第一章 前言 学号: 4106032008毕业设计（论文） 题目: 电子时钟的设计院（部）系信息工程学院所 学 专 业电子信息科学与技术年级、班级2006级本科一班完成人姓名指导教师姓名专业技术职称2010 年 6 月 10 日3论文原创性保证书我保证所提交的论文都是自己独立完成，如有抄袭、剽窃、雷同等现象，愿承担相应后果，接受学校的处理。专业： 电子信息科学与技术 班级： 2006级本科一班 签名： 2010 年 6月10日 泰山医学院本科毕业设计（论文）摘要随着电子技术产业结构调整，生产工艺的飞速发展，人们的生活水平不断的提高，电子时钟几乎代替了老式钟，成为人们日常生活的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场合，给人们的生活、学习、工作带来了极大的方便。 电子时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时钟，也可以利用专用的电子时钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子时钟，还可以利用单片机来实现电子时钟等等。其中，利用单片机实现的电子时钟有编程灵活、便于电子时钟功能的扩充、精度高等特点。 本文就AT89C51单片机和74LS244、74LS07芯片来完成电子时钟的硬件设计，然后结合软件编写程序使其完成所需要的功能:主程序调用功能、中断服务功能、显示功能和按键程序功能，使其设计的电子时钟具有24小时制的时间显示和随时可调整时间的功能。关键词：时钟电路；单片机；硬件设计；软件设计AbstractAs the adjustment of the electronics industry structure, the rapid development of production process ,the improvement of peoples living standards continuously, the old clock is replaced by the electronic clock which almost become the Peoples Daily life necessities, widely used in home, station, wharf, theatres, office, etc, and it brought great convenience to peoples life and study.The design of electronic clock has a variety of methods, for example, the electronic clock can be consisted by small scale integrated circuit, or special electronic clock circuit chip and its peripheral clock circuit. Also it can be realized by single-chip. Among them, electronic clock which uses microcontroller is programming flexible, convenient for the expansion of the function and high precision.In this paper electronic clock is based on AT89C51 and 74LS244, 74LS07 chip to complete the hardware design, and then combining software programming to complete the required functions: Call function for procedure, Interrupt service function, Display function and Key process function, which make the design of electronic clock has the functions of 24 hours of time and adjusting time all the time.Keywords: Clock circuit；Microcontroller；The hardware design；The software design目录第一章 前言- 1 -1. 课题研究背景- 1 -2.课题的目的- 1 -3.课题的主要研究内容- 2 -第二章 电子时钟方案的制定- 3 -1. 电路原理- 3 -2. 设计的系统- 3 -3. 计时控制方案- 3 -4. 显示控制方案- 4 -5. 键盘控制方案- 4 -第三章 硬件总体设计方案- 5 -1. AT89C51单片机的简介- 5 -2. 74LS244的功能- 7 -3. 74LS07的功能- 8 -4键盘接口工作原理- 9 -5显示电路的工作原理- 9 -第四章 软件总体设计方案- 12 -1. 设计思路- 12 -2. 一秒的实现- 12 -3. 主程序流程图- 13 -4. 中断服务程序流程图- 14 -5. 显示程序流程图- 15 -6. 按键程序流程图- 16 -第五章 总结- 18 -致谢- 19 -附录- 20 -参考文献- 25 -第一章 前言第一章 前言1. 课题研究背景时钟，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。单片机的产生则推动了时钟的发展。电子时钟的设计方法实际有多种，其中利用单片机实现的电子时钟具有编程灵活，便于电子时钟功能的扩充，即可用电子时钟发出的各种控制信号，并且精确度高等特点。时钟在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础，在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由品振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常由两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1320、DS12887、X1203等，都可以满足高精度的要求。目前电子时钟的研究成为大多数相关专业的学生以及研究员先研究的对象。对于我们大学本科毕业生设计电子时钟是对我们所学课程的总结同时也能提高我们的动手能力，为我们走向社会奠定一定的基础。2. 课题的目的电子时钟能长期、连续、可靠、稳定地工作，同时还具有体积小、功耗低等特点，便于携带，使用方便。电子时钟是采用数字电路实现对“时、分、秒”数字显示的计时装置，广泛应用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所，已成为人们日常生活中不可缺少的必需品。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。利用单片机设计一个时钟，单片机扩展的LED显示器用来显示秒、分、时计数单元中的值，使时间更为准确并且容易调整。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，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。3. 课题的主要研究内容主要是设计一个具有特定功能的电子时钟，该电子时钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P”，进入时钟的准备状态，第一次按电子时钟启动/调整键，则电子时钟计入电子时钟的调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可启动/调整键再次进入电子时钟的运行状态。其中设计主要是硬件设计和软件设计两个大的方面：硬件设计方面主要研究选用什么样的单片机和芯片，然后怎样连接和显示器，使设计的电子时钟具有自己想要的功能并且结果稳定、准确。其中，利用六个LED显示当前的时间，用单片机的四个接口作为功能控制键，单片机自身的设计能满足所设计电子时钟的需要；软件方面主要是根据硬件方面编写程序启动电子时钟，完成电子时钟的整体设计。以下几章分别介绍了电子时钟的硬件、软件设计。- 25 -第二章 电子时钟方案的制定第二章 电子时钟方案的制定1. 电路原理电路的核心是AT89C51单片机，设计中有6位LED显示和4个按键接口，采用P0接口外接8路反相三态缓冲器74LS244作LED动态扫描的段码控制驱动信号,用P1接口的P1.0-P1.5外接一片集电极开路反相门电路74LS07做为6位LED的位选信号驱动口， LED共阴极端与74LS07的输出端相连；按键接口由P2.1、P2.2、P2.3、P2.4来完成。将电子钟的显示情况和数码管的计时情况，分别以代码的形式送LED数码管，LED显示器是AT89C51单片机的输出设备，它是由发光二极管显示字段的。单片机应用系统常采用七段LED数码管显示器，启动定时器，同时调用显示程序和查询按键。利用软件计数器的方法计时一秒，利用中断的方法使计时时间循环。当按下按键P2.4时开始启动定时功能。2. 设计的系统 电子钟的总体设计图，如图2-1所示。图2-1 电路总体设计图3 计时控制方案利用AT89C51内部的定时器/计数器进行定时，配合软件延时实现计时。该方案节省硬件成本，且能够使我在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高。4 显示控制方案显示分为静态显示和动态显示，静态显示由于占用较多的接口，在单片机设计中常采用串行扩展来完成。该方案占用接口资源多，显示亮度有保证，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，实用于并行接口资源较少以及对显示没有要求的场合。LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，在该系统中由于单片机除了扫描AT89C51芯片外没有太多的实时测控任务，故选用动态扫描方式在6个数码管上显示当前时间。 5 键盘控制方案键盘分为独立式键盘和行列式键盘，独立式键盘接口电路配置灵活、硬件结构简单、工作可靠，但每个按键必须占用一根I/O接口线，I/O接口线浪费较大，在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息，可将按键直接在一根I/O接口线上，故只在按键