电子时钟系统设计与实现

课程名称：自动控制课程设计设计题目：电子时钟系统的设计与实现院 系： 专 业： 年 级： 姓 名： 指导教师： 西南交通大学峨眉校区2010 年 7 月 22 日西南交通大学峨眉校区自动控制课程设计（论文） 第 I 页课 程 设 计 任 务 书专 业 姓 名 学 号 开题日期：2010 年 7 月 13 日 完成日期： 2010 年 7 月 22 日题 目 电子时钟系统的设计与实现 一、设计的目的通过课程设计，使学生巩固和加深对单片机基本知识的理解，学会查询资料、方案设计、方案比较，以及单元电路设计计算等环节，进一步提高学生综合运用所学知识的能力，提高分析解决实际问题的能力。锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领，通过此综合训练，为以后毕业设计打下一定的基础。 二、设计的内容及要求1、设计一个基于单片机的电子时钟，并且能够实现时分秒的显示和调节。2、系统显示器由6位数字型数码管组成，分别显示时间值的小时、分和秒。 3、能够随时对当前时间进行调整。 4、能够随时输入定时（闹钟）时间。 5、定时（闹钟）时间到，发出闹钟提醒信号。 6、闹钟提醒信号的声音为断续形式，最长不超过 1min。 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日西南交通大学峨眉校区自动控制课程设计（论文） 第 II 页摘 要随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。本课程设计是基单片机原理与接口技术的简单应用。运用所学的单片机原理和接口技术知识完成电子时钟系统的设计与实现。电子时钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使电子时钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的电子表集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于电子时钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行电子时钟的设计是必要的，用汇编语言设计电子时钟显示程序，要求根据输入程序显示电子时钟画面。研究电子时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。关键词： LED，定时/ 计器数， 汇编语言，调试，运行西南交通大学峨眉校区自动控制课程设计（论文） 第 III 页ABSTRACTWith the development of electronic technology, computers in the development of modern science and technology play an increasingly important role in. Multimedia technology, network technology, intelligent information processing, since the application of control technology, data mining and processing and so can not do without a computer. The course design is based SCM theory and simple application interface technology. Learned the use of SCM principles and interface of technical knowledge to complete electronic clock system design and implementation.Electronic clock has become essential daily necessities, are widely used in personal home and office and other public places, to peoples lives, study, work, entertainment brought great convenience. As digital integrated circuit technology and uses advanced quartz technology to enable electronic clock has accurate time and stable performance, portable and easy, it also used for timing, automatic timekeeping and control fields. Although the market has been ready to sell electronic form integrated circuit chip, cheap, easy to use also, but in view of the basic components of electronic clock circuit includes the main components of digital circuits, so the design of the electronic clock is necessary, use electronic clock display of assembly language programs designed to require electronic clock program displays the input screen. Of electronic clock and extend its application, has a very practical significance.Keyword：LED, timer / total number of devices, assembly