基于单片机的数字钟设计资料

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。

单片机实验报告数字时钟设计报告一、实验目的本次单片机实验的目的是设计并实现一个基于单片机的数字时钟。

通过该实验，深入了解单片机的工作原理和编程方法，掌握定时器、中断、数码管显示等功能的应用，提高综合运用知识解决实际问题的能力。

二、实验原理1、单片机选择本次实验选用了常见的 51 系列单片机，如 STC89C52。

它具有丰富的资源和易于编程的特点，能够满足数字时钟的设计需求。

2、时钟计时原理数字时钟的核心是准确的计时功能。

通过单片机内部的定时器，设定合适的定时时间间隔，不断累加计时变量，实现秒、分、时的计时。

3、数码管显示原理采用共阳或共阴数码管来显示时间数字。

通过单片机的 I/O 口控制数码管的段选和位选信号，使数码管显示相应的数字。

4、按键控制原理设置按键用于调整时间。

通过检测按键的按下状态，进入相应的时间调整模式。

三、实验设备与材料1、单片机开发板2、数码管3、按键4、杜邦线若干5、电脑及编程软件（如 Keil）四、实验步骤1、硬件连接将数码管、按键与单片机开发板的相应引脚通过杜邦线连接起来。

确保连接正确可靠，避免短路或断路。

2、软件编程（1）初始化单片机的定时器、中断、I/O 口等。

（2）编写定时器中断服务程序，实现秒的计时。

（3）设计计时算法，将秒转换为分、时，并进行进位处理。

（4）编写数码管显示程序，将时间数据转换为数码管的段选和位选信号进行显示。

（5）添加按键检测程序，实现时间的调整功能。

3、编译与下载使用编程软件将编写好的程序编译生成可执行文件，并下载到单片机中进行运行测试。

五、程序设计以下是本次数字时钟设计的主要程序代码片段：｀｀｀cinclude ＜reg52h>／／定义数码管段选码unsigned char code SEG_CODE ＝｛0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90}；／／定义数码管位选码unsigned char code BIT_CODE ＝｛0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10,0x20, 0x40, 0x80}；／／定义时间变量unsigned int second ＝ 0, minute ＝ 0, hour ＝ 0;／／定时器初始化函数void Timer_Init(）｛TMOD ＝ 0x01; ／／定时器 0 工作在方式 1 TH0 ＝（65536 50000) ／ 256; ／／定时 50ms TL0 ＝（65536 50000) ％ 256;EA ＝ 1; ／／开总中断ET0 ＝ 1; ／／开定时器 0 中断TR0 ＝ 1; ／／启动定时器 0｝／／定时器 0 中断服务函数void Timer0_ISR(） interrupt 1｛TH0 ＝（65536 50000) ／ 256;TL0 ＝（65536 50000) ％ 256;second+＋；if （second ＝＝ 60)｛second ＝ 0;minute+＋；if （minute ＝＝ 60)｛minute ＝ 0;hour+＋；if （hour ＝＝ 24)｛hour ＝ 0;｝｝｝｝／／数码管显示函数void Display(）｛unsigned char i;for （i ＝ 0; i ＜ 8; i+＋）P2 ＝ BIT_CODEi;if （i ＝＝ 0)｛P0 ＝ SEG_CODEhour ／ 10;｝else if （i ＝＝ 1)｛P0 ＝ SEG_CODEhour ％ 10;｝else if （i ＝＝ 2)｛P0 ＝ 0xBF; ／／显示“”｝else if （i ＝＝ 3)｛P0 ＝ SEG_CODEminute ／ 10;else if （i ＝＝ 4)｛P0 ＝ SEG_CODEminute ％ 10;｝else if （i ＝＝ 5)｛P0 ＝ 0xBF; ／／显示“”｝else if （i ＝＝ 6)｛P0 ＝ SEG_CODEsecond ／ 10;｝else if （i ＝＝ 7)｛P0 ＝ SEG_CODEsecond ％ 10;｝delay_ms(1)；／／适当延时，防止闪烁｝｝／／主函数void main(）｛Timer_Init(）；while （1)｛Display(）；｝｝｀｀｀六、实验结果与分析1、实验结果将程序下载到单片机后，数字时钟能够正常运行，准确显示时、分、秒，并且通过按键可以进行时间的调整。

