物理机电学院课程设计报告
课程名称：单片机课程设计
系部：电子与电气工程系
专业班级：
学生姓名：
指导教师：
完成时间：2009年5月22日
报告成绩：
摘要：数字电子时钟电路设计系统，以AT89C51单片机为控制核心，由键盘显示、定时闹铃、LED共阴极数码管和LED灯显示等功能模块组成。基于
题目基本要求，本系统对时间显示和定时报警进行了重点设计。本系统大
部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件
来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现
了要求的基本功能,而且有一定的创新功能。
关键字：单片机AT89C51 共阴极LED数码显示器
Abstract This digital electronic clock circuit design system ,based
on chip microcomputer AT89C51,is composed by the following functional modules : keyboard displaying , timing alarmg. common cathode LED digital tube，LED lights display,and so on.
According to the basic requirements of the subject ,the system stresses on the realization of Time display and regularly report to the police. The design achieved all the required basic technical indexes. Furthermore , adopting the idea of hardware-to-software, most of those functions are realized by softwares, which makes the electrocircuit more concise and the system more stable.
Key words:chip microcomputer AT89C51
Common cathode LED digital display
目录
一、前言........................................................ . (1)
二、总体方案设计 (1)
三、系统硬件设计 (2)
（1）输入部分............................................... ........ (2)
1 电源模块 (2)
2 按键模块 (5)
（2）输出部分............................................... .. (3)
1 显示模块 (3)
2 闹铃模块 (4)
3 LED灯显示模块 (4)
（3）电路相关参数 (4)
1 LED数码显示器 (4)
2 集成器件CD4511 (5)
3 集成器件74LS138……………………………………………………. .5
四、系统软件设计 (6)
主程序流程图 (7)
五、系统调试 (9)
1 系统功能 (9)
2 时钟精度分析………………………………………………………... .9
六、系统设计总结 (9)
七、参考文献 (10)
附录 (11)
1)系统原理图 (11)
2)系统实物图 (12)
3)系统PCB图……………………………………………................................... .12
4)源程序…………………………………………………..................................... .13
一、前言
本文通过对一个能实现按键开关可调整时、分、秒，且具有加密功能、定
时报警的24小时制的时间系统的设计学习，详细介绍了51单片机应用中的定时
中断原理、数码管显示原理、动态扫描显示原理等，进一步学习、应用单片机C
语言系统的实现了各种功能。从而使自身明白使用单片机汇编语言和C语言之间
的效率、整体性问题。系统由AT89C51、独立式按键、二极管、LED数码管、蜂
鸣器等部分构成，能实现24小时制时、分、秒的时钟显示，能实现时钟简单的
加密功能。同时也可进行时、分、秒的校准、定时报警和LED二极管流水灯显示。
本系统主要是和实际生活的数字钟结合起来，可用1功能键进行加密，进
入时间校准等。可用3个带有不同按键分别对时钟的时、分、秒进行校准。每个
按键伴有不同的声响以示区别。
文章后附有本次课程设计系统电路原理图及源程序，以供读者参考。二、总体方案设计
因为手头有SP01A学习板，所以想通过SP01A学习板实现该设计，如果有时间，再自行设计PCB，制作出来。
本次设计根据实验要求设计数字时钟。可利用如下两种方案实现。
方案一：本方案采用美国DALLAS公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片主要特点是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。其内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。
方案二：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息，并通过程序控制扫描输出显示数据。利用定时器0与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点，但当单片机不上电，程序将不执行。且由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。
鉴于以上两种方案，虽然时钟芯片DS1302具有更多的优点，由于实验硬件的因素，现有的硬件缺少DS1302,为不影响实验进度，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。
根据题目要求设计的总体框图，如图1 —1所示：
