单片机应用系统与开发技术
课题名称：
数字时钟的设计与实现
班级：
学号：
姓名：
数码科技系
题目：数字时钟的设计与实现
目录
前言
一、概要设计 (6)
1、项目描述 (6)
2、功能描述 (6)
3、系统框图 (6)
硬件设计及简介
二、时钟硬件设计 (7)
1、单片机简介 (7)
2、AT89C51单片机介绍 (8)
3、AT89C51单片机原理图 (8)
4、数码管显示工作原理 (11)
5、共阳数码管的原理 (13)
6、所需元件 (13)
7、部分电路图 (14)
三、焊接 (18)
四、软件设计 (19)
1、主程序 (19)
1.1、主程序的概念 (19)
1.2、主程序流程图 (20)
2、LED显示子程序 (20)
2.1、LED显示子程序 (20)
3、键盘扫描功能设置子程序 (20)
3.1、调用键盘扫描功能时的方法..20 3.2、定时中断子程序流程图 (21)
3.3、编制程序 (21)
五、设计总结 (27)
前言
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，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，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。
时钟电路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，主要由晶振和外围电路组成，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，它通常有两种实现方法：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，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。
本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机AT89S51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。
一设计要求
一、概要设计；
1、项目描述：用六位LED数码管实现电子时钟
的功能，显示方式为时、分、秒，采用24小时计时
方式。使用按键实现时、分的调整。
2、功能描述：
1：显示时间方式：时，分，秒。
2：计时方式：24h(小时）制。
3 ：上电显示为：12--00—00
3：电子时钟的系统框图。
数码管显示电路复位、时钟等电路
图1 电子钟系统框图
二硬件设计及部分电路简介
二、时钟硬件设计；
1、单片机简介。
单片机全称为单片机微型计算机（Single Chip Microsoftcomputer)。从应用领域来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器。单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。
2、AT89C51单片机介绍。
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，
P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0 RXD （串行输入口）
P3.1 TXD （串行输出口）
P3.2 /INT0 （外部中断0）
P3.3 /INT1 （外部中断1）
P3.4 T0 （记时器0外部输入）
P3.5 T1 （记时器1外部输入）
P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3、AT89C51单片机原理图，（如图2所示）
图2 单片机
4、数码管显示方案。
动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比
例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O
口，降低了能耗
5、数码管显示工作原理；
数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。共阳型就是把多个LED 显示段的阳极接在一起，即为公共商。通常的数码管又分为8段，即8个LED显示段，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小数点位段。而多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端也会连接在一起。即，所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8 位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。
6、共阳极数码管原理图；
图3 共阳极数码管内部结构图
7、所需元件
1、8位数码管
图3 数码管2、电容、
图4 电容器3：电阻、
图5 电阻4：晶体、
图6 晶振7、部分硬件电路图，
1 、复位电路
图复位电路
1、单片机最小系统，如图所示；
图6 单片机最小系统