目录一前言 (1)1.1数字电子钟的意义1.2数字电子钟的应用二总体方案设计 (1)三系统硬件设计 (2)6单片机最小系统1.I/O 地址分配2.复位电路3 时钟电路4 按键电路5 显示电路四系统软件设计 (6)1 软件程序内容2 软件流程图五系统调试 (9)1 系统功能 (9)2.软件调试问题及解决六设计总结 (9)附录 (11)1)系统原理图 (11)2)系统仿真图源程序 (13)一前言1.1数字电子钟的意义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。

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。

1.2数字电子钟的应用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及自动控制的领域。

二总体方案设计数字钟在日常生活中最常见, 应用也最广泛。

本文主要就是设计一款数字钟, 以89C52单片机为核心, 配备液晶显示模块、时钟芯片、等功能模块。

数字钟采用24小时制方式显示时间, 定时信息以及年月日显示等功能。

多功能电子数字钟设计数字钟在日常生活中最常见, 应用也最广泛。

本文主要就是设计一款数字钟, 以89C52单片机为核心, 配备液晶显示模块、时钟芯片、等功能模块。

数字钟采用24小时制方式显示时间, 定时信息以及年月日显示等功能。

文章的核心主要从硬件设计和软件编程两个大的方面。

硬件电路设计主要包括中央处理单元电路、时钟电路、人机接口电路、信号处理电路、执行电路等几部分组成。

软件用C语言来实现, 主要包括主程序、键盘扫描子程序、时间设置子程序等软件模块。

关键词单片机液晶显示器模块数字钟一硬件电路设计及描述；1.MCS-51单片机单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。

这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。

8051单片机的结构特点有以下几点: 8位CPU；片内振荡器及时钟电路； 32根I/O线；外部存储器ROM和RAM；寻址范围各64KB；两个16位的定时器/计数器； 5个中断源, 2个中断优先级；全双工串行口。

定时器/计数器8051内部有两个16位可编程定时器/计数器, 记为T0和T1。

16位是指他们都是由16个触发器构成, 故最大计数模值为2 -1。

可编程是指他们的工作方式由指令来设定, 或者当计数器来用, 或者当定时起来用, 并且计数（定时）的范围也可以由指令来设置。

这种控制功能是通过定时器方式控制寄存器TMOD来完成的。

在定时工作时, 时钟由单片机内部提供, 即系统时钟经过12分频后作为定时器的时钟。

技术工作时, 时钟脉冲由TO和T1输入。

中断系统8051的中断系统允许接受五个独立的中断源, 即两个外部中断申请, 两个定时器/计数器中断以及一个串行口中断。

外部中断申请通过INTO和INT1（即P3.2和P3.3）输入, 输入方式可以使电平触发（低电平有效）, 也可以使边沿触发（下降沿有效）。

2.8051的芯片引脚如图1-2所示VCC: 供电电压。

基于单片机的数字钟设计The design of digital clock based on signal-chipcomputer摘要基于单片机的定时和控制装置在许多行业有着广泛的应用，而数字钟是其中最基本的，也是最具有代表性的一个例子。

在基于单片机系统的数字钟电路中，除了基本的单片机系统和外围电路外，还需要外部的控制和显示装置。

本电路主要以单片机AT89S52为核心而设计的，通过单片机对信息的分析与处理，控制外围设备。

系统由复位模块、时钟模块、温度模块、音乐模块、光识模块及显示模块共六个模块组成，后来在时钟模块的基础上又加载了日历、星期的模块。

本设计以单片机AT89S52为切入点，通过使用AT89S52的内部的可编程定时器/计数器，结合对外接晶振的调节来确定一个合适的振荡周期，从而确定出内部的机器周期。

