程序干预。因此，在工业实时测控系 统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。方

3、案 2：使用单片机内部的可编程定时器。利用单片机内部的定时计数器进行中端定时，配合软件延时实现时、分、 秒的计时。该方案节省硬件成本，但程序设计较为复杂。2.显示方案 对于实时时钟而言，显示显然是另一个重要的环节。通常 LED 显示有两种 方式：动态显示和静态显示。静态显示的优点是程序简单、显示亮度有保证、单片机CPU的开销小，节 约CPU的工作时间。但占有1/O 口线多，每一个LED都要占有一个I/O 口，硬 件开销大，电路复杂。需要几个LED就必须占有几个并行口，比较适用于LED 数量较少的场合。当然当LED数量较多的时候，可以使用单片机的串行口通过 移位寄存器的方式加以解决，但程序编写比

4、较麻烦。LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需要占有CPU较多的 时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。本系统需要采用6位LED数码管来分别显示时、分、秒，因数码管个数较 多，故本系统选择动态显示方式。（三）硬件部分1、STC89C51 单片机介绍STC89C51单片机是由深圳宏晶公司代理销售的一款MCU,是由美国设计生产的一种低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8kbytes 的可反复写的 FlashROM和128bytes的RAM, 2个16位定时计数器5STC89C51单片机内部主要包括累加器ACC（有时也简称为A）、程序状态字 PSW、地址指示器D

5、PTR、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、寄存器、并 行I/O接口 P0P3、定时器/计数器、串行I/O接口以及定时控制逻辑电路等。 这些部件通过内部总线联接起来，构成一个完整的微型计算机。其管脚图如图 所示。234567SB严12 ；143119IS9 p1P10/TPTOP11/TP01P12P02P13P03P14P(HP15P05P16P06P17P07INTLP20INTOP21P22T1P23TOP24P25EA-ATP26P27XIX2RESETRXDTXD而ALETWRPSEX3S3736353433322122232425262?2S10113039STC89C51单片

6、机管脚结构图VCC：电源。GND：接地。P0 口： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当 Pl 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储 器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入 口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接 收输出4TTL门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口 被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程 和校验时，P

7、1 口作为第八位地址接收。P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收， 输出4个TTL门电流，当P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作 为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内 部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存 取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对 外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器 的内容。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻

8、的双向I/O 口，可接收输出4个TTL 门电流。当P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输 入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2 /INT0 （外部中断0）P3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （记时器0外部输入）P3.5 T1 （记时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些

9、控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG :当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不 变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部 输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时，将 跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只 有在执行MOVX, MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处 理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

10、PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个 机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号 将不出现。EA/VPP:当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH）， 不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当 /EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施 加12V编程电源（VPP）。2、上电按钮复位电路对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然是复位，充电完成后， 电容相当于开路，RST为低电平，单片机芯片正常工作。其中电阻R2决定

11、了电容 充电的时间，R2越大则充电时间长，复位信号从VCC回落到0V的时间也长。3、晶振电路161A1A121I117C2-本设计晶振电路采用12M的晶振。晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定 的时钟信号。单片机的晶振并不是只能用12M,只要不超过20M就行，在准许的范 围内，晶振越大，单片机运行越快，还有用12M的就是好算时间，因为一个机器 周期为1/12时钟周期，所以这样用12M的话，一个时钟周期为12us，那么定时器计一次数就是lus 了，电容范围在20-40pF之间，这里连接的是30pF的电容。 机器周期=10 *晶振周期=12 *系统时钟周期4下载端口设计用到的STC89C52单片机

12、芯片的ISP下载线是通过单片机的TXD，RXD引 脚把程序烧进去的。管脚TXD和RXD用于异步串行通信。其实STC89C52单片机的 ISP下载线就是一个max232芯片连接STC和计算机的串行通信口。计算机把程序 从九针串口送到max232芯片，电平转换后送进单片机的串行口，也就是TXD和RXD。 然后单片机的串行模块把数据送到程序区。5、显示电路就时钟而言，通常可采用液晶显示或数码管显示。由于一般的段式液晶屏， 需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性相对较差；对 于具有驱动电路和微处理器接口的液晶显示模块（字符或点阵），一般多采用 并行接口，对微处理器的接口要求较高，占用

13、资源多。另外，89C2051本身无 专门的液晶驱动接口，因此，本时钟采用数码管显示方式。数码管作为一种主 动显示器件，具有亮度高、价格便宜等优点，而且市场上也有专门的时钟显示 组合数码管。对于实时时钟而言，显示显然是另一个重要的环节。通常LED显示有两种 方式：动态显示和静态显示。静态显示的优点是程序简单、显示亮度有保证、单片机CPU的开销小，节 约CPU的工作时间。但占有1/O 口线多，每一个LED都要占有一个I/O 口，硬 件开销大，电路复杂。需要几个LED就必须占有几个并行口，比较适用于LED数量较少的场合。当然当LED数量较多的时候，可以使用单片机的串行口通过 移位寄存器的方式加以解决，但程序编写比较麻烦。LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需要占有CPU较多的 时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。本系统需要采用6位LED数码管来分别显示时、分、秒，因数码管个数较 多，故本系统选择动态显示方式。6、时钟显示校正电路本设计利用按键开关来校正时钟显示的数字。当按钮按下时，将在相应的 端口输入一个低电平，通过相应的程序来改变时钟显示。其中S1按键开关用 来选择要修改的数字；S2按键用来增加所选数字的数值；S3按键用来减少所 选数字的数值。一一31S1P1.01pion1Pll/TP12P13P14P15P16P17