2、键盘扫描电路，（系统中用3个按键作为功能键，K1，K2，K3，所以采用独立式键盘结构。）
该设计只用了三个键盘，但实现的功能却是比较完善，减少了硬件资源的损耗，该键可以实现时、分、秒的调节。当按键按下第一个键(k1)松开时，则可以通过第二个按键实现小时的累加,可以通过第三个键（K3）实现小时的累减，每按一次小时加一或减一，当再次
按第一个键（K1）时，此时分钟进行闪烁，则可以进行对分钟的加、减，同样按第一个键（K1）就可以对跑秒进行调节，每按（k1）一次选中要调节的对象，按（k2）一次加一，按（k3）一次减一。达到时间调节的目的。
图7 独立按键
3、数码管扫描驱动电路，（用8个NPN型三极管来驱动8位动态数码管）
图8 三极管驱动电路
４、电子时钟的硬件电路图。
图9
三、焊接模块。
1、物品清单与元件特性
表1-1 物品清单：
元件名称规格型号单位数量
瓷片电容30P 只 2
电解电容47UF/16V 只 1
电解电容10UF/16V 只 2
电阻10kΩ只8
电阻 200Ω只8
芯片AT89S51 片 1
芯片座DIP40 只 1
无源晶振12M 只 1
4位数码管0.5寸/共阳只 2
三极管9012 个8
二极管1N4148 只 1
按键无自锁只 4
电池盒个 1
电路板9.55*5.664 CM2 1
表1-2 AT89c51功能特性：
·兼容MCS-51指令系统· 4k可反复擦写(>1000次）ISP Flash ROM
· 32个可编程I/O口· 4.0-5.5V工作电压范围
· 2个16位可编程定时/计数器·全静态工作模式：时钟频率0-33MHz
·全双工UART串行中断口线· 128x8bit内部RAM
· 5个中断源·低功耗空闲和掉电模式
焊接总结：
本次实验提供8051芯片和PNP型三极管. 焊接的时候一不小心就会犯错, ，
实际上的电路图不会和仿真软件的电路图完全一致，不过大体上还是一样的。本次焊接实际上需要比较多的电线，尤其是数码管部分，由于相邻引脚非常贴近，在焊接的时候要非常留心，谨防相邻两点短路。
1、主程序。
1·1、主程序的概念：
主程序主要是循环调用显示子程序及键盘扫描功能设置子程序，1·2、主程序流程图
开始
系统初始化
允许T0中断
调用显示子程序
调用键盘子程序
图10主程序流程图
2、LED显示子程序
2·1、码管显示的数据存放在内存单元dis[0]~dis[5]中。每一单元均为十进制BCD码。由于采用软件动态扫描方式实现数据显示的功能，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dis[0]~dis[5]某一地址中的数据，然后查的对应的显示用段码，并从p0口输出，p2口将对应的数码管选中供电，就能显示该地址单元的数据值。
3、键盘扫描功能设置子程序
3·1、调用键盘扫描功能时的方法如下：按下p1.0口按键，则进入调整时间状态，等待操作，p1.0口或p1.2口按键时，在调时间状态下可实现加1或减1的功能。
3·2、定时中断子程序流程图
开始
保护现场
中断20次？
加1S
恢复现场
课程设计 题目电子时钟的设计与实现学院自动化学院 专业电气工程及其自动化班级 姓名 指导教师 2014 年 1 月9 日
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：自动化学院 题目：电子时钟的设计与实现 初始条件： 掌握8086汇编语言程序设计方法，设计一个电子时钟，实现分、秒、时的显示与刷新功能。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1. 定义显示界面。 2. 调用系统时间，并将调用的用二进制表示的时间数转换成ASCII码，并将时间数存入内存区。 3. 将存在系统内存区的时间数用数字式或指针式钟表的形式显示出来。 4. 获取键盘的按键值，判断键值并退出系统。 5. 撰写课程设计说明书。内容包括：摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。 时间安排： 12月26日----- 12月28日查阅资料及方案设计 12月29日----- 1月2日编程 1月3日----- 1月7日调试程序 1月8日----- 1月9日撰写课程设计报告 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) 1 设计任务及要求 (2) 1.1 设计题目 (2) 1.2 设计要求 (2) 1.3 设计过程 (2) 1.4 设计目的 (2) 2 设计方案论述 (3) 2.1 设计方案概括 (3) 2.2 设计方案具体说明 (3) 2.2 设计思路介绍 (3) 3 软件设计说明 (5) 3.1. 理论知识介绍 (5) 3.1.1 DOS中断与BIOS中断的功能及调用 (5) 3.1.2 子程序的设计 (7) 3.1.3 中断概述 (7) 3.2 设计流程 (8) 3.2.1 主流程图及说明 (9) 3.2.2．显示系统时间子流程图及说明 (9) 3.3. 程序设计 (10) 3.3.1 清屏程序 (10) 3.3.2. 光标定位程序 (10) 3.3.3 多字符显示程序 (11) 3.3.4 读取键盘状态程序 (12) 3.3.5 读取键盘值程序 (12) 3.3.6 调用系统时间显示程序 (12) 3.3.7 将二进制数转换为ASCII码程序 (13) 3.4 软硬件环境要求 (14) 4 调试结果及分析 (15) 5 收获与体会 (17) 参考文献 (18) 附录：设计源程序 (19) 本科生课程设计成绩评定表 (25)