language, debugging, running 西南交通大学峨眉校区自动控制课程设计（论文） 第 IV 页目录摘 要 .IIABSTRACT.III第一章 绪论 .11.1 电子时钟课程设计的背景和意义 .11.2 电子时钟的功能 .2第二章 设计思路与方案确定 .32.1 电子时钟的设计思路 .32.2 硬件电路的设计方案及框图 .32.2.1 计时方案 .42.2.2 显示方案 .4第三章 硬件电路设计与器件选择 .53.1 单片机简介 .53.1.1 单片机的特点 .53.1.2 8051 单片机介绍 .53.2 时钟与复位电路介绍 .83.2.1 时钟电路的介绍 .83.2.2 复位电路的介绍 .93.3 LED 显示电路介绍 .103.3.1 LED 数码管介绍 .103.3.2 LED 驱动电路与单片机的连接介绍 .113.4 按键电路设计与器件介绍 .123.4.1 键盘结构介绍 .123.4.2 键盘与单片机的接口电路介绍 .123.5 蜂鸣器电路介绍 .13第四章 电子时钟软件的设计方案 .144.1 电子时钟系统软件设计方案及框图 .14第五章 电子时钟应用程序设计 .155.1 主程序的设计 .155.1.1 程序的起始地址 .155.1.2 主程序的初始化内容 .155.1.3 主程序清单 .16西南交通大学峨眉校区自动控制课程设计（论文） 第 V 页5.2 LED 动态显示程序模块的设计 .185.2.1 T0 定时器中断服务程序的功能 .195.2.2 定时器 T0 的计数初值 .195.2.3 T0 定时器中断服务程序流程及程序清单 .195.3 时钟计时程序模块的设计 .215.3.1 24h 时间的产生 .225.3.2 计算定时器 T1 的技术初值 .225.3.3 程序设计框图及程序清单 .225.4 键盘接收子程序的设计 .255.4.1 程序设计框图 .255.4.2 设置当前时间程序清单 .255.4.3 设置定时（闹钟）时间程序清单 .28第六章 心得体会 .31参考文献 .32西南交通大学峨眉校区自动控制课程设计（论文） 第 1 页1第一章 绪论1.1 电子时钟课程设计的背景和意义在电子技术飞速发展的现今，电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力的推动和提高了社会生产力的发展和信息化程度，同时也使现代电子产品性能进一步提升，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂容易使人忘记当前的时间，然后压倒重大事情的时候，一旦忘记时间，就会给自己或他人造成很大麻烦。平时我们要求上班准时，约会或召开会议必然要提及时间，火车要准点到达，航班要准点起飞，工业生产中，很多环节都需要时间来确定工序替换时刻。所以说随时准确的知道时间并利用时间，是我们生活和工作中必不可少的。电子时钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置，广泛应用于个人、家庭、车站、办公等公共场所，成为人们日常生活中不可或缺的必需品。现今，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，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。为了实现电子时钟时间设置，时间显示，以及能够正确无误的运行，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 AT89S51 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。西南交通大学峨眉校区自动控制课程设计（论文） 第 2 页21.2 电子时钟的功能电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化、拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点、被广泛应用与生活和工作当中。当今市场上的电子时钟品类繁多，外形小巧别致，也有体型较大的，诸如公共场所的大型电子报时器等。电子时钟首先是数字化的时间显示或报时器，在此基础上，人们可以根据不同场合的要求，在时钟上加置其他功能，比如定时闹铃，音乐等。本设计电子时钟主要功能为：1、具有时间显示和手动校对功能，24 小时制；2、具有闹钟功能西南交通大学峨眉校区自动控制课程设计（论文） 第 3 页3第二章 设计思路与方案确定2.1 电子时钟的设计思路根据设计要求，初步思路如下：（1） 计时单元由单片机内部的定时器/计数器 1 来实现。（2） 时间显示采用 8 段 LED 数码管，动态扫描方式。动态扫描的定时时间，由单片机内部的定时器/计数器 0 来实现。（3） LED 数码管的段码输入，由并行端口 P0八位产生。（4） LED 数码管的位码输入，由并行端口 P3后六位产生。（5） 时间调整与定时时间的输入，通过接入键盘电路实现。系统共设计 4 个按键，分别定义为：KB1 键（时间调整设置键）：其功能是当该键按下时，进入时间调整输入功能；KB2 键（定时时间设置键）：其功能是当该键按下时，进入定时（闹钟）时间输入功能；KB3 键：其功能是当该键按下时，被调整位加 1；KB4 键：其功能是当该键按下时，指向下一个调整的位。（6） 按键的接入方式：KB1 键：通过 P3口 INT0引脚接入，中断工作方式；KB2 键：通过 P3口 INT1引脚接入，中断工作方式；KB3 键：通过 P3口 P3.4引脚接入，查询工作方式；KB4 键：通过 P3口 P3.5引脚接入，查询工作方式。（7） 报警声响用蜂鸣器产生，蜂鸣器接入 P2口的 P2.6引脚2.2 硬件电路的设计方案及框图根据设计要求与设计思路，确定该系统的设计方案，下图 1 为该系统设计方案的硬件电路设计框图。硬件电路由 8 部分组成，即按键输入电路、西南交通大学峨眉校区自动控制课程设计（论文） 第 4 页4单片机、时钟电路、复位电路、LED 显示器段码驱动电路、LED 显示器位码驱动电路、8 位显示器电路和蜂鸣器电路。图 12.2.1 计时方案利用 8051 单片机内部的定时