单片机电子时钟设计第 1 页目目 录录摘要摘要22第一章第一章 电子时钟的设计电子时钟的设计331.1 电子时钟简介331.2 电子时钟的工作原理33第二章第二章 硬件设计方案硬件设计方案442.1 硬件电路的设计方案442.2 硬件电路的原理图442.3 硬件电路说明55第三章第三章 电子时钟的程序设计电子时钟的程序设计 8 83.1 程序流程图883.2 程序设计1111总结总结1515单片机电子时钟设计第 2 页摘要摘要随着现代生活的推进，电子时钟在人们的生活中已经普及，本课题的主要内容就是结合单片机的强大功能，在一块普通的电子时钟集成多种功能，方便人们的日常生活，该功能是通过单片机、8 段数码管以及一些简单辅助电路实现的。由于之前没有独立做过单片机实现多功能电子时钟方面的内容，所以在做设计时总会遇见很多问题，本次设计是在结合老师的指导及同学的帮助下完成的，并通过本人在网上所查的大量资料及单片机设计中常见的电路而构思出来的。 单片计算机即单片微型计算机。由 RAM ,ROM,CPU 构成，定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而 51 系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。本设计主要设计了一个基于 AT89C51 单片机的电子时钟。并在数码管上显示相应的时间。并通过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转换。该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。关键字：单片机、电子时钟、程序单片机电子时钟设计第 3 页第一章第一章 电子时钟的设计电子时钟的设计1.11.1 电子时钟简介电子时钟简介电子钟是一种利用数字电路来显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而得到广泛应用。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合都用到电子时钟。 现在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、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子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。LCD 数字电子钟除了在城市的主要营业场所、车站、码头等公共场所使用，还可以改装在摩托车和汽车上， LCD 显示，带蓝色背光，白天在太阳光下也能非常清楚的看到显示时间，关钥匙可以关闭蓝色背光，时间还能显示也不会清零，因 LCD 的显示耗电量很省的，所以一直工作也不必担心耗电问题。在骑摩托车时，为了看时间，先要停下车子，取出手机，才能看时间，是否有点麻烦，现在车上改装了一个蓝色背光的液晶电子钟后，不管白天黑夜色，随时可以看时间，非常方便。1.21.2 电子时钟的工作原理电子时钟的工作原理一般电子钟是一个将 “ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为 24 小时，显示满刻度为 23 时 59 分 59 秒，另外应有校时功能和报时功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。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，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用 60 进制计数器，每累计 60 秒发出一个“分脉冲”信号，该单片机电子时钟设计第 4 页信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。 “分计数器”也采用 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。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态用七段显示译码器译码，通过七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。而该电子时钟由 89C51，六段数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，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。而电路中唯一的一个控制键却拥有多种不同的功能，按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能，达到省电的目的；直接按下不松开，则可以通过按键实现分钟的累加，每按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加一。第二章第二章 设计方案设计方案2.12.1 硬件电路的设计方案硬件电路的设计方案根据设计要求和设计思路，硬件电路有两部分组成，即单片机按键电路，LED 显示器电路。图 1 为硬件电路设计框图。硬件电路设计框图2.22.2 硬件电路的原理图硬件电路的原理图设计原理图，如图所示。MC518279LED 显示电路按键电路单片机电子时钟设计第 5 页设计原理图本设计电路，硬件部分共由五个模块组成：按键模块、复位电路模块、晶振电路模块、发声指示模块、时间显示模块。晶振电路模块负责给单片机提供时钟周期。复位单路模块负责上电后自动复位，或按键后强制复位。上电后，由单片机内部定时器计时，同时通过动态显示函数自动将时分秒显示到数码管上。与此同时，按键扫描函数，一直扫描按键引脚状态，一旦扫描到按键被按下，即进入相应的功能函数。如果检测到定时时间到，则驱动蜂鸣器发声提示。2.32.3 硬件电路说明硬件电路说明2.3.12.3.1 按键模块按键模块单片机电子时钟设计第 6 页按键模块如图所示。按键模块在该模块中，采用四个按键作为电子时钟的控制输入，通过按键来实现时钟的时间设置、定时、秒表功能。电路中将四个按键的一端接公共地，而单片机的 P2 口默认为高电平，一旦按键被按下，则该按键对应的额管脚被拉低，通过软件扫描按键即可知道用户所要实现的功能，调用相应的按键子程序来完成该操作。按键的去抖动由软件来实现。2.3.22.3.2 单片机的复位电路单片机的复位电路单片机的复位电路,如图所示。单片机的复位电路当 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。上电后，保持 RST 一段高电平时间。单片机电子时钟设计第 7 页2.3.32.3.3 单片机的晶振电路单片机的晶振电路单片机的晶振电路，如图所示。单片机的晶振电路石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间，等效为一个并联谐振回路，振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率。晶体旁边的两个电容接地，实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点。以接地点即分压点为参考点，振荡引脚的输入和输出是反相的，但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡。2.3.52.3.5 时间显示模块时间显示模块时间显示模块如图所示。液晶显示电路单片机电子时钟设计第 8 页时间显示部分的电路也很简单，由三个两位的共阴 8 段数码管、四盏 Led灯，加上一个 4511 译码驱动电路组成。在显示过程中，单片机将要显示的数字传递给 4511 芯片，同时通过位选选通要显示的数码管。4511 芯片实现将 BCD码数字转换为七段数码管段选码通过其输出端输出，同时提供约 500mA 的电流驱动数码管点亮。数码管译码驱动驱动电路第三章第三章 控制系统的软件设计控制系统的软件设计3.13.1 程序流程图程序流程图系统的流程图如图 a 和图 b 所示：单片机电子时钟设计第 9 页图 a 主程序流程图单片机电子时钟设计第 10 页图 b 中断处理流程图单片机电子时钟设计第 11 页3.23.2 依据流程图编写程序依据流程图编写程序本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、时间调整程序、延时程序四大模块。在程序设计过程中，加强了部分软件抗干扰措施，下面对部分模块作介绍。主 程 序 ;START: MOV R0,#70H ;清 70H-7AH 共 11 个内存单元MOV R7,#0BH ;CLEARDISP: MOV R0,#00H ;INC R0 ;DJNZ R7,CLEARDISP ;MOV 20H,#00H ;清 20H（标志用）MOV 7AH,#0AH ;放入“熄灭符“数据MOV TMOD,#11H ;设 T0、T1 为 16 位定时器MOV TL0,#0B0H ;50MS 定时初值（T0 计时用）MOV TH0,#3CH ;50MS 定时初值MOV TL1,#0B0H ;50MS 定时初值（T1 闪烁定时用）MOV TH1,#3CH ;50MS 定时初值SETB EA ;总中断开放SETB ET0 ;允许 T0 中断SETB TR0 ;开启 T0 定时器MOV R4,#14H ;1 秒定时用初值（50MS20）START1: LCALL DISPLAY ;调用显示子程序JNB P3.5,SETMM1 ;P3.5 口为 0 时转时间调整程序SJMP START1 ;P3.5 口为 1 时跳回 START1SETMM1: LJMP SETMM ;转到时间调整程序 SETMM定时计数中断程序：MOV TMOD,#00H ;写控制字MOV TH0,#0F0H ；写定时常数单片机电子时钟设计第 12 页MOV TLO,#0CHSETB TR0 ；启动 T0SETB ETO ；允许 T0 中断SETB EA ；开放 CPU 中断AJMP $时间调整程序：SETMM: cLR ET0 ;关定时器 T0 中断CLR TR0 ;关闭定时器 T0LCALL DL1S