原版基于单片机的数字电子钟毕业论文

毕业设计报告（论文）报告题目： 基于单片机的数字电子时钟设计 作者所在系部： 电子与控制工程学院 作者所在专业： 应用电子技术 作者所在班级： 14211 作 者 姓 名 ： 李嘉楠 作 者 学 号 ： 2014302A101 指导教师姓名： 陈刚 完 成 时 间 ： 2017 年 5 月 16 日 北华航天工业学院教务处制北华航天工业学院电子与控制工程学院毕业设计（论文）任务书姓 名： 李嘉楠 专 业： 应用电子技术 班 级： 14211 学号： 2014302A101指导教师： 陈刚 职 称： 副院长 完成时间： 2017 年 5 月毕业设计（论文）题目：基于单片机的数字电子钟设计设计目标：利用所学知识，设计一个具有特定功能的电子钟，要求该电子钟能正确显示时、分、秒，能够对时间进行调整。技术要求：该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.” ， 进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从 0 时 0 分 0 秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。所需仪器设备：计算机一台、单片机、数码管等若干元器件（如表 2.1 元器件清单所示）成果验收形式：电路原理图、仿真结果、设计结论参考文献：模拟电子技术基础 、 数字电子技术基础 、 电子系统设计1 5 周-6 周 立题论证 3 9 周-13 周 仿真调试时间安排 2 7 周-8 周 方案设计 4 14 周-16 周 成果验收指导教师： 陈刚 教研室主任： 系主任：摘要钟表作为一种定式工具被广泛的使用在生产生活的各方面。人类最初依靠太阳的角度来进行定时，所以受天气的影响比较大，为了克服依靠自然现象定时的缺点人们发明的机器钟表，电子钟表一系列的定时工具。而电子钟表具有价格便宜、质量轻、定时误差小等优点，被广泛的应用在生产、生活的各个方面。由于电子钟能提供精确定时所以被广泛的运用在测量之中。此电子钟采用单片机进行设计，8 段数码通过单片机进行刷新显示。其设计的产品除了单片机之外没有用到其他集成块，使其成本可以大大降低，而其便与维修。成品可以被广泛的用于公共场所、匾额装饰、以及教学等方面。关键词：电子时钟；单片机；数码管目 录1 数字电子钟设计任务、功能要求说明及总体方案介绍1 1.1 设计任务1 1.2 功能要求说明11.3 设计总体方案介绍及原理说明12 数字电子钟硬件系统的设计3 2.1 硬件系统各模块功能简要介绍32.2 电路原理图、PCB 图42.3 元器件清单43 设计课题软件系统的设计 53.1 数字电子钟使用单片机资源的情况53.2 数字电子钟软件系统各模块功能简要介绍53.3 数字电子钟软件系统程序流程框图63.4 数字电子钟软件系统程序清单114 设计结论、仿真结果、误差分析、教学建议124.1 数字电子钟的设计结论及使用说明124.2 数字电子钟的仿真结果124.3 数字电子钟的误差分析144.4 设计体会14参考文献 16致谢17附录一 电路原理图18附录二 电路 PCB 图19附录三 程序清单201 数字电子钟设计任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 设计任务 设计一个具有特定功能的电子钟，要求该电子钟能正确显示时、分、秒，能够对时间进行调整。1.2 功能要求说明该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.” ， 进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从 0 时 0 分 0 秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。1.3 总体方案介绍及工作原理说明1.3.1 总体方案介绍本系统主要设计思想是：整个系统用单片机为中央控制器，由单片机执行采集时钟电路的时间信号并通过显示模块来输出信号及相关的控制功能。时钟电路产生时钟信号，利用单片机的 I/O 口传给单片机；并通过 P0 和 P2 控制数码管显示时间，通过 P1 口外接 4 个按键对时间进行调整。本电子钟由 AT89S52 单片机、时钟电路、复位电路、4*1 独立键盘、限流电阻、电源电路、USB 接口电路和 8 位数码管构成。总体方案图如图 1.1 所示。AT89S52电源振荡电路复位电路 独立式键盘驱动电路数码管显示限流图 1.1 总体方案图1.3.2 工作原理说明 本电子钟的所有的软件、参数均存放在 AT89S52 的 Flash ROM 和内部 RAM 中，减少了芯片的使用数量简化了整体电路也降低了整机的工作电流。