基于51单片机的电子时钟设计

基于51单片机的多功能电子钟设计

1. 本文概述

随着现代科技的发展，电子时钟已成为日常生活中不可或缺的一部分。本文旨在介绍一种基于51单片机的多功能电子钟的设计与实现。51单片机因其结构简单、成本低廉、易于编程等特点，在工业控制和教学实验中得到了广泛应用。本文将重点阐述如何利用51单片机的这些特性来设计和实现一个具有基本时间显示、闹钟设定、温度显示等功能的电子钟。

本文的结构安排如下：将详细介绍51单片机的基本原理和特点，为后续的设计提供理论基础。接着，将分析电子钟的功能需求，包括时间显示、闹钟设定、温度显示等，并基于这些需求进行系统设计。将详细讨论电子钟的硬件设计，包括51单片机的选型、时钟电路、显示电路、温度传感器电路等。软件设计部分将介绍如何通过编程实现电子钟的各项功能，包括时间管理、闹钟控制、温度读取等。

本文将通过实验验证所设计的电子钟的功能和性能，并对实验结果进行分析讨论。通过本文的研究，旨在为电子钟的设计提供一种实用、经济、可靠的方法，同时也为51单片机的应用提供一个新的实践案例。 2. 51单片机概述

51单片机，作为一种经典的微控制器，因其高性能、低功耗和易编程的特性而被广泛应用于工业控制、智能仪器和家用电器等领域。它基于Intel 8051微处理器的架构，具备基本的算术逻辑单元（ALU）、程序计数器（PC）、累加器（ACC）和寄存器组等核心部件。51单片机的核心是其8位CPU，能够处理8位数据和执行相应的指令集。

51单片机的内部结构主要包括中央处理单元（CPU）、存储器、定时器计数器、并行IO口、串行通信口等。其存储器分为程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。程序存储器通常用于存放程序代码，而数据存储器则用于存放运行中的数据和临时变量。51单片机还包含特殊功能寄存器（SFR），用于控制IO端口、定时器计数器和串行通信等。

51单片机的工作原理基于冯诺伊曼体系结构，即程序指令和数据存储在同一块存储器中，通过总线系统进行传输。CPU根据程序计数器指向的地址，从程序存储器中取出指令，解码并执行。执行过程中，数据通过内部总线在各个寄存器、存储器和IO口之间传输。

基于51的电⼦闹钟设计报告（附原理图、PCB图、程序）

成都信息⼯程学院

第五届嵌⼊式创新技术⼤赛

基于MCS51的智能电⼦闹钟

设计报告

姓名

学院班级

实物图

⽬录1.电⼦时钟的设计原理和⽅法 (1)

1.1设计原理 (1)

1.2 硬件电路的设计 (1)

1.2.1 STC89C51RC简介 (1)

1.2.2 键盘电路的设计 (2)

1.2.3蜂鸣器驱动电路 (3)

1.2.4 数码管驱动电路 (3)

1.2.5 电源电路 (4)

1.3软件部分的设计 (4)

1.3.1主程序部分的设计 (4)

1.3.2中断计时器及时间进位 (5)

1.3.3 闹钟⼦函数 (7)

1.3.4 按键扫描 (8)

1.3.5 时钟闹钟设置 (9)1.3.6 显⽰数字函数 (10)

1.3.7 显⽰界⾯函数 (10)

1.3.8 闹钟记录及读取 (11)

2.硬件调试 (13)

附录A:电路原理图 (15)

附录B:电路PCB图 (16)

附录C:源程序 (17)1.电⼦时钟的设计原理和⽅法

1.1设计原理

系统框图1.2硬件电路的设计

1.2.1 STC89C51RC简介

STC89C52R C

STC89C51RC是⼀种带8K闪烁可编程可擦除只读存储器

（FPETOM-FlashProgrammabalandErasableReadOnlyMemory ）的低电压、⾼性能CMOS8位微型处理器，即单⽚机芯⽚。单⽚机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次，内部FLASH 擦写次数为100000次以上。该芯⽚使⽤⾼密度⾮易失存储制造技术，与⼯业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器集成在单个芯⽚中，使得STC89C51RC 成为了⼀种性价⽐极⾼的微型处理器芯⽚，在许多电路设计中都得到了应⽤。