数字电子技术课程设计报告 设计题目：数字电子钟的设计 课程设计时间2011..24~2011..30 院系：XX纺织大学电子信息工程学院 班级：电气094 设计学生：杨海X爱祥 一、数电课程设计的目的： 数字电子技术课程设计是在学习完数字电子电路课程之后，按照课程教学的要求，对学生进行综合性训练的一个实践性教学环节。主要目的是培养学生综合运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力；了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力；掌握组装、调试方法。 二、设计题目及内容 、设计题目：数字电子时钟 2、内容和要求： （）时间以24 小时为一个周期； （2）显示时、分、秒；
（3）有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； （4）根据要求阅读数字时钟电路原理图，阅读教材及查找相关资料，叙述工作原理； （5）画出包含+5 伏的稳压电源在内的原理电路图，根据原理图画出对应的印刷电路图，并在图中标出元器件的符号及代码； （6）安装、焊接、连线、调试电路； （7）最后提交调试好的设计作品，撰写并提交实验、调试报告，解答思考题。 三、功能及简单工作原理数字电子钟的原理方框图 如下图（）所示。干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 秒发现一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”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”计数器的输出状态由七段显示译码器译码，通过六位LED 七段显示器显示出来。校时电路是用来对“时”“分”“秒”显示数字进行校对调整的。
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、参考文献及网站········· 九、附录·········
一．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。
目录 1.概论 (1) 2.整体设计思路 (2) 2.1硬件各部分所能完成的功能 (3) 2.2系统工作原理 (4) 2.3时钟各功能分析及图解 (4) 2.4.1电路各功能图解分析 (4) 2.4.2电路功能使用说明 (7) 3. 软件设计思路 (8) 3.1 主程序模块 (8) 3.2 数码管动态扫描模块 (9) 3.3 当前时间计时模块 (9) 3.4 闹钟输入输出模块 (10) 3.5 当前时间调整模块 (12) 3.6复位模块 (13) 4.系统的调试和性能分析 (14) 4.1系统的调试方法 (14) 4.1.1输入按键的调试 (14) 4.1.2复位电路的调试 (14) 4.1.3显示电路的调试 (14) 4.1.4整个系统的联调 (14) 4.2心得体会 (15) 参考文献 (15) 附录 (16) 附录A 系统原理图 (16) 附录B 程序源代码 (17) 电气信息学院课程设计评分表 (28)
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。
基于VHDL数字电子钟的设计与实现 摘要：本课程设计完成了数字电子钟的设计，数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，它使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点。数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所，给人们的生活带来极大的方便。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路的能力。 关键词：电子钟；门电路及单次按键；琴键开关
目录 第一章引言----------------------------------------------------------------1 1.1 课题的背景、目的------------------------------------------1 1.2 课程设计的内容------------------------------------------1 第二章EDA与VHDL简介--------------------------------------------------2 2.1 EDA的介绍---------------------------------------------2 2.2 VHDL的介绍--------------------------------------------3 2.2.1 