时钟电路设计实现.docx

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1、河南大学物理与电子学院2015级单片机课程设计论文时钟电路设计按键调整流程图按键调整流程图工作原理当用手按下一个键时，如下图，往往按键在闭合位置和断开位置之间跳几 下才稳定到闭合状态的情况；在释放一个键时，也回会出现类似的情况。这就是 抖动。抖动的持续时间随键盘材料和操作员而异，不过通常总是不大于10ms。 很容易想到，抖动问题不解决就会引起对闭合键的识别。用软件方法可以很容易 地解决抖动问题，这就是通过延迟10ms来等待抖动消失，这之后，在读入键盘 码。此次设计过程中电路的工作原理：数字电子钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时 周期为24小时，显示满刻度为2

2、3时59分59秒，另外还有校时功能。因此，一个基本的数 字钟电路主要由显示器“时”，“分”，“秒”和单片机，还有校时电路组成。8个数码管的段 选接到单片机的P0 口，位选接到单片机的P2 口。数码管按照数码管动态显示的工作原理 工作，将标准秒信号送入“秒单元”，“秒单元”采用60进制计数器，每累计60秒发出一 个“分脉冲”信号，该信号将作为“分单元”的时钟脉冲分单元”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“时单元”。“时单元”采用24 进制计时器，可实现对一天24小时的累计。显示电路将“时”、“分”、“秒”通过七段显示 器显示出来。校时电路时用来对“时”

3、、“分”、“秒”显示数字进行校对调整，按一下设置键 进入时设置，按下“ + ”时加一次，按下键，时减一次，同理，按设置键两次即进行分 调整，按下三次进行秒调整。STC89c52RC单片机介绍STC89c52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单 片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期 可以任意选择。主要特性如下： 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选 择，指令代码完全兼容传统8051. 工作电压：5. 5V3. 3V （5V单片机）/3.8V2. 0V （3V单片机）工作频率范围：040MHz,相当于

4、普通8051的080MHz,实际工作 频率可达48MHz 用户应用程序空间为8K字节片上集成512字节RAM 通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉, P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O用时，需加上拉电阻。 ISP （在系统可编程）/IAP （在应用可编程），无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3. 1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片具有EEPR0M功能 具有看门狗功能共3个16位定时器/计数器。即定时器TO、TK T2 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Dow

5、n模式可由 外部中断低电平触发中断方式唤醒通用异步串行口 （UART）,还可用定时器软件实现多个UART 工作温度范围：-40+85 （工业级）/075 （商业级）PDIP封装STC89c52RC单片机的工作模式 掉电模式：典型功耗可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原 程序空闲模式：典型功耗2mA正常工作模式：典型功耗4Ma7111A掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备 STC89c52RC引脚图T2/P1.0 T2EX/P1. 1P1. 2P1. 3 P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7RST RXD/P3. 0 TXD/P3, 1 INT0/P3, 2

6、 INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS 12 30 12 7 8 9 1 1 151X61X71X81X91XPDIP4。543 2109873 3 3 3 3 3 2 2 212VCCPO. O/ADO PO. 1/AD1 PO. 2/AD2 PO. 3/AD3 PO. 4/AD4PO. 5/AD5 PO.6/AD6 PO.7/AD7 EAALE/PROG PSENP2. 7/Al5P2. 6/Al4P2. 5/A13 P2. 4/Al2 P2. 3/A11 P2.2/A10 P2.1/A9P2. 0/A8参考文献1陈堂敏

7、.刘焕平主编.单片机原理与应用.北京:北京理工大学出版社,20072沈美明.温动蝉编著.IBM-PC汇编语言程序设计.北京:清华大学出版社，1994.3赵晓安.AT89C51单片机原理及应用.天津:天津大学出版社,2001. 34江修汗等编.计算机控制原理与应用.西安:西安电子科技大学出版社，1999.5何立民.单片机高级教程.第1版.北京：北京航空航天大学出版社，20016夏继强.单片机实验与实践教程.北京：北京航空航天大学出版社,20017李广第.单片机基础.第1版.北京：北京航空航天大学出版社，19998安德宁.单片微型计算机原理接口与应用.第1版.北京：北京邮电大学出版社，19969张

8、仰森等编微型计算机常用软硬件技术速查手册,北京：北京希望电脑公司，1994.10何立民.从Cygnal 80c51F看8位单片机开展之路.单片机与嵌入式系统应用，2002年, 第5期:P58结论在这次课程设计中，运用到了很多以前的专业知识，虽然过去从未独立应用过它们，但 在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的一大收获。另外, 要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统 的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在 设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之

9、路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就 能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很 正常德，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题 的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和 实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成 长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的 过程中发现了自己的缺乏之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，不 能灵活运用。通过这次设计，

10、我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学 会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的典范。另外，要非常感 谢我的指导老师，是她指引我克服一个由一个的困难，让我学会对困难无所畏惧，以及对问 题的一些很重要的思考方法。我学会对困难无所畏惧，以及对问题的一些很重要的思考方法。原理图元件清单名称型号原理图对应编号数量电容10uFC11瓷片电容30PC2, C32微动开关微动开关K1, K2, K3, K4, K553MM发光二极管红REDL11蜂鸣器SPEAKERLS11DC电源座子DC电源座子P11PNP三极管9012Q11电阻10KR11电阻1KR2, R3