由于 AT89S52 芯片内部 Flash ROM 有 8KB，RAM 有 256 个字节，故软件下载编译时有足够的存储空间。键盘采用动态扫描方式。利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用数码管动态扫描显示单片机内部处理的数据，同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。2 数字电子钟硬件系统的设计2.1 硬件系统各模块功能简要介绍本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现：单片机最小系统模块、 、输入模块、输出模块和电源模块四个模块。(1) 单片机最小模块单片机最小化模块由时钟电路、复位电路和 AT89S52 单片机构成。时钟电路由振荡电路和分频电路组成。其中振荡电路由高增益反相器以及并联外接的石英晶体和电容构成产生振荡脉冲。而分频电路则用于把振荡脉冲分频，已得到所需的时钟信号。振荡电路由单片机芯片的 XTAL1 端输入，XTAL2 端输出。通过这两个引脚并接一个石英晶体振荡器和两个电容（电容一般取 30pF)。而 AT89S52 中自带有分频电路所以不需要外接电路对脉冲信号进行分频。复位是单片机的硬件初始化操作，经复位操作后，单片机系统才能开始正常工作。复位电路用于产生复位信号，通过RET 引脚送入单片机，进行复位操作。(2) 输入模块输入模块由五个按键构成，一个电源开关键，一个复位键。独立式键盘通过程序控制来完成电子钟的启、停及时间调整。A 键控制电子钟的启、停；B 键调整时；C 键调整分；D 键调整秒。电源开关键控制电源的闭合和断开。复位键控制单片机系统的复位操作。(3) 输出模块输出模块为 2 个四位一体的 LED 所组成的八位数码管显示器。数码管都为共阳极接法，由 74LS245 芯片进行驱动和阻值都为 470 的八个电阻进行限流，提高显示亮度，数码管显示电路采用动态显示方式。(4) 电源模块 直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路组成。直流稳压电源设计的主要内容是根据性能指标，选择合适的电源变压器、集成稳压器、整流二极管及滤波电容。本设计中所需要的电源有 PC 机的 USB 口直接供电，没有设计直流稳压电源，故在此不作详细介绍。2.2 电路原理图、PCB 图数字电子钟电路原理图，见附录一。数字电子钟电路的 PCB 图，见附录二。2.3 元器件清单数字电子钟元器件清单如表 2.1 所示。表 2.1 元器件清单元器件名称 型 号 数量单片机 AT89S52 1 片芯片座 40 脚 1 个四位一体数码管 共阳极 2 个晶振 12MHZ 1 个瓷片电容 33pf 2蜂鸣器 5V 1 个电阻 4.7K 1 个电阻 1K 3 个电阻 470 24 个电阻 200 1 个电容 22uf 1 个三极管 S9012 9 个排阻 10K 2 个LED 指示灯 绿 9 个单排插针 8 脚 4 排下载口 10 针 1 个温度传感器 18B20 1 个六脚开关 1 个3 数字电子钟软件系统的设计3.1 数字电子钟使用单片机资源的情况根据实际和需要，本次设计选用定时器 0 做时钟定时，按方式 1 工作，每隔50ms 溢出中断一次，计满 20 次为止。使用了通用寄存器组中第二组中的 R0，R1，R3。和通用寄存器组三中的R6，R7片内 RAM 分配情况如表 3.1 所示：表 3.1 RAM 分配情况78H 79H 7AH 7BH 7CH 7DH 7EH 7FH秒个位 秒十位 分割符 分个位 分十位 分割符 时个位 时分位20H 46H键值 中断次数P0.0-P0.7 段控线，接 LED 的显示段 a，b，c，d，e，f，g， dpP2.0P2.3，P2.4P2.7,位控线,从左至右(LED7,LED6,LE5,LED4,LED3,LED2,LED1,LED0)使用定时器/计数器 0,定时功能,工作方式 1,提供 50 毫秒的定时时间,以中断方式工作，计满 20 次即得到秒计时单位；应用了显示字符段选码表(共阳极代码首地址 TAB)3.2 数字电子钟软件系统各模块功能简要介绍（1）主程序：主要建立堆栈和对 PSW 清零，显示 P.（2）时钟运行程序：对定时器设置计数初值，开启定时器和中断，并调显示程序显示时钟的运行情况。（3）时钟调整程序：关定时器，调键盘扫描程序，对时钟的时、分、秒进行加的调整。（4）键盘扫描程序：读 P1 口的数据，把按键的状态输入单片机。（5）显示程序：把存放在显示缓冲区里的时钟数据通过查表得到所对应的段控码送到数码管上，以使数码管正确的显示时间。（6）中断服务程序：进行计时操作用于完成对时、分、秒的加操作，以使电子钟能