VHDL的用途与优点-----------------------------------------------------------------3 2.2.2 VHDL的主要特点---------------------------------------------------------------------- 2.2.3 用VHDL语言开发的流程------------------------------------------------------------ 第三章数字电子钟的设计方案------------------------------------------6 3.1秒脉冲发生器--------------------------------------------7 3.2可调时钟模块--------------------------------------------8 3.3校正电路------------------------------------------------8 3.4闹铃功能------------------------------------------------10 3.5日历系统------------------------------------------------11 第四章结束语---------------------------------------------------------------13 4.1致谢----------------------------------------------------14 4.2参考文献------------------------------------------------15
单片机实训课题电子时钟 班级11电气本1班学号4110211140 姓名陈后亥 指导教师叶文通 日期2013.12.30~2014.1.3
摘要 随着时代的进步，越来越多的电子厂品趋向于低成本，高性能，耐用性好的方向发展。特别是趋向于自动化控制的方向走。89c51作为控制芯片是最好不过的选择啦。它具有强大的功能，并且简单易于操作，安全性与稳定性较高，价格便宜，适合中小型电子厂品开发中的控制器。就像我们的课程设计，基于89c51单片机的电子时钟的课程设计。 这款课程设计用到的主要材料有89c51单片机，1602液晶显示屏，矩阵键盘，以及一些电容电阻元件等等。 使用89c51作为电子时钟的控制器很简单，就是由于其经济型与稳定性和易操作性。显示电路上，选择使用1602液晶显示屏上。1602不仅操作上臂数码管简单许多，而且使用1602能在很大程度上是电路图尽量简化，便于操作与错误的检修。并且1602价格也比较便宜。 基于89c51电子时钟的设计，利用了单片机内部的一个自带定时/计数器来实现定时功能，并通过内部程序，实现对时分秒，年月日这几个输出数值的自增，并且通过编写程序，实现通过键盘控制时分秒，年月日大小的调整，这是必要的功能。最后通过1602液晶显示电路将时间显示在其上。 这样的电子时钟比较精准，其主要误差来源与晶振的误差，即使是这样，他的误差也只是微妙级别，对于日常生活中的时间计数是足够的。 关键词：89c51单片机；1602液晶显示屏；矩阵键盘；keil软件
目录摘要 1单片机简介 1.1 单片机概述 1.2 单片机基本结构 21602液晶显示屏简介 1.11602显示原理 1.21602指令集合 3 电子时钟硬件设计 3.1 功能框图 3.2 单片机复位与晶振电路 3.3 1602显示电路 3.4 总体电路设计 4 电子时钟软件设计 4.1 程序流程框图 4.2 程序源代码 参考文献 致谢
目录 1 引言 (1) 2 设计任务与要求 (2) 2.1. 设计题目 (2) 2.2. 设计要求 (2) 3 系统的功能分析与设计方案 (3) 3.1. 系统的主要功能 (3) 3.2. 系统的设计方案 (3) 3.3. 数码管显示工作原理 (4) 3.4. 电路硬件设计 (5) 3.4.1. 设计原理框图 (5) 3.4.2. 电源部分 (5) 3.4.3. 复位电路 (6) 3.4.4. 指示灯电路 (6) 3.4.5. 按键电路 (7) 3.4.6. 时钟电路 (7) 3.4.7. 驱动电路 (8) 3.4.8. 数码管连接电路 (8) 3.4.9. 主控模块AT89S52 (9) 3.4.10. 材料清单 (10) 3.4.11. 电路原理图、PCB图及实物图 (11) 3.5. 软件设计 (13) 3.5.1. 软件设计流程 (13) 3.5.2. 完整源程序 (15) 4 系统安装与调试 (21) 4.1. 硬件电路的安装 (21) 4.2. 软件调试 (21) 5 课程设计总结 (22) 参考文献 (23) 致谢 (24)
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。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。这次课程设计通过对它的学习、应用，以AT89S52芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的单片机电子时钟，包括硬件电路原理的实现方案设计、软件程序编辑的实现、电子时钟正常工作的流程、硬件的制作与软件的调试过程。电子时钟由5.0V直流电源供电，数码管能够比较准确显示时间，通过按键能够调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。 关键词：单片机；AT89S52；电子时钟；数码管；按键
