基于单片机的时钟电路设计

基于单片机的时钟电路设计
基于单片机的时钟电路设计

基于单片机的时钟电路设计

摘要

单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

本次设计以AT89C51芯片为核心,辅以必要的外围电路,设计了一个简易的电子时钟,它由5V直流电源供电。在硬件方面,除了CPU外,使用四个七段数码管来进行显示,数码管采用的是动态扫描显示。通过数码管能够比较准确显示时、分,LED一闪一灭显示秒,设计方面采用汇编语言编程,整个电子钟系统能完成时间的显示、复位等功能。

通过这次设计让我更深入了解单片机基本电路、如何控制和定时器和中断编程的基本方法,从而锻炼了我学习、设计和开发软、硬件的能力。

关键词:AT89C51 ;单片机;数码管

Based on single-chip clock circuit design

Abstract

Author : WangHongkun

Tutor: WenHongcang Because of its extremely high performance-price ratio, the single-chip computer has been paid great attention to ever since it came out in 1970s of 20th Century, and hagained extensive applicable field and fast development.Among all kinds of SCCs, 51 SCC representative one.

This design, adopting AT89C51 chip as the core part with some necessary periphcircuits, is a simple electronic clock which uses 5V DC as the power supply. In hardware besides CPU, four seven-segment LED digi-tubes are used for display, which work in a dynamicallscdisplay mode and driven by 74SL14 chip.The LEDS can accurately indic ate hour and minute and assembly language.The whole electronic clock system has functions of time disadjustment, bell-setting and reset, etc.

This design enables me to have greater insight into the basic circuit of SCC, and thbasic methods of timer control and interruption programming, so that is a training of my abilearning, designing and developing software and hardward.

keywords: AT89C51; SCM ; Digital

目录

1 绪论 (1)

1.1 选题的目的和意义 (1)

1.2 单片机的应用 (3)

1.3 单片机数字时钟的总体设计方案 (3)

2 硬件分析 (6)

2.1 单片机的选用 (6)

2.1.1 AT89C51的主要性能参数 (6)

2.1.2 引脚说明 (7)

2.1.3 复位电路 (8)

2.2 数码管的选择 (8)

2.2.1 数码管的主要特点 (8)

2.2.2 驱动方式 (9)

2.2.3 性能检测 (9)

3 系统设计 (11)

3.1 分析论证 (11)

3.2 电路组成及工作原理 (11)

3.3 显示模块 (11)

3.4 运算模块 (11)

3.5 显示的原理 (12)

3.6 主要程序分析设计 (13)

3.7 程序流程图 (14)

4 系统的仿真与调试 (15)

4.1 硬件系统与调试 (15)

4.2 软件调试 (16)

结论 (16)

致谢 (17)

参考文献 (18)

附录 (19)

附录A (19)

附录B (24)

1、绪论

1.1 选题的目的和意义

单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快、单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点,在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面,而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习、应用,以AT89C51芯片为核心,加以辅助电路,设计了一个简易的电子时钟,它由直流电源供电,通过数码管能够准确显示时间。

数字时钟是现代社会应用广泛的计时工具,在航天、电子等科研单位,工厂、医院、学校等企事业单位,各种体育赛事及我们每个人的日常生活中都发挥着重要的作用。本系统是基于AT89C51单片机设计的一个具有四位数码管显示的数字时实时钟,该系统同时具有硬件设计简单、工作稳定性高、价格低廉等优点。数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面,较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前,用户对单片机的需要越来越多,但是,要求也越来越高。下面分别就这几个方面说明单片机的技术进步状况。

1.2 单片机的应用

(1)单片机在智能仪表中的应用

单片机广泛地应用于各种仪表仪器,使仪表仪器智能化,提高它们的测量速度精度,加强控制功能。

(2)单片机在机电一体化中的应用

单片机的出现促进了机电一体化,它作为机电产品的控制器,充分地发挥了体积小,可靠性高,功能强,现场安装灵活方便等优点,大大强化了机器的功能,提高了机器的精度,自动化和智能化的水平。

(3)单片机在实时控制中的应用

对于过程控制中的各种物理参数:如转速。位移,流量,压力,温度,湿度,化学成分的测量和控制。将测量技术,自动控制技术和计算机技术相结合,充分发挥数据处理和实时控制功能,使系统工作在最佳状态。

(4)单片机在分布式多机系统中的应用

单片机在这种多机系统中,往往作为一个终端机,安装在系统的某些节点上,对现场信息进行实时的测量和控制。

当今的微处理器和微型计算机正向着功能更强,速度更快,价格更廉和网络化,智能化以及多图型,超媒体的方向发展。随着网络通信技术的和多媒体技术的发展,微机及其应用技术将以前所未有的速度,深度和广度向前发展。将迅速改变人们传统的生活方式,给未来的政治,经济发展带来日益深远的影响。而51单片机是各单片机中最具有代表性的一种。

本次毕业设计是用51单片机来设计电子时钟。电子时钟是现代电子技术在时钟领域的具体实现方式。时钟,自从它发明的那天起,就成为人类的朋友,但随着时间的推移,科学技术的不断发展,人们对时间计量的精度要求越来越高,应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务,怎样让我们的老朋友焕发青春呢?这就要求人们不断设计出新型时钟。现今,高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子时钟采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调校,数字式电子时钟用集成电路计时时,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。电子时钟给人们的生活带来极大的方便,而且大大扩展了钟表原先的功能。诸如定时自动报警,定时开关,自动起闭电路等等。在一定程度上让单片机的涉及范围得以体现,从而扩大应用领域。因此研究电子时钟及扩大其应用,在一定程度上有很大的现实意义。

随着科学技术的进步,单片机的功能也会日益增强,那么电子时钟这项技术也可以发展成一项新型技术。电子时钟也可以由单一的定时,计数,报警等功能,开发成低成本、通用应用及高性能数据通信、光纤网络和存储系统应用的各类高级时。

本次毕业设计,通过对51单片机的学习、应用,通过学习与制作掌握单片机的应用,程序的编写,以及硬件电路的制作。运用学过的知识,以AT89C51芯片为核心,辅

以必要的电路,设计可以实现的单片机电子时钟方案,通过数码管能够显示时间,调整时间,从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。 1.3 单片机数字时钟的总体设计方案

本设计主要选用单片机P1.0-P1.6口控制数码管7引脚,P2.4-P2.7口控制三极管放大电流从而保证输出的脉冲信号稳定,P0.2-P0.3口控制LED 输出高电频亮低电频灭的功能。为方便程序的下载,设计中采用了与单片机相配合的下载端口,整个控制系统如图1-1所示:

图1-1 控制系统图

1.4 程序流程图

单片机

时钟电路系统

下载线

复位按钮

开始

设置初始常数启动定时器读取小时值转换成显示数据显示数据送脉冲读取分数值转换成显示数据显示数据送脉冲读取秒数值转换成显示数据调用子程序

图1-2 程序流程图

2、硬件分析

2.1 单片机的选用

本设计选用的单片机是AT89C51,AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。它的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

