基于单片机的简易电子时钟设计.doc

基于单片机的简易电子时钟设计 1 设计任务与要求 1.1 设计背景 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、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等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的。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，写程序、调试电路的能力。 单片机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。 1.2 ?课程设计目的 (1)巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力； (2)培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力； (3)过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。 1.3 设计要求 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。 2 总体方案设计 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。 3 系统硬件电路设计 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。 图1 硬件电路方框图 3.1单片机模块设计 3．1．1 芯片分析 AT89C51单片机引脚图如下： 图2 AT89C51引脚图 MCS-51单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，其各引脚功能如下： VCC：+5V电源。 VSS：接地。 RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用完成单片机的复位初始化操作。 XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时