基于单片机的简易电子时钟设计 一功能分析 1）．时制式为24小时制。 2）．采用LED数码管显示时、分，秒采用数字显示。 3）．具有方便的时间调校功能。 4）．计时稳定度高，可精确校正计时精度。 二总体方案设计论证比较 2.1 实现时钟计时的基本方法 利用MCS-51系列单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计数。 (1) 计数初值计算: 把定时器设为工作方式1，定时时间为50ms，则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒，而100次计数可用软件方法实现。 假设使用T/C0，方式1，50ms定时，fosc=12MHz。 则初值X满足（216-X）×1/12MHz×12μs =50000μs X=15536→0011110010110000→3CB0H (2) 采用中断方式进行溢出次数累计,计满20次为秒计时（1秒）； (3) 从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。 2.2 电子钟的时间显示 电子钟的时钟时间在六位数码管上进行显示，因此，在内部RAM中设置显示缓冲区共8个单元。 LED8 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 37H 36H 35H 34H 33H 32H 31H 30H 时十位时个位分隔分十位分个位分隔秒十位秒个位
2.3 电子钟的时间调整 电子钟设置3个按键通过程序控制来完成电子钟的时间调整。 A键调整时； B键调整分； C键复位 2.4 总体方案介绍 2.4.1 计时方案 利用AT89S51单片机内部的定时/计数器进行中断时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。 2.4.2 控制方案 AT89S51的P0口和P2口外接由八个LED数码管(LED8～LED1)构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口，P2口作八个LED数码管的位控输出线，P1口外接四个按键A、B、C构成键盘电路。 AT89S51 是一种低功耗，高性能的CMOS 8位微型计算机。它带有8K Flash 可编程和擦除的只读存储器（EPROM），该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容，片内Flash 集成在一个芯片上，可用与解决复杂的问题，且成本较低。简易电子钟的功能不复杂，采用其现有的I/O便可完成，所以本设计中采用此的设计方案。 三硬件电路设计 根据以上的电子时钟的设计要求可以分为以下的几个硬件电路模块：单片机模块、数码显示模块与按键模块，模块之间的关系图如下面得方框电路图1所示。
电子科技职业技术学院Shaanxi electronic science and technology vocational college 课程设计报告 题目基于单片机的电子时钟设计和实现 班级电子信息1507 姓名聪 指导教师聂弘颖 时间2017年10月30日
第一章系统设计要求1.1 基本功能 （1）能够显示时分秒 （2）能够调整时分秒 1.2 扩展功能 （1）能够任意设置定时时间 （2）定时时间到闹铃能够报警 （3）实现了秒表功能
第二章硬件总体设计方案 本次设计时钟电路，使用了AT89C51单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、秒，用一扬声器来进行定时提醒，同时使用C语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块：键盘、芯片、扬声器、显示屏即可满足设计要求。 2.1系统功能实现总体设计思路 此设计原理框图如图2-1所示，此电路包括以下四个部分：单片机，键盘，闹铃电路及显示电路。
图2-1 设计原理框图 经多方论证硬件我个人采用AT89C51单片机和7SED 八位共阳极数码管等来实现单片机电子时钟的功能。 详细元器件列表如表2.1所示： 表2.1 详细元器件列表 2.2各部分功能实现 （1）单片机发送的信号通过程序控制最终在数码管上显示出来。 （2）单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作。
（3）为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校正数码管上显示的时间。 （4）单片机通过控制闹铃电路来完成定时闹钟的功能。 2.3系统工作原理 设计的电路主要由四模块构成：单片机控制电路，显示电路、闹铃电路以及校正电路。 详细电路功能图如图2-2： 图2-2 详细电路功能图 本设计采用C语言程序设计，使单片机控制数码管显示时、分、秒，当秒计数计满60时就向分进位，分计数器计满60后向时计数器进位，小时计数器按“23翻0”规律计