2.1.1 AT89C51的主要性能参数

·8位CPU,片内振荡器;

·128b的数据存储器RAM;

·4kb片内程序存储器(ROM);

·32条I/O口线;

·111条指令,大部分为单字节指令;

·21个特殊功能寄存器SFR;

·2个可编程定时/计数器;

·5个中断源,2个优先级;

·一个全双工串行通信口;

·外部数据存储器寻址空间为64KB;

·外部程序存储器寻址空间为64KB;

·逻辑操作为寻址功能;

·单一+5V电源供电;

AT89C51提供以下标准功能:

4k字节FLASH闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,2个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时AT89C51降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种可选的节电工作模式。空闲方式体制CPU

的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器体制工作并禁止其他所有不见工作直到下一个硬件复位。

2.1.2 引脚的说明

MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构,图2-1是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明:

·Pin20:接地脚。

·Pin40:正电源脚,正常工作或对片内EPROM编写程序时,接+5V电源。

·Pin19:时钟XTAL1脚,片内振荡电路的输入端。

·Pin18:时钟XTAL2脚,片内振荡电路的输出端。

8051的时钟有两种方式,一种是片内时钟振荡方式,但需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容,振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外部时钟方式,即将XTAL1接地,外部时钟信号从XTAL2脚输入。

输入输出(I/O)引脚:Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚,Pin1-Pin1为P1.0-P1.7输入输出脚,Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚。

·Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚。

图2-1MCS-51引脚图

2.1.3 复位电路

8051的复位方式可以是自动复位,也可以是手动复位,见下图2-2。此外,RESET/Vpd 还是一复用脚,Vcc掉电其间,此脚可接上备用电源,以保证单片机内部RAM的数据不丢失。

当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时,单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平,单片机就处于循环复位状态。根据应用的要求,复位操作通常有两种基本形式:上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后,自动实现复位操作。

图2-2 自动手动复位

2.1 数码管的选择

2.2.1 数码管的主要特点

(1)低电压、小电流条件下驱动发光,能与CMOS、ITL电路兼容。

(2)发光响应时间极短(<0.1μs),高频特性好,单色性好,亮度高。

(3)体积小,重量轻,抗冲击性能好。

(4)寿命长,使用寿命在10万小时以上,甚至可达100万小时。成本低。因此它被

广泛用作数字仪器仪表、数控装置、计算机的数显器件。

2.2.2 驱动的方式

数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数字,因此根据数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。本设计采用的是动态式驱动方式。

(1)静态显示驱动:静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动,或者使用如BCD码二~十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O端口多,如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动,要知道一个AT89S52单片机可用的I/O端口才32个,实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动,增加了硬件电路的复杂性。

(2)动态显示驱动:数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O端口,而且功耗更低。

2.2.3 性能检测

LED数码管外观要求颜色均匀、无局部变色及无气泡等,在业余条件下可用干电池作进一步检查。现以共阴数码管为例介绍检查方法。将3伏干电池负极引出线固定接触在LED数码管的公共负极端上,电池正极引出线依次移动接触笔画的正极端。这一根引出线接触到某一笔画的正极端时,那一笔画就应显示出来。用这种简单的方法就可检查出数码管是否有断笔(某笔画不能显示),连笔(某些笔画连在一起),并且可相对比较出

不同笔划发光的强弱性能。若检查共阳极数码管,只需将电池正负极引出线对调一下,方法同上。LED数码管每笔画工作电流I LED约在5~10mA之间,若电流过大会损坏数码管,因此必须加限流电阻,其阻值可按下式计算:R限=(U。-U LED)/I LED其中U。为加在LED两端电压,U LED为LED数码管每笔画压降(约2伏)。利用数字万用表的HFE插口能够方便地检查LED数码管的发光情况。选择NPN挡时,C孔带正电,E孔带负电。例如检查LTS547R型共阴极LED数码管时,从E孔插入一根单股细导线,导线引出端接9极(第③脚与第⑧脚在内部连通,可任选一个作为负极),再从C孔引出一根导线依次接触各笔段电极,可分别显示所对应的笔段。

3、系统设计

3.1 分析论证

此实时时钟的设计与实现,主要采用了4只LED数码管,8031内部二进制16位定时器/计数器,可编程中断控制器8031等芯片,包括显示模块、运算模块两大功能模块。

3.2 电路组成及工作原理

本设计主要利用AT89C51单片机控制数字时钟电路设计,由单片机的P1口控制数码管的段显示,P2控制三极管来放大电流,P0控制LED的一闪一灭。在设计中引入一个电源电路,一个外部电源系统产生+5V电压,用于给CPU及显示电路提供工作电压,这是数字时钟正常工作时的总电压。整个系统工作时,秒信号产生器是整个系统的时基信号,它直接决定计时系统的精度,将标准秒信号送入“秒计数器”,“秒计数器”采用LED 的一灭一闪60次,每累计60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”采用60进制计数器,每累计60分钟,发出一个“时脉冲”信号,该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器,可实现对一天24小时的累计。显示电路将“时”、“分”、计数器的输出,通过四个七段LED显示器显示出来。

3.3 显示模块

设计主要是用数码管的显示功能来实现,显示部分硬件用四只数码管为显示管,这些数码管的阳极是互相连接在一起的,所以称为共阳极数码管。通过在这四只数码管的阳极加+5V或0V的电压使数码管形成不同的数字。

3.4 运算模块

该模块的主要功能是对时、分、秒的运算,并把运算出的最终结果存到事先已经开辟的内存单元里,以便显示模块即时地显示出来。该模块可以细分为秒定时模块和运算模块。秒定时模块负责提供中断信号,由于CPU运算模块中的指令消耗一定的时间,所

以中断信号最好通过硬件来实现。本实验中用8031定时器/计数器,但因为8031供的信号的周期是毫秒级的,因此必须通过软件的方法在运算模块中设置一个统计中断次数的变量,并且这一变量必须事先在内存里开辟存储单元。中断信号是8031工作方式为方式1,产生一个50ms的脉冲信号。运算模块负责时、分、秒的计算,该模块主要通过8031的IR1号中断来实现,但由于每50ms一次中断请求,所以在中断服务程序必须利用已申请内存单元26H来统计中断请求的次数,只有当26H的值为20时,才能让秒单元内的数值加1。在中断服务程序里,必须对秒、分和时的单元内的数值进行判断,当LED闪动到60次时,分必须加1、秒又开始重新闪动;当分加到60时,时加1、分清零。当时加到24时,直接清零。

