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1、目 录一、 课程设计的主要内容和要求 1二、 实现原理等知识的介绍22.1电子时钟的设计2.2单片机识的相关知识三、 系统的总体方案设计说明；3.1总体设计方案3.2总设计原理框图四、 具体实现步骤的设计说明；五、 单片机系统程序的编制；六、 测量过程的操作说明，原始测量数据的记录；七、 结论及存在问题；八、 心得体会总结；九、 参考文献。一、主要内容和要求1 主要内容：设计一个数字式电子钟，它具有时，分，秒的计时功能，可以通过键盘进行时间设定，并且将时间显示在LED数码管上。用按键设定时钟的时、分、秒，用扫描方式动态显示。时钟用定时中断方式工作，单片机晶体震荡器频率11.0592Mhz.。可
2、选做双机通信实验，实现子母钟功能，即由其中一台做时钟，另一台采集时钟值并显示。 2 对于基本题目要求是：用按键设定时钟的时、分、秒。要求用4键方式，即选择、加、减、确认键，选择键用于选择修改起始时、分、秒值，每按一次，被修改数码管顺序移动并闪烁。用+，- 键修改数值，确认键确定修改结束。a）用扫描方式动态显示时、分、秒，第2，4 数码管加小数点，并且要求第4数码管小数点每秒闪烁一次。b） 时钟用定时中断方式工作。注意单片机晶体震荡器频率是11.0592Mhz.。c）可选做双机通信实验，实现子母钟功能，即由其中一台做时钟，另一台采集时钟值并显示。二、实现原理等知识的介绍2.1电子时钟的相关知识1
3、电子时钟简介电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合都用到电子时钟。2电子时钟的基本特点 现在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、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，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数码管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。3电子时钟的工作原理该电子时钟由89C5
4、1，MAX232，LED数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时。用按键设定时钟的时、分、秒。通过四个按键即选择、加、减、确认键，选择键用于选择修改起始时、分值，每按一次，被修改数码管顺序移动并闪烁。用+，- 键修改数值，确认键确定后秒位清零，修改结束。2.2单片机的相关知识1单片机简介单片机全称为单片机微型计算机（Single Chip Microsoftcomputer)。从应用领域来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器。单片机是将计算机的基
5、本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。2 单片机的发展史3 4位单片机 1975年，美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1000；此后，各个计算机公司竞相推出四位单片机。日本松下公司的MN1400系列，美国洛克威尔公司的PPS/1系列等。四位单片机的主要应用领域有：PC机的输入装置，电池充电器，运动器材，带液晶显示的音/视频产品控制器，一般家用电器的控制4 8位单片机 1972年，美国Intel公司首先推出8位微处理器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列单片机。在这以后，8位单片机纷纷面市。例如，莫斯特克和仙童公司合作生产的3870系列，摩托罗拉公司生产的680
6、1系列等。随着集成电路工艺水平的提高，一些高性能的8位单片机相继问世。例如，1978年摩托罗拉公司的MC6801系列及齐洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。这类单片机的寻址能力达64KB，片内ROM容量达4-8KB，片内除带有并行IO口外，还有串行IO口，甚至还有AD转化器功能。8位单片机由于功能强，被广泛用于自动化装置、智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、家用电器等各个领域。5 16位单片机 1983年以后，集成电路的集成度可达几十万只管/片，各系列16位单片机纷纷面市。这一阶段的代表产品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel推出
7、了80C96，美国国家半导体公司推出的HPC16040，NEC公司推出的783XX系列等。16位单片机主要用于工业控制，智能仪器仪表，便携式设备等场合。6 32位单片机 随着高新技术只智能机器人，光盘驱动器，激光打印机，图像与数据实时处理，复杂实时控制，网络服务器等领域的应用与发展，20世纪80年代末推出了32位单片机，如Motorlora公司的MC683XX系列，Intel的80960系列，以及近年来流行的ARM系列单片机。32位单片机是单片机的发展趋势，随着技术的发展及开发成本和产品价格的下降，将会与8位单片机并驾齐驱。7 64位单片机 近年来，64位单片机在引擎控制，智能机器人，磁盘控制