再通过对内部中断程序的设置来设计出时钟程序，即设计出了电子时钟的核心。

然后在核心电路的基础上设计出了相应的扩展电路，使本设计更加实用。

关键词：单片机；数码显示；温度传感器ABSTRACTThe timer equipment using micro controller unit is applied in many trades, the digital clock is the most fundamental example among them, and it is also a most typical example.In digital clock circuit based micro controller unit system, there are the external controlling and display device besides the fundamental monolithic machine system and the outer-ring circuit. The key of the circuit in this design is AT89S52, using the micro control system to process information to control the outer-ring circuit. The system is made up of circuit, clock circuit, music circuit, temperature circuit, and shine circuit. Date and week modul is the external part.This design focuses on monolithic integrated circuit AT89S52. Using AT89S52, which has the interior programmable timer/counter, the union foreign meets the crystal oscillator the adjustment to determine an appropriate duration of oscillation, thus determines theinterior the cycle of the system. And designing the internal interrupt procedure establishment to design the clock procedure, namely designed the core of electronic clock. Then design the expanded electric circuit to let this design more practical.Key Words：Micro control unit; LED shows; Sensor of temperature目录1. 引言 (1)2. 关于单片机 (3)2.1单片机的发展 (3)2.2 单片机的开发背景 (5)2.2 单片机的开发背景 (6)2.3 AT89S52单片机 (7)2.3.1 AT89S52单片机引脚功能 (8)2.3.2 AT89S52单片机硬件结构的特点 (9)2.3.3 AT89S52单片机的硬件原理 (11)3. 方案设计与论证 (13)4. 系统总体结构框图 (14)5. 系统的硬件设计 (14)5.1 显示部分电路的设计 (14)5.1.1 LED数码显示管的基本原理 (14)5.1.2 数码管显示模块分析 (15)5.1.3 LED显示电路 (16)5.2 控制部分电路的设计 (16)5.2.1 时钟模块 (16)5.2.2 温度模块 (16)5.2.3 音乐模块 (17)5.2.4 复位模块 (17)5.2.5 光识模块 (18)6. 系统的软件设计 (19)6.1 各模块的程序设计 (19)6.1.1 计时程序 (19)6.1.2 定时闹钟程序 (19)6.1.3 温度程序 (19)6.2 系统程序设计的总体框图 (20)7. 系统电路的制作与调试 (21)7.1 电路硬件焊接制作 (21)7.2 调试的主要方法 (21)7.3 系统调试 (21)7.3.1硬件调试 (21)7.3.2软件调试 (21)7.3.3联机调试 (22)7.3.4调试中遇到的问题及解决方法 (22)结论 (24)参考文献 (25)附录1 数字钟电路图 (27)附录2 程序清单 (28)附录3 英文资料 (65)附录4 英文资料翻译 (75)致谢 (83)1. 引言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。

单片机课程设计报告基于单片机的数字时钟姓名：班级：学号：一、前言利用实验板上的4个LED数码管，设计带有闹铃、秒表功能的数字时钟。

功能要求：a)计时并显示（LED）。

由于实验板上只有4位数码管，可设计成显示“时分”和显示“分秒”并可切换。

b)时间调整功能。

利用4个独立按钮，实现时钟调整功能。

这4个按钮的功能为工作模式切换按钮（MODE），数字加（INC），数字减（DEC）和数字移位（SHITF）。

c)定闹功能。

利用4个独立按钮设定闹钟时间，时间到以蜂鸣器响、继电器动作作为闹铃。

d)秒表功能。

最小时间单位0.01秒。

二、硬件原理分析1.电源部分电源部份采用两种输入接口（如上图）。

a)外电源供电，采用2.1电源座，可接入电源DC5V，经单向保护D1接入开关S1。

b)USB供电，USB供电口输入电源也经D1单向保护，送到开关S1。

注：两路电源输入是并连的，因此只选择一路就可以了，以免出问题。

S1为板子工作电源开关，按下后接通电源，提供VCC给板子各功能电路。

电路采用两个滤波电容，给板子一个更加稳定的工作电源。

LED为电源的指示灯，通电后LED灯亮。

2.蜂鸣器蜂鸣器分为有源和无源两种，有源即两引脚有一个直流电源就可以长鸣，无源则需要一个1K左右的脉冲才可以蜂鸣，因此对于按键的提示音及报警蜂鸣使用有源来得方便。