3.5 显示的原理

LED数码管分共阳极与共阴极两种,其工作特点是当笔段电极接低电平,公共阳极接高电平时,相应笔段可以发光。共阴极LED数码管则与之相反,它是将发光二极管的阴极(负极)短接后作为公共阴极。当驱动信号为高电平、负端接低电平时,才能发光。LED的输出光谱决定其发光颜色以及光辐射纯度,也反映出半导体材料的特性。常见管芯材料有磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、氮化镓(GaN)等,其中氮化镓可发蓝光。发光颜色不仅与管芯材料有关,还与所掺杂质有关,因此用同一种管芯材料可以制成发出红、橙、黄、绿等不同颜色的数码管。其他颜色LED数码管的光谱曲线形状与之相似,仅入,值不同。LED数码管的产品中,以发红光、绿光的居多、这两种颜色也比较醒目。

LED数码管等效于多只具有发光性能的PN结。当PN结导通时,依靠少数载流子的注人及随后的复合而辐射发光,其伏安特性与普通二极管相似。在正向导通之前,正向电流近似于零,笔段不发光。当电压超过开启电压时,电流就急剧上升,笔段发光。因此,LED数码管属于电流控制型器件,其发光亮度L(单位是cd/m2)与正向电流IF有关,用公式表示:L=KIF即亮度与正向电流成正比。LED的正向电压U,则与正向电流以及管芯材料有关。使用LED数码管时,工作电流一般选10mA左右/段,既保证亮度适中,又不会损坏器件。

3.5.1 实验原理

这里用的共阳极的LED数码管,共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正。数码管的引脚如图3-3:

图3-1 数码管的引脚

从上图可以看出,要是数码管显示数字,有两个条件:1、是要在VT端(3/8脚)加正电源;2、要使(a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平。这样才能显示的。

如要显示“0”,则a,b,c,d,e,f六个字段亮就显示“0”了,而g和dp字段不亮;这样只要向P0口送出相应的代码即可,编码方法如下表:

表1-2 数码管编码显示

Dp G F E D C B A 显示字

符编码

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0

1 1 0 0 0 0 0 0 0 COH

1 0 1 1 0 0 1 1 1 F3H

1 0 1 0 0 1 0 0

2 A4H

1 0 1 1 0 0 0 0 3 B0H

1 0 0 1 1 0 0 1 4 99H

1 0 0 1 0 0 1 0 5 92H

1 0 0 0 0 0 1 0 6 82H

1 1 1 1 1 0 0 0 7 F8H

1 0 0 0 0 0 0 0 8 80H

1 0 0 1 0 0 0 0 9 90H

1 0 0 0 1 0 0 0 A 88H

1 0 0 0 1 1 1 0 F 8EH

程序使用时,只需将显示数字所对应的编码送P0口,然后打开相应的数码管显示位的电源控制即可显示相应的字符。

3.6主要程序设计分析

(1)主程序

设计中采用定时器T0中断完成,其余状态循环调用显示子程序。

(2)显示子程序

数码管显示的数据存放在内存单元32H-35H中,32H-33H存放分数据,34H-35H存放时数据,每一地址单元内均为十进制BCD码。由于采用软件动态扫描实现数据显示功能,显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM表中。显示时,先取出30H-35H 某一地址中的数据,然后查的对应的显示段码从P1口输出。P3口将对应的数码管选中,就是显示该地址单元的数据值。

4、系统的仿真与调试

4.1 硬件系统的仿真与调试

硬件组装前首先要仔细核对硬件系统设计原理的正确性,包括参数选用的正确性和原理的正确性,这取决于设计者的学识和经验积累。对没有把握的电路可以通过在通用实验板上直接焊接实际电路来进行实物调试和验证。在系统通过理论分析后,便可进行电路设计和加工。一般而言,电路板加工企业的质量是有保证的,但也不排除个别企业加工的电路板出现工艺性缺陷的情况。因此在调试前,必须首先进行工艺排错,这对于第一块样板的调试更是必不可少的环节。

调试分为断电调试和通电调试。

(1)第一步:断电调试

为了安全起见,首先必须进行断电调试,断电调试的内容至少包含短路检测和原理正确性确认。

①短路检测

系统电路焊接完成后,进行短路检测,选用合适的万用表欧姆挡(例如,20K挡或200K挡),用红黑表笔接电路板的+5V电源的+、—极,如果存在充放电现象(即电阻指示从大到小再到大或从小到大),最后电阻稳定在一个适当的位置(一般为几千欧姆),则基于可排除系统短路现象。如果无充放电现象或电阻值稳定在很小的位置(例如几欧姆),则说明系统中可能存在短路故障,不能通电实验,必须对系统进行彻底排查,直至解决。

②正确性确认

这里以显示亮度调节电路为例进行说明。首先检查VTI(9013)的极性不能接错(e、c),否则,因为VTI始终不能正向偏置而无法导通,W1(LM317)的显示控制失去作用,使显示始终打开,导致在送数过程中出现显示抖动现象,影响正常显示。另外,R5和R6的电阻总值必须要在合适的值上(原因是此支路电流一般要求为5mA左右),太大则LM317不能正常工作而无法调节输出电压,太小则输出电压偏高(极限为2.5V),可能会由于过流而影响数码管的寿命。

(2)第二步:通电调试

凡是微处理器系统,正常运行的必要条件是系统时钟稳定正常。在实际工作中,因为各种原因导致系统时钟不正常出现系统无法正常运行的情况也有时出现,因此系统时钟是否起振应是通电检查的首要一环。检查方法有:

①逻辑笔法。

②数字万用表法。

③示波器法。

设计中采用的是数字万用表法,复位不正常也会导致系统不工作。例如,1脚(复位脚)如果始终为高,则系统始终处于复位状态;如果始终为低电平(不能产生复位所需的高电平脉冲),则系统也可能无法正常工作。检查的重点是相关电路是否正确。

4.2 软件调试

(1)在单片机专用WA VE(伟幅)软件上编写程序。

(2)在单片机专用ISIS软件上绘制系统原理图。

(3)程序的首地址应使目标可以直接运行,即从0000H开始。在主程序的开始部分必须设置一个合适的栈底。程序放置的地址需连续且靠前,不要在中间留下大量的空间地址,以使目标机可以使用较少的硬件资源。

(4)然后把自己编好的程序放在ISIS软件原本绘制好的系统原理图中来运行,看自己编制的程序能不能运行。如果还有错就把程序改过直到在ISIS上能达到自己要的效果。

结论

虽然毕业设计内容繁多,过程繁琐但我的收获却更加丰富。通过这次对数字钟的设计,我摆脱了单纯的理论知识学习状态,和实际操作的结合锻炼了我。综合运用了所学的专业基础知识,解决实际使用过程中存在的问题,同时也提高我查阅文献资料、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平。通过整体的设计,局部的取舍,以及对细节的斟酌处理,都使我的能力得到了锻炼,并且磨练了我的意志力,抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。

通过对系统的分析与设计过程,我学到了许多新的知识,并且对我在这几年所学习机电和电子方面的专业知识进行巩固。本次毕业设计能顺利如期的完成给了我很大的信心,让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。