8、，语音图像通信，算法密集的实时控制场合已有应用，如英国Inmos公司的Transputer T800是高性能的64位单片机。2.2.3单片机的特点 1 单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。ROM称为程序存储器，只存放程序，固定常数，及数据表格。RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。 2 采用面向控制的指令系统。为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力。 3 单片机的I/O口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。 4 单
9、片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时，均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来了很大的方便。2.2.4数码管显示工作原理LED数码管分共阳极与共阴极两种，其工作特点是，当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光。共阴极LED数码管则与之相反，它是将发光二极管的阴极(负极)短接后作为反映出半导体材料的特性。常见管芯材料有磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、氮化镓(GaN)等，其中氮化镓可发蓝光。发光颜色不仅与管芯材料有关，还与所掺杂质有关，因此用同一种管芯材料可以制成发出红、橙、黄、绿等不同颜色的数码
10、管。其他颜色LED数码管的光谱曲线形状与之相似，仅入，值不同。LED数码管的产品中，以发红光、绿光的居多、这两种颜色也比较醒目。LED数码管等效于多只具有发光性能的PN结。当PN结导通时，依靠少数载流子的注人及随后的复合而辐射发光，其伏安特性与普通二极管相似。在正向导通之前，正向电流近似于零，笔段不发光。当电压超过开启电压时，电流就急剧上升，笔段发光。因此，LED数码管属于电流控制型器件，其发光亮度L(单位是cdm2)与正向电流IF有关，用公式表示：L=KIF即亮度与正向电流成正比。LED的正向电压U，则与正向电流以及管芯材料有关。使用LED数码管时，工作电流一般选10mA左右段，既保证亮度适
11、中，又不会损坏器件。三、系统的总体方案设计说明3.1总体设计方案本次设计时钟电路，使用了ATC89C52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，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：按键、芯片、扬声器、LED数码管即可满足设计要求。3.2总设计原理框图如下图所示：89C52时钟电路校时输入数据显示四、具体实现步骤的设计说明4.1 电路设计原理说明本设计电路，硬件部分共由五个模块组成：按键模块、复位电路模块、晶振电路模块、发声模块、时间显示模块。晶振电路
12、模块负责给单片机提供时钟周期。复位单路模块负责上电后自动复位，或按键后强制复位。上电后，由单片机内部定时器计时，同时通过动态显示函数自动将时分秒显示到数码管上。与此同时，按键扫描函数，一直扫描按键引脚状态，一旦扫描到按键被按下，即进入相应的功能函数。4.2各部分电路说明1按键模块按键模块如图所示。图 按键模块在该模块中，采用四个按键作为电子时钟的控制输入，通过按键来实现时钟的时间设置功能。电路中将四个按键的一端接公共地，而单片机的P2口默认为高电平，一旦按键被按下，则该按键对应的额管脚被拉低，通过软件扫描按键即可知道用户所要实现的功能，调用相应的按键子程序来完成该操作。2单片机的复位电路单片机
13、的复位电路,如图所示。图单片机的复位电路当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。上电后，保持RST一段高电平时间。3单片机的晶振电路单片机的晶振电路，如图所示。图 单片机的晶振电路石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间，等效为一个并联谐振回路，振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率。晶体旁边的两个电容接地，实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点。以接地点即分压点为参考点，振荡引脚的输入和输出是反相的，但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡。4发声模块发声模块，如图所示。图 发声指示模块发声模块由蜂鸣器、电源、8550三极管、限流电阻组成。蜂鸣器由PNP三极管驱动，当BZ管脚为高时，三极管be级没电压差，三极管截止；反之，三极管导通，有电流流经蜂鸣器，蜂鸣器发声。5时间显示模块时间显示模块如图所示。图 时间显示模块时间显示部分的电路也很简单，由五个一位的共阴8段数码管、五盏发光二极管组成。在显示过程中，单片机将要显示的数字传递给89C52芯片，同时通过位选选通要
