基于单片机的多功能电子钟毕业设计.doc

前 言 电子科技日新月异，人们对现代电子设备的智能化和微型化及其精度提出了更高的要求，而单片机因其具有稳定可靠、 体积小、 价格低廉等特点，成为设计智能化仪器仪表的首选微控制器，因此本次我们没有选用传统的专用的时钟芯片，而是采用了AT89S51芯片，此款单片机可以使用软件对其进行在线编程，其灵活性和可靠性都相对提高。 通过此次实物制作,增强了我们的动手能力,把理论与实践融合在一起。同时，也进一步加深了对单片机的硬件结构的理解和巩固，编程能力也得到了提高。在此将电子钟制作过程中用到的知识进行了一些总结，并记录了遇到的问题，希望自己今后能注意。同时也希望能成为读者的参考资料，能帮助读者避免出现相同的问题，并能从中得到一些启发。 目 录 1 多功能电子表说明及总体方案介绍 1 1.1 多功能电子表计时方案 1 1.2 多功能电子表键盘/显示方案 2 2 电子钟的工作原理 4 3 多功能电子表原理框图、原理图及PCB图 5 3.1 多功能电子表原理框图 5 3.2 多功能电子表整机原理图 5 3.3 多功能电子表电路PCB图 7 4 多功能电子表元器件清单 9 5 多功能电子表单元电路工作原理及芯片 11 5.1 电源电路工作原理 11 5.2 时钟电路工作原理 11 5.3 复位电路工作原理 12 5.4 键盘电路工作原理 12 5.5 显示器工作原理 13 5.6 AT89S51芯片 17 5.7 74LS244芯片 20 5.8 S8550PNP三极管 21 5.9 四位一体数码管 23 6 单片机硬件资源分配 25 7 程序流程图 26 8 电子钟程序清单 32 9 误差分析 40 10 电子钟使用说明 43 11 设计体会 44 12 教学意见 45 13 参考资料 46 1 多功能电子表说明及总体方案介绍 本次设计电子钟系统功能简单，用单片机的最小系统就能得以实现。而单片机的最小系统设计中实际上最重要的就是对键盘/显示器接口的设计，系统不同要求就不同，接口设计也就不同。对一个键盘/显示器接口设计应从整个系统出发，综合考虑软、硬件特点。下面是本人在设计前对各种方案的考虑：方案一: 8279扩展。 该方案方框图如图1.2.1所示，8279是一种可编程的键盘/显示接口专用芯片，它含有键盘输入和显示输出两种功能，键扫描程序和动态显示程序全由8279硬件自动完成，此种方案能以比较简单的硬件 电路和较少的软件开销实现单片机与键盘、LED显示器的接口。 方案二: 8155扩展，LED动态显示。 该方案方框图如图1.2.2所示，8155是一块可编程的接口芯片，与单片机的接口非常简单，它的键盘、显示共用一个接口电路，可节省I/O口。但动态扫描方式需占用CPU较多的时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。 方案三: 串口扩展，LED静态显示。 该方案方框图如图1.2.3所示，独立式键盘配置灵活，软件结构简单，按键较多时不宜采用。静态显示占用口资源少，采用串口传输实现静态显示， LED数码管与单片机之间通过6个移位寄存器相连，显示亮度有保证，但此方案的硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，比较适用于并行口资源较少的场合。 方案四: 独立式按键，LED动态显示。 该方案方框图如图1.2.4所示，独立式按键直接与单片机I/O口相连构成键盘，每个按键不会相互影响，因本系统用到的按键比较少，采用独立式键盘不会浪费I/O口线，所以本系统采用独立式键盘。动态显示的亮度虽然不如静态显示，但其硬件电路较简单，可节省硬件成本，虽然动态扫描需占用CPU较多的时间，但本系统中的单片机没有很多实时测控任务，因此，本系统采用此种方案。 2 多功能电子表的工作原理 本设计中的电子钟的核心是AT89S51单片机，其内部带有4KB在线可编程Flash存储器的单片机，无须外扩程序存储器，硬件电路主要由四部分构成：时钟电路，复位电路，键盘以及显示电路。 时钟电路是电子表硬件电路的核心，没有时钟电路，电子表将无法正常工作计时。本系统时钟电路采用的晶振的频率为12MHz，定时器采用的是定时器0工作在方式1定时，用于实现时、分、秒的计时，定时时间为62.5ms。复位电路可使电子表恢复到初始状态。键盘可对电子表进行开启、停止，还能实现时、分、秒的显示及设定等操作。显示电路由两个共阳级4位一体LED数码管构成，它的段控端和位控端通过74LS244及其S8550PNP型号三极管与A