基于51单片机的电子时钟的设计

目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (2) 2 硬件电路设计 (2) 3 软件设计 (5) 4 调试分析及说明 (7) 5 结论 (9) 参考文献 (9) 课设体会 (10) 附录1 电路原理 (12) 附录2 程序清单 (13)

电子时钟的设计 许山沈阳航空航天大学自动化学院 摘要:传统的数字电子时钟采用了较多的分立元器件,不仅占用了很大的空间而且利用率也比很低,随着系统设计复杂度的不断提高,用传统时钟系统设计方法很难满足设计需求。 单片机是集CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种接口于一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强,广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51系列的单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。,本次设计提出了系统总体设计方案,并设计了各部分硬件模块和软件流程,在用C语言设计了具体软件程序后,将各个模块完全编译通过过后,结果证明了该设计系统的可行性。该设计给出了以AT89C2051为核心,利用单片机的运算和控制功能,并采用系统化LED显示模块实时显示数字的设计方案,适当地解决了实际生产和日常生活中对计时高精确度的要求,因此该设计在现代社会中具有广泛的应用性。 关键字:AT89C2051,C语言程序,电子钟。 0前言 利用51单片机开发电子时钟,实现时间显示、调整和闹铃功能。具体要求如下: (1)按以上要求制定设计方案,并绘制出系统工作框图; (2)按要求设计部分外围电路,并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等正确可靠的连接,给出电路原理图; (3)用仿真器及单片机实验箱进行程序设计与调试;

(4)利用键盘输入调整秒、分和小时时刻,数码管显示时间; (5)实现闹钟功能,在设定的时间给出声音提示。 1总体方案设计 该电子时钟由89C51,BUTTON,1602 LCD液晶屏等构成,采用晶振电路作为驱动电路,利用单片机内部定时计数器0通过软件扩展产生的一秒定时,达到时分秒的计时,六十秒为一分钟,六十分钟为一小时,满二十四小时为一天。闹钟和时钟的时分秒的调节是由一个按键控制,而另外一个按键控制时钟和闹钟的时间的调节。 图1 系统结构框图 该电子时钟由STC89C51,BUTTON,1602 LCD液晶屏等构成,采用晶振电路作为驱动电路,晶振电路的晶振频率为12MHZ,使用的定时器/计数器工作方式0,通过软件扩展产生的一秒定时,达到时分秒的计时,60秒为一分钟,60分钟为一小时,24小时为一天,又重00:00:00开始计时。没有按键按键按下时,时钟正常运行,当按下调节时钟按键K1,就会关闭时钟,当按下闹钟按键K3时时钟就会进入设置时间界面,但是时钟不会停止工作,按K2键,,就可以对时钟和闹钟要设置的时间进行调整。 2硬件电路设计

基于单片机数字时钟的设计

基于单片机数字时钟的设计 第一章绪论 1.1数字时钟的背景 1.2数字时钟的意义 1.3数字时钟的应用 第二章整体设计方案 2.1 单片机的选择 2.2 单片机的基本结构 第三章数字是中的硬件设计 3.1最小系统设计 3.2液晶显示电器 3.3键盘控制电路 第四章数字时钟的软件设计 4.1系统软件设计流程图 4.2数字是中的原理图 4.3主程序 4.4时钟设置子程序 4.5定时器中断子程序 4.6液晶显示子程序 4.7按键控制子程序 第五章系统仿真 1.1数字时钟的背景 20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能及一步提高,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性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。但是,一时的耽误可能酿成大祸。 目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化,低功耗,小体积,大容量,高性能,低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势单片机应用的重要意义还在于,他从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次改革。

单片机模块中最常见的是数字时钟,数字钟是一种用数字电路实现时,分,秒计时的装置,与机械时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。 1.2数字时钟的意义 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,成为人们日常生活中不可少的必需品,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原先的报时功能。诸如定时自动报警、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。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。 1.3数字时钟的应用 数字时钟已成为人们日常生活中必不可少的,广泛用于个人家庭以及车站,码头,剧场办公室等公共场所,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,使数字钟具有走时准确,性能稳定,携带方便等优点,它还用于计时,自动报时以及自动控制等各个领域。 第二章整体设计方案 2.1单片机的选择 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称微控制器 通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含计算机的基本功能部件;中央处理器,存储器和I/O接口电路等。因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,成为一个单片机控制系统。 单片机经过1,2,3,3代的发展,正朝着多功耗CMOS化,微型单片化,低电压,低功耗,主流与多品种共存等方向发展。其发展趋势不外乎以下几个方面:, 1.低功耗CMOS化 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW,而现在的单片机普遍都在100mW 左右,随着对单片机功耗要求越来越低,现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低,但由于其物理特征决定其工作速度不够高,而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点,这些特征,更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径 2.微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口,中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上,这样单片机包含的单元电路就更多,功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。此外,现在的产品普遍要求体积小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功耗低外,还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式,其中SMD(表面封装)越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多,各具特色,但仍以80C51为核心的单片机占主流,兼容

基于51单片机的实时时钟设计报告

课程设计(论文)任务书 信息工程学院信息工程专业(2)班 一、课程设计(论文)题目嵌入式课程设计 二、课程设计(论文)工作自 2014 年 6 月 9 日起至2014年 6月15日止。 三、课程设计(论文) 地点: 5-402 单片机实验室 四、课程设计(论文)内容要求: 1.本课程设计的目的 (1)使学生掌握单片机各功能模块的基本工作原理; (2)培养学生单片机应用系统的设计能力; (3)使学生能够较熟练地使用proteus工具完成单片机系统仿真。 (4)培养学生分析、解决问题的能力; (5)提高学生的科技论文写作能力。 2.课程设计的任务及要求 1)基本要求: (1)分析所设计系统中各功能模块的工作原理; (2)选用合适的器件(芯片); (3)提出系统的设计方案(要有系统电路原理图); (4)对所设计系统进行调试。 2)创新要求: 在基本要求达到后,可进行创新设计,如改善单片机应用系统的性能。 3)课程设计论文编写要求 (1)要按照书稿的规格打印撰写论文。 (2)论文包括目录(自动生成)、摘要、正文、小结、参考文献、附录等。 (3)论文装订按学校的统一要求完成。 4)答辩与评分标准: (1)完成原理分析:20分; (2)完成设计过程:30分; (3)完成调试:20分; (4)回答问题:20分; (5)格式规范性(10分)。

5)参考文献: (1)张齐.《单片机原理与嵌入式系统设计》电子工业出版社 (2)周润景.《PROTUES入门实用教程》机械工业出版社 (3)任向民.《微机接口技术实用教程》清华大学出版社 (4)https://www.360docs.net/doc/3317824873.html,/view/a5a9ceebf8c75fbfc77db2be.html 6)课程设计进度安排 内容天数地点 构思及收集资料1图书馆 系统设计与调试 4 实验室 撰写论文2图书馆、实验室 学生签名: 2014 年6 月9日 课程设计(论文)评审意见 (1)完成原理分析(20分):优()、良()、中()、一般()、差(); (2)设计分析(30分):优()、良()、中()、一般()、差(); (3)完成调试(20分):优()、良()、中()、一般()、差(); (4)回答问题(20分):优()、良()、中()、一般()、差(); (5)格式规范性(10分):优()、良()、中()、一般()、差(); 评阅人:职称: 2014 年6 月15 日

