基于单片机的电子时钟课程设计报告

目录一、引言········二、设计课题·········三、系统总体方案·········四、系统硬件设计······

1.硬件电路原理图2.元件清单五、系统软件设计·········1.软件流程图2.程序清单六、系统实物图········课程设计体会········八、参考文献及网站·········九、附录·········引言单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等部件集成在一个芯片上。基于单片机设计的数字钟精确度较高，因为在程序的执行过程中，任何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。数字钟是采用数字电路实现对日期、时、分、秒，数字显示的计时装置，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，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产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。本设计使用12MHZ晶振与单片机AT89C51相连接，以AT89C51芯片为核心，采用动态扫描方式显示，通过使用该单片机，加之在显示电路部分使用HD74LS373驱动电路，实现在8个LED数码管上显示时间，通过4个按键进行调时、复位等功能，在实现各功能时数码管进行相应显示。软件部分用C语言实现，分为显示、延迟、调时、复位等部分。通过软硬件结合达到最终目的。二．设计课题：基于单片机的数字时钟设计三．系统总体方案图2.1整体设计思路针对要实现的功能，拟采用AT89C51单片机进行设计，AT89C51单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB在线可编程（ISP）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序、显示程序、闹钟显示程序、调时显示、定时程序。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。四、系统硬件设计1.硬件电路原理图(1)复位电路单片机有两种基本复位方式：即上电复位和按键复位。本次设计用按键复位，如下图所示，通过接通按钮开关，使单片机进入复位状态。本次按键复位清零。各元件参考下图。时钟电路键盘电路按键处理设置为：如没有按键，则时钟正常走时。按下K0键：进入调分状态，时钟停止走动；按K1和K2键：可进行加1和减1操作；继续按K0键：可分别进行分和小时的调整；最后按K0键：退出调整状态，时钟开始计时运行电路图如下：（4）显示电路本次数码管采用共阴极8段式LED数码管QH5011AS。该数码管参数见附录本系统共用8个数码管，从右到左依次显示秒个位、秒十位、横线、分个位、分十位、横线、时个位和时十位。数码管显示的信息用8个内存单元存放，这8个内存单元称为显示缓冲区，其中秒个位和秒十位、分个位和分十位、时个位和时十位分别由秒数据、分数据和小时数据分拆得到。在本系统中数码管显示采用软件译码动态显示。在存储器中首先建立一张显示信息的字段码表，显示时，先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码表中查出所显示的信息的字段码，从P0口输出，同时在P2口将对应的位选码输出选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓冲区的内容。同时采用NPN型三极管，三极管接法如下图，其中当三极管基极高电平时，数码管共阴极为高电平，三极管基极接低电平时，数码管共阴极为低电平，该位选中。还采用了74LS373锁存器，用来缓存输入数码管段选的高低电平，提高电路稳定性。电路图如下：总原理图：元件清单品名规格型号数量单片机及座子STC89C51RC1晶振12MHz1独石电容30pF2电解电容47μF2电解电容10μF1按键4RJ电阻10KΩ4RJ电阻510Ω8RJ电阻4.7KΩ8三极管2N5551NPN8锁存器及座子74LS37318段式LED数码管QH5011AS8连孔板14cm*21cm带电源插座孔和USB插座孔1导线若干焊锡丝若干交流220V-直流5V适配器1A，5W1交流220V-直流5V适配器配套插座1ISP下载编程工具STC89C51RC/RD+系列ISP经济型下载编程工具1焊锡膏系统软件设计1.软件流程图（1）主程序执行流程如图，主程序先对显示单元和定时器/计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有键按下，则转入相应的功能程序开始显示单元清0进入功能程序按下键否？调用显示子程序允许T0中断T0、T1设为16位计数模式开始显示单元清0进入功能程序按下键否？调用显示子程序允许T0中断T0、T1设为16位计数模式否是（2）中断服务流程图中断返回时单元清0时单元=24？时单元加1，分单元清0分单元=60？分单元加1，秒单元清0秒单元=60？秒单元加1，50ms计数器清050ms计数器=20？50ms计数器加1现场保护，重置初值启动下个50ms开始中断返回时单元清0时单元=24？时单元加1，分单元清0分单元=60？分单元加1，秒单元清0秒单元=60？秒单元加1，50ms计数器清050ms计数器=20？50ms计数器加1现场保护，重置初值启动下个50ms开始否是 否 是否 是否是是中断服务程序流程图（3）按键扫描流程图Key2键按下否？调用10ms延时子程序Key2键按下否？