STC89C51RC 单⽚机特点：⼯作电压：5.5V-3.4V ⼯作频率：0-40MHz ⽤户应⽤程序空间：8K ⽚上集成128*8RAMISP （在系统可编程）/IAP （在应⽤可编程），⽆需专⽤编程器/仿真器可通过串⼝（P3.0/P3.1）直接下载⽤户程序EEPROM 功能共3个16位定时器/计数器，其中定时0还可以当成2个8位定时器使⽤外部中断4路通⽤异步串⾏⼝（UART ），还可⽤定时器软件实现多个UART ⼯作温度范围：0-75℃引脚说明：VCC:供电电压 GND ：接地

沈阳理工大学学士学位论文

I 摘 要

随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们对物质上的需求有了进一步的提高，平时的生活用品都要向着更方便，更人性化的方向发展。时钟作为人们日常生活中的必备用品大家已经很习惯了,但是一个由P89C51rd2单片机控制的带有密码的时钟却可以给您的生活带来不可想象的变化。本文就密码时钟做了详细的介绍和说明。重点论述了以PHILIPS 8位单片机P89C51rd2为核心的软件硬件设计原理，并给出了硬件原理图和软件设计流程。

本系统划分为三个功能部分：输入部分（键盘），处理部分（P89C51rd2及驱动电路），显示部分（数码管），其中处理部分为整个系统的核心，通过P89C51rd2接收到键盘输入的信息后经过处理后调用74LS138和74LS47来驱动数码管显示相关的信息，同时本文也给出了相应软件的设计和程序代码 。以及开发调试C51程序的软件Keil的使用方法和调试过程。

该系统在实验室条件下调试成功，证明了设计思想和开发技术的正确。

关键词：密码时钟；键盘；数码管；Keil；单片机；

沈阳理工大学学士学位论文

II

Abstract

Along with society's development,People living standard enhancement.On

people's had the further enhancement to material demand, and the usual daily

necessities all must turn towards conveniently,the user friendly direction develops.

The clock took in the people’s daily life necessary thing ,everybody was already used

to it.But controls by the P89C51rd2 monolithic integrated circuit has the password

电子时钟

课程设计报告内容：

1、设计思路：

1.1根据所需实现的功能画出程序流程图，如3.5所示。

1.2将电路按照3.6原理图焊接起来，定义开关K1，K2，K3分别接单片机的P3.2,P3.2，P3.5引脚。

1.3用软件延时对K1，K2，K3进行两级防抖。启动系统，中断初始化，定时器0只用来做计时，定时器1根据需要可选择进入定时模式或者计数模式。外部中断1,2用来等待外部按键的按下。

1.4当先按下K1时，进入外部中断0，主函数调用时间显示函数，定时器1处于计数工作模式，num=num+1，num为1时按K2，K3对小时进行加减来调整小时位，num=2按K2，K3对分进行调整，当num=3按K2，K3对秒进行调整，当num=4时就对num进行清零，跳出时间调节。

1.5当先按下K2时，进入外部中断1，cmd=cmd+1,主函数调用秒表显示函数，进入秒表状态，此时将定时器1的工作模式改为计时，使其每10ms进行一次中断，并设定当cmd位偶数时进行秒表计时，当cmd为奇数时停止秒表计时。K1用来对秒表进行清零，在秒表处于00-00-00状态时,按K1退出秒表，进入时间显示状态。

方案设计与论证：

单片机模块 驱动模块 按键模块 LED显示模块 电源模块

图1 系统整体框图

整个系统用单片机作为中央控制器，由单片机执行采集芯片内部时钟信号，时钟信号通过单片机I/O口传给单片机，单片机模块控制驱动模块驱动显示模块，通过显示模块来实现信号的输出、LED的显示及相关的控制功能。系统设有按键模块用于对时间进行调整及扩展多个小键盘。

2.1数码管显示选择方案

方案一：静态显示。静态显示，即当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或截止。该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。静态显示时较小电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但因当所需显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口数较大，造成资源的浪费。