基于单片机电子时钟的设计

单片机课程设计 姓名:刘韶辉 学号:32 班级:自动化11402 成绩: 指导老师:吴玉蓉 设计时间:2016年12月26日~2017年1月5日目录

STC89C51是公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 4K 在系统可编程Flash存储器。STC89C51使用经典的MCS-51内核,但做了很多的改进使得芯片具有传统不具备的功能。在单芯片上,拥有灵巧的8 位和在系统可编程Flash,使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的。支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被 (5) 图5 单片机系统冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6T/12T可选。 (5) 将所有数码管的8个显示段码"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,电路如下图: (5) 图6 数码管显示电路 (6) 一、设计要求 利用51单片机开发电子时钟,实现时间显示、调整功能。具体要求如下:(1)按以上要求制定设计方案,并绘制出系统工作框图; (2)按要求设计部分外围电路,并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等正确可靠的连接,给出电路原理图; (3)用仿真器及单片机实验箱进行程序设计与调试; (4)利用键盘输入调整秒、分和小时时刻,数码管显示时间; 二、系统总体方案

基于单片机的电子日历时钟设计

#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //----端口定义--- sbit ACC_7=ACC^7; sbit RST1=P2^5; sbit IO=P2^6; sbit SCLK=P2^7; sbit k1=P3^2; sbit k2=P3^3; sbit k3=P2^2; sbit k4=P2^3; //uchar wei[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; // 数码的位选,左到右 uchar tab_1302[7]={45,50,11,19,1,1,15}; uchar tab_time[8]={0,0,10,0,0,10,0,0}; //时间 uchar tab_day[8]={0,0,10,0,0,10,0,0,}; //年月日 uchar tab_num[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf}; //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - {"0123456789-"} ////////////=============函数声明============//////////////// void display_time(); void delayms(uint); void display_day(); void ds1302(); //获取DS1302的时间 void ds1302_init(); //DS1302的初始化 void write1302(uchar,uchar); //指定地址向DS1302写数据 uchar read1302(uchar); //指定地址向DS1302读数据 void ds1302(); void int0_init(); /////////=======中断初始化=======/////////// void int0_init() { EX0=1;

基于单片机的数字时钟

郑州科技学院 《单片机原理及应用》课程设计

目 录 0 引言3 1 设计方案4 2 系统设计7 2.1 硬件原理12 2.2 软件原理16 3 实验与仿真19 4 结论21 参考文献22 附录1 程序23 附录2 仿真电路图26 0 引言 近年来,随着电子产品的发展,随着社会竞争的激烈,人们对数字时钟的要求越来越高。时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间,忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。 因此从人们的日常生活到工厂的自动控制,从民用时钟到科学发展所需的时钟,现代人对时间的精度和观察时间的方便有了越来越多的需求。人们要求随时随地都能快速准确的知道时间,并且要求时钟能够更直观、更可靠、价格更便宜。这种要求催生了新型时钟的产生。 除此之外,由于对社会责任的更多承担,人们要求所设计的产品能够产生尽量少的垃圾、能够消耗尽量少的能量。因此人们对时钟的又有

了体积小、功耗低的要求。 传统的机械表由于做工的高精细要求,造价的昂贵,材料的限制,时间指示精度的限制,使用寿命方面,以及其它方面的限制,已不能满足人们的需求。另外,近些年随着科技的发展和社会的进步,人们对时钟的要求也越来越高,而使得新型电子钟表成了大势所趋。 另外单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟,数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。 1 设计方案 1.1 任务及要求 ①通过单片机内定时器控制走时,准确持续走时,调时不影响走时。 ②在八个数码管上显示时、分、秒及两个小数点。 ③含有闹钟功能,可以选择闹钟开关,可以设定闹铃时间。 ④到达闹钟时刻蜂鸣器警报,可以关掉警报。 1.2 系统功能说明 电子钟的格式为:XX.XX.XX ,由左向右分别为:时、分、秒。完成显示由秒01一直加1至59,再恢复为00;分加1,由00至01,一直加1至59,再恢复00;时加1,时由00加至23之后秒、分、时全部清清零。该钟使用T0作250us的定时中断。 走时调整:走时过程中直接调整且不影响走时准确性,按下时间选择键对“时、分、秒”显示进行调整,每按一下时间加,即加1,时间减,即减1。

基于单片机的电子时钟设计报告(LCD显示)

单片机原理及应用课程设计任务书 题目:电子时钟(LCD显示) 1、设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟,在LCD显示器上显示当前的时间: 使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时:分分:秒秒”。用3个功能键操作来设置当前时间。功能键K1~K4功能下。 K1—设置小时。 K2—设置分钟。 K3—设置秒。 程序执行后工作指示灯LED发光,表示程序开始执行,LCD显示“23:59:00”,然后开始计时。 2、工作原理 本课题难点在于键盘的指令输入,由于每个按键都具有相应的一种功能,程序中有较多的循环结构用以判断按键是否按下,以及判断按键是否抬起,以及LCD显示器的初始化。 3、参考电路 硬件设计电路图如下图所示: 硬件电路原理图 单片机原理及应用课程设计任务书

题目:电子时钟(LCD显示) 1、设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟,在LCD显示器上显示当前的时间: 使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时:分分:秒秒”。用3个功能键操作来设置当前时间。功能键K1~K4功能下。 K1—设置小时。 K2—设置分钟。 K3—设置秒。 程序执行后工作指示灯LED发光,表示程序开始执行,LCD显示“23:59:00”,然后开始计时。 2、工作原理 本课题难点在于键盘的指令输入,由于每个按键都具有相应的一种功能,程序中有较多的循环结构用以判断按键是否按下,以及判断按键是否抬起,以及LCD显示器的初始化。 3、参考电路 硬件设计电路图如下图所示: 硬件电路原理图 基于AT89C51单片机的电子时钟设计报告

一、设计要求与目的 1)设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟,在LCD显示器上显示当前的时间。 2)、使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时:分分:秒秒”。3)、用3个功能键操作来设置当前时间。 4)、熟悉掌握proteus编成软件以及keil软件的使用 二、本设计原理 本设计以AT89C51单片机为核心,通过时钟程序的编写,并在LCD显示器上显示出来。该编程的核心在于定时器中断及循环往复判断是否有按键操作,并对每个按键的操作在LCD显示器上作出相应的反应。由于LCD显示器每八位对应一个字符,故把秒、分、时的个位和十位分开表示。 该课题中有三个控制开关KM1、KM2、KM3分别控制时、分、秒的调整,时间按递增的方式调整,每点一次按钮则相应的时间个位加以,且时间调整不干扰其他为调整时间的显示。 三、硬件设计原理(电路) 硬件电路原理图