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。
单片机课程设计报告设计题目：简易电子时钟的设计 院别： 专业班级： 学号：
姓名： 指导教师: 摘要 通过一学期单片机的学习，对其已经有了初步的了解，但是随着社会的不断发展，单片机的应用正在不断地走向深入，它特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。我们也借此课程设计的机会，对单片机有更深一步的了解与学习。 本次课程课程设计的目的是设计一个简易的电子时钟，通过一个8位共阴极数码管进行时、分、秒的显示，另外设置7个按键，一个用来调整小时，一个用来调整分钟，一个开关控制是否调整时间。 关键词：AT89C51,数码管，按键，DS1303时钟芯片
1.概述 本设计是锻炼我们的自学能力合作能力，依靠团队的力量去完成一项具体的任务系统的训练了所学知识，设计的过程必将是难忘的，这也将是大学向社会工作过度的一个重要阶段。 本阶段过后要去能够熟练的运用单片机中的计数器、定时器、中断、数码管显示等参考教材或者相关资料，采用C语言实现数字时钟功能，在数码管上实时显示，并运用Protues软件绘制电路原理图，并进行仿真验证和误差分析。 2.系统总体方案设计 2.1系统方案的确定 用6位数码管，可以显示出时、分、秒；用P2端口控制位选，由定时器进行时间的控制（秒）；当总按键按下时可以进行时间调整； 2.2方案分析 2.3系统总框图 图2.1
3.系统硬件系统设计 3.1复位电路 单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 复位电路的工作原理： 在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。单片机复位电路如下图 图3.1 3.2时钟电路 单片机运行需要时钟支持——就像计算机的CPU一样，如果没有时钟电路来产生时钟驱动单片机，那单片机就不能执行程序。 单片机可以看成是在时钟驱动下的时序逻辑电路。 以5l单片机为例随明：51单片机为l2个时钟周期执行一条指令。也就是说单片机运行一条指令，必须要用r2个时钟周期。没有这个时钟，单片机就跑不起来了，也没有办法定时和进行和时间有关的操作。 时钟电路是微型计算机的心脏，它控制着计算机的二个节奏。CPU就是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能的。51的时钟信号可以由两种方式产生：一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路，产生时钟信号：另一种为外部方式，时钟信号由外部引入。
简易电子钟的设计与仿真 一、设计要求和电路原理 1.1 设计要求 1)可以准确地显示北京时间。 2)时间显示选择24小时模式。 3)选用AT89C52单片机，将编写的程序下载到该单片机中，并能使数码管 显示。 4)采用Keil C51编译，Proteus软件进行仿真。 1.2 设计原理与思路 利用单片机的定时与中断系统功能实现电子钟的计数和调时。采用AT89C52定时中断方式实现24小时制时钟精确的计时。通过外部的12M（11.0529M）Hz 晶振产生稳定的谐振，在AT89C52的内部定时器电路实现定时，当定时器溢出时产生中断，累计定时器的定时时间达一秒时，数码管的秒显示加1，判断数码管的秒显示达60时，秒显示自动清零，分显示加1，判断分显示达60时，分显示自动清零，时显示加1，判断时显示达24时，时显示自动清零。从而实现 00：00：00—23：59：59 之间的任意时刻显示。 为了使时钟能够灵活的对时间进行调整、校对，通过增加外部的按键实现简单的复位、时调整、分调整的功能。形成一个具有复位和校时功能的简易电子时钟。 二、电子时钟设计方案 2.1电子钟设计的基本方法 2.1.1电子钟实现计时的方法 利用MCS-51系列单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计时。 (1) 计数初值计算: 把定时器T0设为工作方式2，产生0.25ms定时中断，计数溢出4000次即得时钟计时最小单位秒，而4000次计数可用软件方法实现。 假设使用T/C0，方式2，0.25ms定时，fosc=12MHz。 则初值a满足（256-a）×1/12MHz×12μs =250μs a=6 (6H) TH0=#6H; TL0=#6H (2) 采用中断方式进行溢出次数累计,计满4000次为秒计时（1秒）；
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计任务书2016/2017 学年第一学期 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 课程设计题目：数字电子钟的设计 起迄日期：2017年1月4日～2017年7月10日 课程设计地点：科学楼 指导教师：姚爱琴 2017年月日 课程设计任务书