有源也可以当无源使用，而无源则不能当有源使用，当然用有源蜂鸣器作音乐发声会失真厉害。

如上图：单片机P15输出高低电平经R21连接三极管B极，控制三极管的导通与截止，从而控制蜂鸣器的工作。

低电平时三极管导通，蜂鸣器得电蜂鸣，高电平时三极管截止，蜂鸣器失电关闭蜂鸣。

电路使用一个四位共阳型数码管，四个公共阳级由三极管放大电流来驱动，三极管由P10-P13控制开与关。

数码管的阴级由P0口经过电阻限流连接。

例如，要十位的数码管工作，P12输出0，使三极管Q12导通，8脚得电，当P0口相应位有输出0时，点亮相应的LED灯组合各种字符数字。

一、概述现代社会，时间被视为人们生活的重要组成部分。

而数字钟作为时间的一种展现形式，已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

基于单片机的多功能数字钟设计，将为人们提供更加准确、便捷、多功能的时间展现方式，满足人们对时间的精准要求，同时也为人们的生活带来更多便利。

二、设计目标1. 实现精准的时间显示功能，包括时、分、秒的显示；2. 实现对日期的显示，包括年、月、日的显示；3. 实现多种报时功能，如定时报时、闹钟报时等；4. 实现多种显示效果，如渐变显示、闪烁显示等；5. 实现对时间的调整功能，包括校时、调整日期等；6. 实现对亮度的调节功能，适应不同环境下的使用需求。

三、设计思路1. 硬件设计1.1 硬件采用单片机作为核心控制器，通过外部晶振提供时钟信号；1.2 采用数码管作为显示设备，通过单片机控制数码管进行时间、日期的显示；1.3 通过按钮、旋钮等输入设备，实现时间调节、报时设置等操作；1.4 通过EEPROM等存储设备，实现时间、设置的存储和读取功能；1.5 通过光敏电阻等光敏传感器，实现对环境光强的检测，调节数码管显示亮度。

2. 软件设计2.1 设计合理的时钟系统，确保时间的准确显示；2.2 设计报时功能模块，实现定时报时、闹钟报时等功能；2.3 设计显示控制模块，实现数字、日期的显示效果控制；2.4 设计操作响应模块，实现对按钮、旋钮等输入设备的操作响应；2.5 设计存储管理模块，实现时间、设置数据的存储和读取功能；2.6 设计光敏控制模块，实现对数码管显示亮度的实时调节。

四、实现方法1. 硬件设计1.1 选择合适的单片机作为核心控制器，根据需要进行外围电路的设计；1.2 选择合适的数码管作为显示设备，设计驱动电路以及显示控制电路；1.3 选择合适的按钮、旋钮等输入设备，设计输入电路以及操作响应电路；1.4 选择合适的EEPROM芯片，设计存储管理电路实现数据的存储和读取；1.5 选择合适的光敏电阻或光敏二极管，设计光敏控制电路实现显示亮度的调节。

一．基于52单片机制作的数字钟1.设计任务⑴时间显示: 上电后,系统自动进入时钟显示,从00:00:00开始计时,此时可以设定当前时间.⑵时间调整：按下k1，k2，k3键可以顺序设置秒、分、时,并在相应数码管上显示设置值,直至6位设置完毕。

2.系统基本方案选择和论证本时钟的设计具体有两种方法。

一是通过单纯的数字电路来实现；二是使用单片机来控制实现。

本次设计选取了较为简单的单片机控制；而选择这一方法后还要进行各个芯片的选择。

以下是我在这次设计中所用的方案。

2.1 芯片的选择方案一：采用AT89C51芯片，其为高性能CMOS 8位单片机，该芯片内含有4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）、 32位可编程I/O口线、2个16位定时/计数器、6个中断源、可编程串行UART通道及低功耗空闲和掉电模式，但是由于AT89C51芯片可擦写的空间不够大，且中断源提供的较小，为防止运行过程中出现不必要的问题，我们不选用AT89C51。

方案二:采用AT89C52芯片，它除了具备AT89C51的所有功能与部件外，其最大的优势就是AT89C52提供了8K字节可擦写Flash闪速存储器空间、8个中断源、及256*8字节内部存储器（RAM），解决了我们对可反复擦写的Flash闪速存储器空间大小与中断源的不够问题的担心。

