基于单片机AT89C51控制的电子时钟课题设计报告

课课 程程 设设 计计 报报 告告 论文题目 单片机 电子钟 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 宁波技师学院电气技术系宁波技师学院电气技术系 二零一三二零一三 年年 九月九月 摘摘 要要 数字钟是一种用数字电路技术实现时 分 秒计时的装置 在现实生活中 各 种数字钟已得到非常广泛的使用 数字钟的设计方法有许多种 例如可用中小规 模集成电路组成数字钟 也可以利用好单片机来实现数字钟等 这些方法都各 有特点 其中利用中小规模集成电路组建数字钟 原理简单 但由于集成电路 集成度有限 对于需要实现较多功能的电路设计比较复杂 对于制作者焊接和 布线有比较高的要求 用单片机实现的电子钟具有结构简单 并便于功能的扩 展 但需要涉及到汇编以及 C 语言编写程序 对设计者有较高的要求 1 引引 言言 数字钟是采用数字电路实现对时 分 秒 数字显示的计时装置广泛用于个人家庭 车站 码头 办公室等公共场所 成为人民日常生活中不可少的必须品 由于数字集成电 路的发展和石英振荡器的广泛应用 使得数字钟的精度远远超过老式钟表 钟表的数字化 给 人们生活带来极大的方便 而且大大地扩展了钟表原先的报时功能 比如定时自动报警 校时自动打铃 自动启闭路灯等 所有这些 都是以钟表数字化为基础的 因此 研究数 字钟及扩大其应用有着非常现实的意义 2 总体设计方案总体设计方案 2 1 系统设计方案系统设计方案 本次设计的题目是可以正常的显示时 分 秒 本系统利用单片机实现具 有计时 校时等功能的数字时钟 是以单片机 AT89C51 为核心元件 同时采用 四位一体数码管动态显示 时 分 秒 的现代计时装置 它具有显示直 观 校时功能等特点 利用单片机实现的数字时钟具有编程灵活 便于功能的 扩充等优点 本次设计可分为两部分 硬件部分 软件部分 硬件部分包括 AT89C51单片机四位一体显示器 主要由AT89C51单片机 显示输出电路 按钮输入电路等几大部分组成 具体说来 系统智能控制部分 由单片机及其相关的外围电路组成 外围电路包括复位电路 数字钟电路 键 盘设计 利用单片机将复位电路 显示电路等正确的连接在一起 并通过单片机的 编程来实现本次设计任务中的要求 2 2 结构框图结构框图 3 硬件设计硬件设计 3 1 时钟电路时钟电路 89C51 片内没有一个由反向放大器所构成的震荡电路 XTAL1 和 XTAL2 分别是振荡电路的输入端和输出端 内部方式时钟电路 只要在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上外接定时元件 内部振荡电路就能 产生自激震荡 晶体频率可以在 1 2MHZ 到 12MHZ 之间 电容值 在 5PF 到 30PF 之间 电容可起频率微调作用 在 5PF 到 30PF 之间 频率越高 电容值越小 C1 20pF C2 20pF X1 CRYSTAL 3 2 复位电路复位电路 按键电平复位是通过复位端经电阻与 VCC 接通而实现的 也是 一个高电平有效电路 无极电容 C 的两端不能突变 所以 Ua Vcc Uab Ua Ub Ub Ua Uab R9 1k R10 1k C3 22uF RST 3 3 四位一体数码管显示四位一体数码管显示 EA VP 31 X TA L1 19 X TA L2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 IN T0 12 IN T1 13 T0 14 T1 15 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P0 0 39 P0 1 38 P0 2 37 P0 3 36 P0 4 35 P0 5 34 P0 6 33 P0 7 32 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 PSEN 29 A LE P 30 TXD 11 RXD 10 G ND 20 V CC 40 U 1 8751 R1 4 7k R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Q 1 9012 Q 2 9012 Q 3 9012 Q 4 9012 R9 100 R10 100R11 100R12 100R13 100R14 100R15 100R16 100 R19 4 7K R204 7K R214 7K R224 7K 1 2 3 4 J1 CON 4 a b c d e f g dp 1 2 3 4 J2 位位位位位 vcc 4 软件设计软件设计 4 1 主程序流程图主程序流程图 开始 初始化 调节时间 正常计时 结束 功能键 LED 显示 Y N 4 24 2 初始化初始化 void csh void TMOD 0X11 TH0 0XF8 TL0 0X30 smg 0 xff EA 1 ET0 1 minute 0 minute1 0 TH1 0 xd8 TL1 0 xf0 TR1 1 ET1 1 lsd 4 1 4 34 3 数码管显示数码管显示 void smgxs void if xtw 1 xt en4 1 smg smgxsm qw xt en1 0 if xtw 2 xt en1 1 smg1 smgxsm bw if dp en 1 smg smg1 else smg smg1 xt en2 0 if xtw 3 xt en2 1 smg smgxsm sw xt en3 0 if xtw 4 xt en3 1 smg smgxsm gw xt en4 0 4 44 4 数码管关闭数码管关闭 void smggb void smg 0 xff 4 54 5 按键处理按键处理 void key cl void if zqz 0 if ziqz 1 TR0 1 if ziqz 2 if ziqz 3 if ziqz 4 if sjsz 5 sjsz 0 if ziqz 7 if sjsz 1 lsd 1 0 if