基于单片机的电子时钟课程设计报告.doc

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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········

七、 课程设计体会········

八、 参考文献及·········

九、 附录·········

一． 引言

单片机因将其主要组成局部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准确度较高， 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
于数字集成电路的开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，比方机械手的控制、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、定时播送、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根底的。而且是控制的核心局部。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，加之在显示电路局部使用HD74LS373驱动电路，实现在8个LED数码管上显示时间，通过4个按键进展调时、复位等功能，在实现各功能时数码管进展相应显示。软件局部用C语言实现，分为显示、延迟、调时、复位等局部。通过软硬件结合到达最终目的。

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单片机进展设计，AT89C51 单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片含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引脚构造。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，假设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
单片机有两种根本复位方式：即上电复位和按键复位。本次设计用按键复位，如下列图所示，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。各元件参考下列图。

（2） 时钟电路

（3） 键盘电路
按键处理设置为：
如没有按键，那么时钟正常走时。
按下K0键：进入调分状态，时钟停顿走动；
按K1和K2键：可进展加1和减1操作；
继续按K0键：可分别进展分和小时的调整；
最后按K0键：退出调整状态，时钟开场计时运行
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个存单元存放，这8个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容。
同时采用NPN型三极管，三极管接法如下列图，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上下电平，提高电路稳定性。
电路图如下：

（5） 总原理图：

2. 元件清单
品名
规格型号
数量
单片机及座子
STC89C51RC
1
晶振
12MHz
1
独石电容
30pF
2
电解电容
47μF
2
电解电容
10μF
1
按键

4
RJ电阻
10KΩ
4
RJ电阻
510Ω
8
RJ电阻
4.7KΩ
8
三极管
2N5551 NPN
8
锁存器及座子
74LS373
1
8段式LED数码管
QH5011AS
8

连孔板
14cm*21cm
带电源插座孔和
USB插座孔

1
导线

假设干
焊锡丝

假设干
交流220V-直流5V
适配器
1A，5W
1
交流220V-直流5V
适配器配套插座

1
ISP下载编程工具
STC89C51RC/RD+
系列ISP经济型
下载编程工具

1
焊锡膏

五、 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，那么转入相应的功能程序

开场
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〕中断效劳流程图

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0
50ms计数器=20？
50ms计数器加1
现场保护，重置初值启动下个50ms
开场

否

是

否

是

否

是

否

是
是

中断效劳程序流程图

〔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那么取模
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，加满那么清0
Key1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
开场

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
开场
〔4〕显示函数流程图

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>
#define char unsigned char
char code
dis_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
char code scan_con[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
//位选择码
char data dis[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
char data timedata[3]={0x00,0x00,0x00};
//分别为秒，分和小时的值
char data ms50=0x00,con=0x00,con1=0x00,con2=0x00;

sbit key0=P1^0;
sbit key1=P1^1;
sbit key2=P1^2;

//1ms延时函数

delay1ms(int t)
{
int i,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;
else con1=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;
else con2=59;
if(timedata[con]<=0)
{timedata[con]=con2;}
}
}
EA=1;
}

//数码管显示函数

scan()
{
char k;
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中断效劳函数

void time_intt0(void) interrupt 1
{
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;
}

六、 系统实物图

七． 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?中有关本次设计的容复习了一遍，比方七段译码显示器、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场设计与绘图。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、稳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力，独立思考和解决问题的能力。它不仅加深了我对单片机课程的理解，还让我感受到了设计电路的乐趣。在这次设计中，我一点也不怕麻烦，反复设计、绘图与修改，就是希望能把这次课程设计做好。因此对我来说，这次课程设计是非常有意义的。

八、 参考文献及
参考书籍：
1.?单片机原理与应用及C51程序设计?〔第二版〕
维成 加国
2.?单片机根底? 广第

3. ?单片机原理及应用实验与设计指导书?
罗维平 丰

参考：
.21ic.
.stcmcu.

九、 附录

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