2.2显示模块选择方案和论证方案一：采用LCD，电路比较简单，且在软件设计上也相对简单，具有低功耗功能。

价格贵。

方案二：采用LED数码管显示，显示较为清楚。

价格便宜。

所以本方案采用LED数码管显示。

2.3 时钟信号的选择方案和论证直接采用单片机定时计数器提供的秒信号，使用程序实现年、月、日、周、时、分、秒计数。

采用此种方案可减少芯片的使用，节约成本，实现的时间误差较小。

2.4 电路设计最终方案决定综上各方案所述,对此次数字时钟的方案选定为: 采用AT89C52作为主控制系统; 并由其定时计数器提供时钟; LED作为显示电路来实现功能。

单片机数字钟课程设计单片机数字钟课程设计1. 硬件设计：- 使用单片机控制数字钟的显示和时间的设置功能，在电路板上连接LED数码管用于显示时间。

- 使用实时时钟芯片或者外部晶振作为时钟源，确保时间的准确性。

- 设置按键用于调整时间，包括小时、分钟和秒钟。

2. 功能设计：- 初始化功能：启动时将时间设置为00:00:00。

- 显示功能：将当前时间显示在LED数码管上，包括小时、分钟和秒钟。

- 调整时间功能：按下相应的按键，可以调整小时、分钟和秒钟，同时更新LED数码管上的显示。

- 闹钟功能：设置一个闹钟时间，并在闹钟时间到达时发出声音或者闪烁LED灯提示。

3. 软件设计：- 使用C语言编写单片机的程序，通过编程控制数码管的显示和按键的响应。

- 在程序中使用定时器中断来更新时间的显示，确保时间的准确性。

- 使用按键中断来响应按键的操作，包括调整时间和设置闹钟功能。

4. 测试与调试：- 在编写完程序后，进行测试和调试，确保各项功能的正常运行。

- 使用示波器等工具来监测时钟信号和按键信号的波形，确保硬件连接的正确性。

- 运行程序并观察LED数码管的显示，以及按键的响应情况，进行功能的验证。

5. 效果展示：- 在完成测试和调试后，将数字钟的效果展示给他人，包括时间的显示和调整、闹钟的设置和响应等功能。

- 可以将数字钟制作成实物展示，方便他人观看和操作，也可以进行演示和讲解，介绍数字钟的工作原理和设计思路。

整个单片机数字钟的课程设计过程包括硬件设计、功能设计、软件设计、测试与调试以及效果展示。

通过这个设计项目，可以锻炼学生的硬件和软件设计能力，提高他们对单片机原理和应用的理解和掌握程度。

单片机课程设计题目名称：基于单片机的数字钟的设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：单片机系统课程设计课程设计名称：基于单片机的数字钟的设计专业班级：学生姓名学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：单片机系统课程设计任务书目录一、设计课题任务 (1)1.1设计题目 (1)1.2 功能要求说明 (1)1.3 总体方案介绍及工作原理 (1)二、硬件系统的设计 (2)2.1 系统各功能模块介绍 (2)2.1.1 AT89C52控制模块 (2)2.1.2复位信号及其产生 (3)2.1.3时钟电路 (3)2.1.4MAX232 (4)2.1.5时钟电路DS1302 (5)2.1.6键盘功能模块 (7)2.1.7数码管显示模块 (7)2.1.5 二极管显示模块 (7)2.2 系统电路图 (8)2.3 系统的元器件清单 (8)三、软件系统的设计 (8)3.1使用单片机资源介绍 (8)3.2 软件系统各功能模块介绍 (9)3.2.1 独立式键盘模块 (9)3.2.2 数码管显示模块 (9)3.2.3 整点提示，半整点提示 (9)3.3 软件系统程序流程框图 (10)四、软件系统的程序 (11)六、参考文献 (21)附录： (1)基于单片机的数字钟的设计摘要：AT89C52单片机是一款应用广泛、功能强大的八位单片机。

本设计是由单片机AT89C52作为核心，通过单片机使电子钟具有调节显示时分秒的功能，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、显示电子钟直观、无机械传动装置等优点。

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。

K1用来切换时间日期；K3用来循环调节时间的小时；K5用来循环调节时间的分钟；K2调节年、增大；K4调节年、减小；K6用来循环调节月；K8用来循环调节日期，以便对时钟进行校对。

关键词：电子钟单片机时间日期可调一、设计课题任务1.1设计题目设计一个可调的电子钟。