ziqz 5 if minute1 10 minute1 0 minute if minute 6 minute 0 minute1 0 if ziqz 6 if minute1 1 minute1 9 minute if minute 1 minute1 9 minute 5 if sjsz 2 lsd 1 1 lsd 2 0 if ziqz 5 if hour1 10 hour1 0 hour if hour 2 hour1 0 if ziqz 6 if hour1 1 hour1 9 hour if hour 1 hour 2 hour1 3 if sjsz 3 lsd 3 0 lsd 2 0 if ziqz 5 if c hour1 10 c hour1 0 c hour if c hour 2 c hour1 0 if ziqz 6 if c hour1 1 c hour1 9 c hour if c hour 1 c hour 2 c hour1 3 if sjsz 4 lsd 3 0 lsd 1 0 lsd 2 1 if ziqz 5 if c minute1 10 c minute1 0 c minute if c minute 6 c minute 0 c minute1 0 if ziqz 6 if c minute1 1 c minute1 9 c minute if c minute 1 c minute1 9 c minute 5 5 制作与调试制作与调试 在决定做数字钟的时候 先在 PROTUES 上画好图 进行仿真 刚开始的时候出现了几个错误 用错了了几个元器件 经过几次修 改之后 终于在 PROTUES 上做好了 接着到 Protel99S 进行画图 因为已经在 PROTUES 上画好图了 所以只要对着 PROTUES 画图就可 以了 基本上没什么困难 但有些图在图库上没有 要自己手动去 画 花了比较上的时间 还有一个四位一体数码管的管脚 只要一 画错 基本上就很麻烦了 所以画封装的时候 一定要搞懂四位一 体数码管管脚是怎么接的 另外有几个元器件封装也要自己画 在 Protel99S 上画完图之后打印给老师看 老师看了之后给我指出了 几个小错误 而且跟我一样的有很多 以前根本没注意到过 总是 认为自己看的懂就行了 现在知道不仅要自己看的懂 别人也一样 要看得懂 不然画图就没意义了 改好之后又给老师看了一遍 老 师觉得没问题就给我签字了 去把器件领好 领好之后在 Protel99S 上画原理图 画完之后发现因为封装原因有好几个地方 需要修改 浪费了比较长的时间 画好之后去打印出来给老师去看 老师说三极管的封装不对 太小了 会出问题 看了一下 发现真 的有点小 改好之后检查一下 看看还有没有不够大的 发现按键 貌似也有点小 很难放进去 于是把按钮的封装也改了一下 经过 元器件一个一个放置之后 又给老师看了看 老师说没问题就去做 电路板吧 于是当天晚上就开始加夜班 争取把电路板早点完成 还好晚上人也不是很多 也就十多个 也就在腐蚀电路板的时候等 了一些时间 其余的时候没人跟你抢 板完成之后就开始焊元器件 了 不过因为之前腐蚀和打孔的时候有几个孔比较难焊 所以那几 个焊的比较难看 之前数字钟的程序写过 已经烧进单片机里面了 所以直接插进去就行了 结果是失望的 但庆幸的是 最起码电路 没接错 只是反应跟预期的不一样而已 反了一下 老师说有人看 表是这样看的 还不累死 只能程序改一下 把位选通改了一下 又把程序烧到单片机内 还好 成功了 不然估计要崩溃了 确定 没问题之后给老师看过 就把电路板上交了 6 结结 论论 通过这次实习 我发现了自己的很多的坏习惯 有一些是经常犯的 已经 不是一次两次了 明明知道是你对的 但有时候就是控制不住去犯了 比如粗 心大意 经常出一些小问题 可是出的问题不是很难的那种 只要注意点根本 就可以避免 还发现自己的很多不足 有时候有点懒散 专业知道学的也不够 扎实 希望经过以后的时间能够改正这些坏习惯 附录附录 1 系统实物图系统实物图 附录附录 2 仿真图仿真图 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U1 AT89C51 C1 20pF C2 20pF X1 CRYSTAL D1 LED RED D2 LED RED D3 LED RED D4 LED RED D5 LED RED D6 LED RED D7 LED RED D8 LED RED R1 4 7k R2 4 7k R3 4 7k R4 4 7k R5 4 7k R6 4 7k R7 4 7k R8 470 R9 1k R10 1k C3 22uF R11 1k R12 1k R13 1k R14 1k R15 1k R16 1k R17 1k R18 1k R19 100 R20 100 R21 100 R22 100 R23 100 R24 100 R25 100 R26 100 R27 1k R28 1K R29 1K R30 1K Q1 MPS3703 Q2 MPS3703 Q3 MPS3703 Q4 MPS3703 R31 1k R32 1k R33 1k R34 1k 附录三附录三 原理图原理图 EA VP 31 XTAL1 19 XTAL2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P0 0 39 P0 1 38 P0 2 37 P0 3 36 P0 4 35 P0 5 34 P0 6 33 P0 7 32 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 GND 20 VCC 40 U1 8751 R1 4 7k R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Q1 9012 Q2 9012 Q3 9012 Q4 9012 R9 100 R10 100 R11 100R12 100 R13 100 R14 100R15 100R16 100 R17220 R18 1K S1 S