单片机实时时钟电路的原理及应用

单片机实时时钟电路的原理及应用 1 引言现在流行的串行时钟电路很多,如DS1302、DS1307、PCF8485 等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便,被广泛地采用。本文介绍的 实时时钟电路DS1302 是DALLAS 公司的一种具有涓细电流充电能力的电路, 主要特点是采用串行数据传输,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能,并 且可以关闭充电功能。采用普通32.768kHz 晶振。 2 DS1302 的结构及工作原理DS1302 是美国DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM 的实 时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补 偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。采用三线接口与CPU 进行同步通信,并可 采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM 数据。DS1302 内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM 寄存器。DS1302 是DS1202 的升级产品,与DS1202 兼容,但增加了主电源/后背电源双电源引脚,同时提供了对后背电 源进行涓细电流充电的能力。 2.1 引脚功能及结构图1 示出DS1302 的引脚排列,其中Vcc1 为后备电源,VCC2 为主电源。在主电源关闭的情况下,也能 保持时钟的连续运行。DS1302 由Vcc1 或Vcc2 两者中的较大者供电。当Vcc2 大于Vcc1+0.2V 时,Vcc2 给DS1302 供电。当Vcc2 小于Vcc1 时,DS1302 由Vcc1 供电。X1 和X2 是振荡源,外接32.768kHz 晶振。RST 是复位/片选线,通过把RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST 输入有两种功能:首先,RST 接通控制逻辑,允许地址/命令序列送入移位寄存器;其次,RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST 为高电平时,所有的数据传 送被初始化,允许对DS1302 进行操作。如果在传送过程中RST 置为低电平, 则会终止此次数据传送,I/O 引脚变为高阻态。上电运行时,在Vcc≥2.5V之前,RST 必须保持低电平。只有在SCLK 为低电平时,才能将RST 置为高电平。

基于单片机电子时钟的设计说明

单片机课程设计 姓名:韶辉 学号: 1402250232 班级:自动化11402 成绩: 指导老师:吴玉蓉 设计时间:2016年12月26日~2017年1月5日

目录 1.设计要求 (1) 2.系统总体方案 (2) 3.硬件电路设计 (3) 4.系统软件设计. (4) 5.课程设计体会 (15) 6.参考文献 (15) 7.系统实物图 (16) 附录1 电路原理图 (17) 附录2 原件清单 (18)

一、设计要求 利用51单片机开发电子时钟,实现时间显示、调整功能。具体要求如下:(1)按以上要求制定设计方案,并绘制出系统工作框图; (2)按要求设计部分外围电路,并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等正确可靠的连接,给出电路原理图; (3)用仿真器及单片机实验箱进行程序设计与调试; (4)利用键盘输入调整秒、分和小时时刻,数码管显示时间; 二、系统总体方案 1.时钟计数:形成秒、分、小时,系统时间采用24小时制。利用单片机部的定时器/计数器来实现,它的处理过程如下:首先设定单片机部的一个定时器/计数器工作于定时方式,对机器周期计数形成基准时间(如10ms),然后用另一个定时器/计数器或软件计数的方法对基准时间计数形成秒(对10ms计数100次),秒计60次形成分,分计60次形成小时,小时计24次则计满一天。 (如12-25-09)。 2.显示:采用8个LED显示系统当前时间,显示格式为“时-分-秒” 3.设置功能:用户可以对系统的时间进行设置。没有按键时,则时钟正常走时。当按下K0键,进入调分状态,时钟停止走动,此时,按K1或K2键可进行加1或减1操作;继续按K0键可分别进行分和时的调整,此时,按K1或K2键可进行加1或减1操作;最后按K0键将退出调整状态,时钟开始计时运行。 4.系统框图

基于单片机的电子闹钟设计

基于单片机的电子闹钟设计 摘要 本设计以AT89C51芯片为核心,辅以必要的外围电路,设计了一个结构简单,功能齐全的电子时钟,它由5V直流电源供电。 关键词:单片机;led;闹钟;定时器 Abstract This design, adopting AT89C51 chip as the core part with some necessary peripheral circuits, is a simple electronic clock which uses 5V DC as the power supply. Keywords:single chip machine ,in fixed time machine, alarm clock,LED 1 引言 1.1设计目的 此次课程设计是在学习先修课程《单片机原理与系统设计》之后,为加强对学生系统设计和应用能力的培养而开设的综合设计训练环节。本课程设计应结合《单片机原理与系统设计》课程的基础理论,重点强调实际应用技能训练,包括单片机系统设计的软件和硬件两部分。其课程设计任务是使学生通过应用单片机系统设计的基本理论,基本知识与基本技能,掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法,初步掌握并具备应用单片机进行设备技术改造和产品开发的能力,培养学生的创新意识,提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。 1.2设计要求 结合单片机知识,以AT89C51单片机为核心,利用七段LED数码管实现计时、校时及闹钟功能。 1.3设计方法 以AT89C51单片机为核心,外加晶振电路,使用8个七段数码管显示,LED 采用动态扫描,用74ls245芯片作为驱动电路。通过四个独立按键对时间进行定时、校时,从而实现闹钟提醒功能。 2 设计方案及原理 2.1设计方案 选AT89C51单片机作为系统核心,辅助外部产生时钟信号的晶振电路,再加上四个独立按键作为输入信号,使用8个七段数码管显示时间,芯片74ls245为数码管段选线的驱动,最后用蜂鸣器实现闹铃功能。使用单片机的定时器T0计时时间为50ms,计时20次作为1s的时间基准。第一部分,12MHz的晶振连接至单片机的时钟信号输入端;第二部分,四个独立按键加上四个上拉电阻连接至单片机

(完整word版)基于单片机电子时钟的制作

毕业综合实训概述 实训目的: 对单片机电子时钟的制作及设计原理的掌握,利用本次实训对所学的理论课程进行实际论证,更好的掌握理论知识。能够更好的运用在实践当中。 实训时间: 2015年9月21日-2015年11月8日 实训要求: 1.独立完成实物的制作及理解设计原理; 2.分析及制作程序流程图; 3. 绘制电路图; 4.了解个元器件在电路中的作用。

目录 1 引言 (1) 1.1选题背景 (1) 1.2设计原理 (1) 1.3单片机简介 (2) 1.4单片机的发展历史 (2) 1.5单片机的应用领域及发展趋势 (2) 2 方案议论 (5) 2.1 设计要求 (5) 2.2 系统描述 (5) 2.3 设计方案 (5) 2.3.1 集成电路 (5) 2.3.2 单片机的最小系统 (6) 2.3.3结论 (7) 3 硬件设计 (8) 3.1硬件结构 (8) 3.2中心控制模块 (8) 3.3电源模块 (11) 3.4控制电路 (12) 3.5复位电路 (12) 4软件设计 (15) 4.1电子时钟的设计原理 (15) 4.2 软件设计流程 (15) 5 总结 (17) 致谢 (18) 参考文献 (18) 附录电子时钟程序 (19)