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计开题报告2016/2017 学年第一学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号：
指导教师：姚爱琴 2017 年 1 月 6 日 中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计说明书2016/2017 学年第二学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 指导教师：姚爱琴 2017 年月日
目录 1 引言 (6) 2 数字电子钟设计方案 (6) 2.1 数字计时器的设计思想 (6) 2.2数字电路设计及元器件参数选择 (6) 2.2.2 时、分、秒计数器 (7) 2.2.3 计数显示电路 (8) 2.2.5 整点报时电路 (10) 2.2.6 总体电路 (10) 2.3 安装与调试 (11) 2.3.1 数字电子钟PCB图 (11) 3 设计单元原理说明 (11) 3.1 555定时器原理 (12) 3.2 计数器原理 (12) 3.3 译码和数码显示电路原理 (12) 3.4 校时电路原理 (12) 4 心得与体会 (12) 1 引言 数字钟是一种用数字电子技术实现时，分，秒计时的装置，具有较高的准确性和直观性等各方面的优势，而得到广泛的应用。此次设计数字电子钟是为了了解数字钟的原理，在设计数字电子钟的过程中，用数字电子技术的理论和制作实践相结合，进一步加深数字电子技术课程知识的理解和应用，同时学会使用Multisim电子设计软件。 2数字电子钟设计方案 2.1 数字计时器的设计思想 要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。 值得注意的是：任何记时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般
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编号：基础工程设计说明书 题目：LED强度可调驱动电路设计 院（系）：电子工程与自动化学院 专业：光电信息科学与工程 学生姓名：李朝庭 学号： 指导教师：彭智勇 职称：高级实验师 2017年1 月1日
摘要 目前，LED 灯的亮度可调通过有两种可行方案：第一种是通过占空比电压来输出不同的电压，从而实现亮度可调；第二种通过控制数模转换器来输出不同的电流，然后经过放大器来进行发大，从而实现输出不同的电压，来实现亮度可调。对于第一种方案，优点是设计简单，且使用的电子器件类较少，造价成本低，其集成度低，电路原理不复杂，适于现代社会发展的需求。对于第二种方案，它设计图复杂，其集成度不高，且使用了数模转换器，因此和第一种设计方案相比略高。所以本设计采用了第一种方案。本设计的结果是设计制作一种路LED光强独立可调的 led 调光电路；自动调光时可使等在熄灭、微亮、较量及最亮四种状态中不断循环；实现灯光的循环调节功能(循环时间分别为为 2s、4s、6s、8s、10s、12s)；关键词：LED；色温；RGB；驱动；调光 Abstract At the end of twentieth Century, the electronic technology has developed rapidly. In the promotion, the modern electronic products have penetrated almost all areas of the society. It has greatly promoted the development of social productive forces and the improvement of social information. Time is always so valuable to people, the work of the busy and complicated and easy to make people forget the current time. Forget to do, when it is not very important, this not hurt the important essentials. Simple electronic alarm clock is a used to after a certain period of time through the alarm sounds and wakes up the user a simple electronic circuit and is used to prevent nap sleep overdo the instrument from time to time to wake up the user's role. This system mainly consists of 555 timer square wave signal generator and the input control through the key input control of the two bit counter timing circuit can be input to the input of a time of the electronic clock, simulation and time interval can be within 99 seconds of continuous adjustable. Key words: timing circuit; 555 timer; multi harmonic oscillator; time clock 目录