时或分减1，至0则取模Key0键按下否？0<Con<3?Key0键按下否？EA=1调用10ms延时子程序Key1键按下否？时或分加1，加满则清0Key1键按下否？EA=0,TR0=1,ET0=1调用10ms延时子程序Con加1，TR0=0,ET0=0开始Key2键按下否？调用10ms延时子程序Key2键按下否？时或分减1，至0则取模Key0键按下否？0<Con<3?Key0键按下否？EA=1调用10ms延时子程序Key1键按下否？时或分加1，加满则清0Key1键按下否？EA=0,TR0=1,ET0=1调用10ms延时子程序Con加1，TR0=0,ET0=0开始否 是否 是否 是 是 否否 是 是 否否 是 是显示从秒到时，从个位到十位依次扫描，并分别延时1ms，灭一次开始（4）显示函数流程图显示从秒到时，从个位到十位依次扫描，并分别延时1ms，灭一次开始2.程序清单采用C语言描写//采用8位LED软件译码动态显示程序//使用89C51单片机，12MHZ晶振，P0输出字段码，P2输出位选码//用共阴极LED数码管，KEY0为调时位选择键，KEY1为加1键，KEY2为减1键#include<reg51.h>#definecharunsignedcharcharcodedis_7[12]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};//共阴极LED数码管"0~9","灭"和"-"的字段码charcodescan_con[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//位选择码chardatadis[8]={0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00};//显示缓冲区，时，分，秒初始为0，0x0b为"-"的编码chardatatimedata[3]={0x00,0x00,0x00};//分别为秒，分和小时的值chardatams50=0x00,con=0x00,con1=0x00,con2=0x00;sbitkey0=P1^0;sbitkey1=P1^1;sbitkey2=P1^2;//1ms延时函数delay1ms(intt){inti,j;for(i=0;i<t;i++)for(j=0;j<120;j++) ;}//按键处理函数keyscan(){EA=0;if(key0==0){delay1ms(10);while(key0==0);con++;TR0=0;ET0=0;if(con>=3){con=0;TR0=1; ET0=1;} }if(con!=0){if(key1==0){ delay1ms(10); while(key1==0); timedata[con]++; if(con==2)con1=24; elsecon1=60; if(timedata[con]>=con1) {timedata[con]=0;} }}if(con!=0){if(key2==0){delay1ms(10);while(key2==0);timedata[con]--;if(con==2)con2=23;elsecon2=59;if(timedata[con]<=0){timedata[con]=con2;}}}EA=1;}//数码管显示函数scan(){chark;dis[0]=timedata[0]%10;dis[1]=timedata[0]/10;dis[3]=timedata[1]%10;dis[4]=timedata[1]/10;dis[6]=timedata[2]%10;dis[7]=timedata[2]/10;for(k=0;k<8;k++){P0=dis_7[dis[k]];P2=scan_con[k];delay1ms(1);P2=0x00;}}//主函数main(){TH0=0x3c;TL0=0xb0;TMOD=0x01;ET0=1;TR0=1;EA=1;while(1){ scan(); keyscan(); }}//定时器、计数器T0中断服务函数voidtime_intt0(void)interrupt1{ET0=0;TR0=0;TH0=0x3c;TL0=0xb0;TR0=1;ms50++;if(ms50==20){ms50==0x00;timedata[0]++;if(timedata[0]==60){ timedata[0]=0; timedata[1]++; if(timedata[1]==60) { timedata[1]=0; timedata[2]++; if(timedata[2]==24) { timedata[2]=0; } } }}ET0=1;}系统实物图课程设计体会这次电子技术课程设计，我很用心的去完成，当总原理图绘好的那一刻，心里有说不出的满足感。从这次课程设计中，我真正学到了很多有用的知识。拿到课题后，我首先将《单片机原理与应用及C51程序设计》中有关本次设计的内容复习了一遍，比如七段译码显示器、计数器、振荡器等等。然后根据设计要求，我去图书馆查阅了相关的资料，对整体框架做了一个初步的了解。做完准备工作后就正式开始设计与绘图。先要将没每一功能模块设计出来，再整体排版、连接。这次设计让我熟练掌握了课本上的一些理论知识，在这次课程设计中，反复查找资料，发现电路中的错误和改善电路中的错误，让我将课本上的理论知识重新过了一遍。回过头来一想，其实设计这些电路也并不是很困难，而且还十分有意思，特别是用protues将电路图模拟成功后很有成就感。课程设计是一个学习新知识、巩固加深所学课本理论知识的过程，它培养了我们综合运用知识的能