11、2电源开关电源开关S114位数码管共阴SMG1,SMG2251单片机89C51/C52U11单片机座子40P1晶振12MHzY11排阻1K(102)排阻11其它材料USB电源线或 电池盒1万用板7*9cm1焊锡丝假设干跳线/飞线假设干PCBMG-4。 O O，、4 47课题内容本次设计的题目是：基于51单片机的电子时钟设计与制作。利用单片机的计时、校时等功能，设计并制作出一个以单片机STC89C52为 核心组件，采用数码管显示”时”分”秒”的电子时钟，要求能正常显示，并可 用按键进行调整校准以及用遥控器进行相同操作。此次设计与传统的机械表相比, 它具有走的更精准，显示更直观等特点，同时具有不同

12、的操作方式，让此次设计 更符合现代生活的需求，而且单片机的数字时钟具有编程灵活，便于功能扩充等 特点。本次设计可分为两局部：软件局部、硬件局部。硬件局部包括：STC89c52单片机模块，数码管模块，蜂鸣器模块，按键模块， 闹铃模块。通过正确连接电路以及单片机的编程来实现上述要求。软件局部的主程序包括：数码管显示程序，按键控制程序，遥控器操作程序。 使其实现时分秒正常显示，并可通过按键以及遥控器进行调试功能。功能要求1、能显示时、分、秒2、通过按键可以对电子时钟进行调整校准3、通过遥控器可对电子时钟进行调整校准4、可实现设定闹钟并报警功能5、上电后，电子钟显示“14-00-00,蜂鸣器同时发出声

13、音数字时钟方案论证与比拟在本次设计中，数字时钟是最主要的局部，根据此次设计的需要，可利用两种方 案实现。方案一：采用时钟芯片DS12887A进行控制时，由于该芯片具有完备的时钟闹钟功能， 所以可以直接用它来进行显示或设置，这样可以让软件的编程相对简单。而且为 了保证时钟在电网电压缺乏或突然断电的情况下仍能正常工作，芯片内部本身就 包含锂电池，当电网电压缺乏或者突然掉电的时候，系统会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：采用单片机本身的定时器进行计时，来实现数字时钟功能。原理为：在单片 机内部存储器设三个

14、字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结 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;假设秒值到达 60,那么将其清零，并将相应的分字节值加1；假设分值到达60,那么清零分字节，并 将时字节值加1;假设时值到达24,那么将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的 特点。但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。 而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。数码管显示方案论证与比拟方案一：采用静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发 光二极管恒定的导通或

15、截止。该方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显 示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时, 静态显示所需的I/O 口太多，造成了资源的浪费。方案二：采用动态显示。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。从节省I/O 口和降低能耗出发，本设计采用方案二。综上所诉：我们采用单片机完成数字时钟的功能，

16、采用数码管的动态显示来 完成显示局部。电子时钟的硬件设计电子时钟的组成本次设计制作的电子时钟组成局部为：STC89c52主控制模块，按键模块，复位电路, 数码管显示模块，闹铃模块。组成图如图3T所示闹铃模块11按键模块=闹铃模块11按键模块 复位电路电子时钟系统组成单片机最小系统图单片机最小系统又称为最小应用系统，即用最少的元器件组成单片机可以工作的系统。 一般应包括：电源、单片机、晶振电路、复位电路等。如图3-2所示为单片机最 小系统图。U1MALIXT/M-2RSTPSEN ALE EA数码管显示模块RP268PO.D/OI P0.1/AD1 P0.2/2 P0.3/C3P0.4/W P0

17、.5/A55 P0.6/6 P0.7/ATP2.D/jC8P2.13GP2.2/A10P2.3/A11P2.4ZA12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15单片机最小系统图9RESPACKSA2124252627283433323g383735S1 更 $3S4至S6 $7S8数码管显示模块如下图，在这次的设计中，数码管接在单片机的P0和P2 口，P0控制段选信号，P2 控制位选信号。通过位选信号依次点亮各个数码管，由于人眼有视觉暂留的特性， 因此如果第一个数码管灭和第二个数码管亮之间的时间足够短，人眼是感觉不出 数码管的变化的。闹铃局部闹铃如下列图3-5所示，主要由8550三极管和

18、蜂鸣器构成，可通过手动设置 来实现闹铃功能。VCCb_l/Q2855OLS2_L SPEAK图3-5闹铃图按键模块如图3-6所示，本次设计是采用四个独立式按键，分别为“时间设置”键, “闹钟设置”键，“ + ”键，”键，通过这四个按键来调整电子时钟的时间显“时间设置” “闹钟设置“ + ”电子时钟的软件设计本次设计主要是对单片机，数码管，红外遥控器，按键和闹铃局部进行编写 的。电子时钟程序流程框图系统程序流程框图本次的设计主程序是根据每个模块的特性来进行编写，先对各个模块进行初 始化，然后再按照各自不同来分模块编写，最后得出总的流程图。进入程序后，先将单片机，数码管，按键等进行初始化，数码管显示固定数 值“14-00-00”，程序开始等待按键按下，当有按键按下，单片机检测一次，确 定按下，单片机调用程序，同时数码管刷新一次，显示当前操作结果。完后，程 序返回按键等待，如此循环执行。