电子科技职业技术学院 Shaanxi electronic science and technology vocational college 课程设计报告 题目基于单片机的电子时钟设计和实现 班级电子信息1507 姓名聪 指导教师聂弘颖 时间2017年10月30日
第一章系统设计要求1.1 基本功能 （1）能够显示时分秒 （2）能够调整时分秒 1.2 扩展功能 （1）能够任意设置定时时间 （2）定时时间到闹铃能够报警 （3）实现了秒表功能
第二章硬件总体设计方案 本次设计时钟电路，使用了AT89C51单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、秒，用一扬声器来进行定时提醒，同时使用C语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块：键盘、芯片、扬声器、显示屏即可满足设计要求。 2.1系统功能实现总体设计思路 此设计原理框图如图2-1所示，此电路包括以下四个部分：单片机，键盘，闹铃电路及显示电路。
图2-1 设计原理框图 经多方论证硬件我个人采用AT89C51单片机和7SED八位共阳极数码管等来实现单片机电子时钟的功能。 详细元器件列表如表2.1所示： 表2.1 详细元器件列表 2.2各部分功能实现 （1）单片机发送的信号通过程序控制最终在数码管上显示出来。 （2）单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正
常工作。 （3）为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校正数码管上显示的时间。 （4）单片机通过控制闹铃电路来完成定时闹钟的功能。 2.3系统工作原理 设计的电路主要由四模块构成：单片机控制电路，显示电路、闹铃电路以及校正电路。 详细电路功能图如图2-2： 图2-2 详细电路功能图 本设计采用C语言程序设计，使单片机控制数码管显示时、分、秒，当秒计数计满60时就向分进位，分计数器计
电子时钟的设计及程序 一．设计目的： 1.理解掌握定时/计数器和中断的使用方法。 2.掌握微机常用的输入输出方式及接口技术。 3.掌握一定的汇编语言知识，培养自己的动手操作能力。 4.学习程序设计的基本思路和方法。 二．程序内容： 第一部分：定义显示界面。 第二部分：调用系统时间，并将调用的用二进制表示的时间数转换成ASCII码，并将时间数存入内存区。 第三部分：将存在系统内存区的时间数用显示字符串的形式显示出来。 第四部分：获取键盘的按键值,以ESC键退出系统返回DOS。三．程序设计原理： 首先在数据段开辟一显示缓冲区，用来存储系统时间。调用DOS中断，返回系统时间，并将来返回的二进制时间转换成ASCII码，方便时间显示时的调用。分别将来小时数、分钟数、秒数存入显示缓冲区，并最终存入一结束字符号’$’。调用DOS字符串显示功能将时间显示 出来。并调用屏幕I/O中断，定位光标的开始位置，结合着将时间显示在我们预先定义好的位置上。由于获取了的系统时间不会自动刷
新，所以我们要设计成刷新的方式来不断获取系统的时间，这样就形成了会跳动的电子钟了。调用延时TIME延时中断服务程序，累加到存放秒值的寄存器DL中，并进行十进制调整。在累加的过程中，不断地对时、分、秒值进行比较，秒不能等于60，分不能等于60，时不能等于24。秒等于限制值时，则使秒值为0分值加1；分等于限制值时，则使分值为0时值加1；时等于限制值时，则使时值为0；时、分、秒值都不超过限制值时，就转显示屏输出。时间显示的刷新要配合延时程序进行，为了得到良好的显示效果，延时程序要尽量接近1秒，但又不能超过一秒，所以本程序调用了一段较精确的时间延迟程序。利用BIOSS设计窗口，选择适当的背景和前景等，使屏幕显示更加完美。程序一旦进入运行，就将不间断地在显示屏显示时间，要想程序停止运行，可同时在键盘按下ESC键返回DOS系统。四．程序流程图如下： DATA SEGMENT ；设置数据段 BUF1 DB 'THE TIME IS NOW: $' BUF5 DB ' @@@@@ ^^^^^^^ @@@@@@ $' BUF6 DB ' &&&&&& ####### &&&&&& $' BUF7 DB ' 00 >o o < 00 $' BUF8 DB ' 00 (::) 00 $' BUF9 DB ' 00 ~~ 00 $' BUF10 DB ' 00 !! 00 $' BUF3 DB 'CLASS:040402206 $' BUF4 DB 'NAME:hu ling wei $' BUF2 DB 10 DB 10 DUP(?) DATA ENDS STACK SEGMENT STACK ；设置堆栈段