1 引言 1.1选题背景 单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),常用英文字母的缩写MCU表示单片机,它最早是被用在工业控制领域。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器,控制器,存储器,输入输出设备构成,相当于一个微型的计算机(最小系统),和计算机相比,单片机缺少了外围设备等。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 INTEL的8080是最早按照这种思想设计出的处理器,当时的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051,此后在8051上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM 已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机,直到现在基于8051的单片机还在广泛的使用。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。汽车上一般配备40多片单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作! 利用单片机实现电子时钟有很多优点,例如外部电路简单,控制方便等,因而备受广大单片机爱好者的喜爱。通过电子时钟的制作方案,掌握C语言的编程方法。并熟练的运用89S52单片机定时器准确的实现时间的递进,按下按键可以设置时间,最重要的是自己还可以通过程序设计输入自己需要的定点时间。 1.2设计原理 通过单片机对时间准确的控制,实现时间的递进。 定时器:时钟周期T是时序中最小的时间单位,具体计算的方法是1/时钟源频率,我们KST-52单片机开发板上用的晶振是11.0592M,那么我们对于这个单

基于单片机的简易时钟设计(毕业设计)

广西理工职业技术学院 毕业设计(论文)说明书题目:简易电子时钟设计 系别:电气工程系 专业班级:11机电2 姓名:黄武锦 学号:20112323 指导教师:黎有好 二〇一三年七月二十四日

目录 1.概论 (2) 2.整体设计思路 (3) 2.1硬件各部分所能完成的功能 (4) 2.2系统工作原理 (5) 2.3时钟各功能分析及图解 (5) 2.4.1电路各功能图解分析 (5) 2.4.2电路功能使用说明 (8) 3. 软件设计思路 (9) 3.1 主程序模块 (9) 3.2 数码管动态扫描模块 (10) 3.3 当前时间计时模块 (10) 3.4 闹钟输入输出模块 (11) 3.5 当前时间调整模块 (13) 3.6复位模块 (14) 4.系统的调试和性能分析 (15) 4.1系统的调试方法 (15) 4.1.1输入按键的调试 (15) 4.1.2复位电路的调试 (15) 4.1.3显示电路的调试 (15) 4.1.4整个系统的联调 (15) 4.2心得体会 (16) 参考文献 (16) 附录 (17) 附录A 系统原理图 (17) 附录B 程序源代码 (18) 电气信息学院课程设计评分表 (29)

1.概论 单片机系统作为一种典型的嵌入式系统,其系统设计包括硬件电路设计和软件编程设计两个方面,其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3个过程。如果采用单片机系统的虚拟仿真软件——Proteus,则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。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,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[4]。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。 电子钟在工业控制和日常生活中是很重要的,它不仅可以用于计时、提醒又可用于对机器的控制,在自动化的过程中必然有电子钟的参与,因此电子钟的应用会越来越广泛。而且向着精确、低功耗、多功能发展。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。从而,使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生机器周期电路和定时器硬件电路的精确度。另外,程序较为简洁,具有可靠性和较好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中,只要对上述程序和硬件电路稍加修改,便可以得到实时控制的实用系统,从而应用到实际工作与生产中去。 数字电子钟的设计方法有多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟,也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点,其中,利用单片机实现的电子钟具有编程灵活,便于功能扩充,精确度高等特点。

电子综合设计-基于单片机多功能数字时钟的设计(附完整程序)

课题:基于51单片机的多功能数字时钟系统设计 一、概述、设计思路 该设计方案是以MC51单片机为核心,采用LCD液晶屏幕显示系统,辅以闹钟模块,温度采集模块、日期提醒、键盘时间调整预设置等模块,所构建的数字时钟系统,能动态显示实时时钟的时、分、秒,数据显示(误差限制在30每天),对闹铃方式与温度调节模块进行了重点设计实现SB0、SB1、SB2、SB3四个键实现时钟正常显示,调时,及闹钟时间设置。本系统设计大部分功能有软件来实现,使电路简单明了,系统稳定性也得大大提高。 二、系统组成与工作原理 1、工作原理: 本设计采用STC89C51单片机作为本次课程设计的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现温度、日历和闹铃的显示。以LCD液晶显示器为显示模块,把单片机传来的的数据显示出来,并且显示多样化,在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。 2、总是设计框架图:

图二:系统总体电路图 三、单元电路的设计与分析 整个电子时钟系统电路可分为六大部分:中央处理单元(CPU)、复位电路部分、显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。 1、MCS-51单片机 VCC: 89S51 电源正端输入,接+5V。 VSS: 电源地端。

XTAL1: 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 XTAL2: 系统时钟的反相放大器输出端,一般在设计上只要在XTAL1 和XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了,此外可以在两引脚与地之间加入一20PF 的小电容,可以使系统更稳定,避免噪声干扰而死机。 RESET: 89S51的重置引脚,高电平动作,当要对晶片重置时,只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间,AT89S51便能完成系统重置的各项动作,使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态,并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。 EA/Vpp: "EA"为英文"External Access"的缩写,表示存取外部程序代码之意,低电平动作,也就是说当此引脚接低电平后,系统会取用外部的程序代码(存于外部EPROM中)来执行程序。因此在8031及8032中,EA引脚必须接低电平,因为其内部无程序存储器空间。如果是使用8751 内部程序空间时,此引脚要接成高电平。此外,在将程序代码烧录至8751内部EPROM时,可以利用此引脚来输入21V的烧录高压(Vpp)。 ALE/PROG: 端口3的管脚设置: P3.0:RXD,串行通信输入。 P3.1:TXD,串行通信输出。 P3.2:INT0,外部中断0输入。

单片机—实时时钟实验(汇编版)

实验二实时时钟实验 一、实验目的 1)数码管动态显示技术 2)定时器的应用 3)按键功能定义 二、实验实现的功能 实时时钟,可以设定当前时间,完成钟表功能(四位数码管分别显示分钟和秒)。 三、系统硬件设计

四、系统软件设计 说明:1键进入和退出设置模式,4键选择调分或秒,2键加,3键减。 P1M1 EQU 91H P1M0 EQU 92H SEC0 DA TA 30H ;秒显示 SEC1 DA TA 31H MIN0 DA TA 32H ;分显示 MIN1 DA TA 33H DELAY_1 DA TA 34H ;延时参数 DELAY_2 DA TA 35H ;延时参数 ORG 0000H LJMP 0030H ORG 001BH LJMP INTR0 ORG 0030H MAIN: MOV P1M1,#00000000B MOV P1M0,#11111111B MOV R7,#000 ;记中断次数,R7=100为1秒 MOV R6,#000 ;记秒 MOV R5,#000 ;记分 MOV R4,#0FFH ;按键位置 MOV R1,#000 ;确定是否有按键按下的参数 MOV TMOD,#10H ;定时器初始化 MOV TH1,#0D8H ;定时时间10ms MOV TL1,#0F0H SETB EA SETB ET1 SETB TR1 LOOP0: CJNE R4,#000H,LOOP01 ;实时时钟显示 MOV R4,#0FFH LJMP LOOP1 LOOP01: LCALL TIME

LCALL KEY0 LJMP LOOP0 LOOP1: CJNE R4,#000H,LOOP11 ;调秒MOV R4,#0FFH LJMP LOOP0 LOOP11: CJNE R4,#003H,LOOP12 MOV R4,#0FFH LJMP LOOP2 LOOP12: CJNE R4,#001H,LOOP13 MOV R4,#0FFH INC R6 LOOP13: CJNE R6,#060,LOOP14 MOV R6,#000H LOOP14: CJNE R4,#002H,LOOP16 MOV R4,#0FFH CJNE R6,#000,LOOP15 MOV R6,#060 LOOP15: DEC R6 LOOP16: LCALL TIME LCALL KEY1 LJMP LOOP1 LOOP2: CJNE R4,#000H,LOOP21 ;调分MOV R4,#0FFH LJMP LOOP0 LOOP21: CJNE R4,#003H,LOOP22 MOV R4,#0FFH LJMP LOOP1 LOOP22: CJNE R4,#001H,LOOP24 MOV R4,#0FFH INC R5 LOOP23: CJNE R5,#060,LOOP24 MOV R5,#000H LOOP24: CJNE R4,#002H,LOOP26 MOV R4,#0FFH CJNE R5,#000,LOOP25 MOV R5,#060

单片机电子时钟设计报告

单片机电子时钟设计报告 随着我国科学技术的飞速发展,单片机的应用越来越广泛。单片机是由随机存储器、只读存储器和中央处理器组成的单片机。它是一个集成定时计数和各种接口的微控制器。它体积小、成本低、功能强,广泛应用于智能工业和工业自动化。为了进一步了解51单片机的定时器,设计一个电子时钟,本文对AT89C51单片机的时钟计数进行了研究。数字时钟是一种使用数字电路技术来计时小时、分钟和秒钟的时钟。与机械钟相比,它具有更高的精度和直观性,更长的使用寿命,并得到了广泛的应用。设计数字时钟有很多方法。例如,中小规模的集成电路可以用来形成电子钟。特殊的电子钟芯片也可以用来形成需要显示电路和外围电路的电子钟。单片机也可以用来实现电子钟等。3,实际任务和内容 设计内容: 1,利用其定时器/计数器计时和计数原理,结合显示电路、发光二极管数码管和外部中断电路来设计定时器 2,系统可实现六位发光二极管显示,显示时间以小时:分:秒为单位3.当系统时间正好是1: 00时,指示灯闪烁(2hz)5秒钟设计目标: 1。掌握单片机定时器和中断的应用方法2.掌握按键和数码管的扩展方法 4、团队合作 项目组组长:张成 项目组成员:余江东、张翔

项目组,共三人,以张成为组长,分工合作,各负其责。具体分工如下:(1)负责数字钟硬件设计和调试;主要由张翔完成(2)基于proteus 的电路仿真;主要在江东完成(3)负责数字钟程序编写;主要由张成完成(4)报告编写;主要由张成、余江东、张翔完成。在我们小组拿到作业后,我们首先讨论了实习的内容和任务。一起讨论用什么方法来实现任务手册的要求和细节。为了不浪费时间,每个人都开始分工合作,专注于自己的任务,同时互相帮助。在这个过程中,我们互相合作,默契配合。我们一起讨论并解决了遇到的问题。两个有着不同想法和观点的人一起分享了讨论,最终采用了获得的最理想和最完美的方案。最后的调试是和我们一起进行的。我们在调试过程中遇到了许多问题。我们一起分析和搜索数据。百度试图解决这些问题。在这个过程中,我们训练了自己的团队合作和沟通技巧。这次供应链管理实习在我们三人的完美合作下圆满完成。每个人都很好地完成了自己的任务,充分证明了团结就是力量。同时,它也使我们认识到团队合作的重要性质。我们是一个完美的团队。 5、总体设计方案概述 系统总体结构图A T89C51单片机显示电路时钟电路机复位电路系统分为单片机控制模块、时钟电路模块、复位电路模块和发光二极管显示模块(1)时钟电路设计 单片机采用外部12MHZ晶振形成振荡电路作为时钟源,时钟电路原理如下当系统通电并启动时,

基于单片机电子闹钟的设计

西南石油大学 单片机课程设计 学院: 电气信息学院 专业年级: 通信工程2013级 姓名: 王昕铃 学号: 课题:基于单片机的定时闹钟设计 指导老师: 邓魁 日期: 2016 年 6月 30日 前言 20世纪末,电子技术获得了飞速的发展。在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。同时也使现代电子产品性能进一步提高,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性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。例如,许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间。所以有必要制作一个定时系统。随时提醒这些容易忘记时间的人。而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原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时启闭电路、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。 随着生活水平的提高,人们越来越追求人性化的事物。传统的时钟已不能满足人们的需求。而现代的时钟不仅需要模拟电路技术和数字电路技术而且更需要单片机技术,增加数字钟的功能。利用软件编程尽量做到硬件电路简单稳定,减小电磁干扰和其他环境干扰,减小因元器件精度不够引起的误差,但是数字钟还是可以改进和提高如选用更精密的元器件。但与机械式时钟相比已经具有

更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。 数字钟通过数字电路实现时、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们日常生活中不可少的必需品。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。 多功能数字钟的应用非常普遍。由单片机作为数字钟的核心控制器,通过它的时钟信号进行实现计时功能,将其时间数据经单片机输出,利用显示器显示出来。通过键盘可以进行校时、定时等功能。输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管来显示技术。 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LED数码管显示器动态显示“时”、“分”、“秒”的现代计时装置。另外具有校时功能,秒表功能,和定时器功能,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。 摘要 单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。 本设计以AT89C51芯片为核心,辅以必要的外围电路,设计了一个结构简单,功能齐全的电子时钟,它由5V直流电源供电。在硬件方面,除了CPU外,使用八个七段LED数码管来进行显示,LED采用的是动态扫描显示,使用74LS245芯片进行驱动。通过LED能够较为准确地显示时、分、秒。四个简单的按键实现对时间的调整。软件方面采用C语言编程。整个电子钟系统能完成时间的显示、调时、校时和三组定时闹钟的功能。 选用单片机最小系统应用程序,添加比较程序、时间调整程序及蜂鸣程序,通过时间比较程序触发蜂鸣,实现闹钟功能,完成设计所需求的软件环境。介绍并使用Keil单片机模拟调试软件,测试程序的可行性并用Proteus进行仿真。 关键词:单片机,定时器,中断,闹钟,LED

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