经典单片机多功能音乐闹钟课程设计报告讲解.doc

计算机控制技术 题目：单片机电子钟设计 学 院 电子信息工程学院 学科门类 工 学 专 业 电气工程及其自动化 学 号 1208441107 姓 名 范明明 2015年12月29日 数字钟的简介 单片机系统作为一种典型的嵌入式系统，其系统设计包括硬件电路设计和软件编程设计两个方面， 其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试3个过程。如果采用单片机系统的虚拟仿真软件——Proteus，则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。 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，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的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便[4]。不仅如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控制、家务的自动化、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。而且是控制的核心部分。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 电子钟在工业控制和日常生活中是很重要的，它不仅可以用于计时、提醒又可用于对机器的控制，在自动化的过程中必然有电子钟的参与，因此电子钟的应用会越来越广泛。而且向着精确、低功耗、多功能发展。基于单片机设计的数字钟精确度较高， 因为在程序的执行过程中， 任何指令都不影响定时器的正常计数，即便程序很长也不会影响中断的时间。从而，使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生机器周期电路和定时器硬件电路的精确度。另外，程序较为简洁，具有可靠性和较好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中，只要对上述程序和硬件电路稍加修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。 数字电子钟的设计方法有多种，例如，可用中小规模集成电路组成电子钟， 也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点， 其中，利用单片机实现的电子钟具有编程灵活， 便于功能扩充， 精确度高等特点[5]。 整体设计思路 这部分主要介绍工作安排和整体设计的思想。工作过程规划如下： 图2.1 整体设计思路 1. 设计的任务与要求 电子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。电子钟从原理上讲是一种典型的数字电路， 因此，我们此次设计电子钟就是为了了解单片机的工作原理，从而学会制作电子钟。而且通过电子钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。通过它可以进一步学习与掌握单片机原理与使用方法。1.1设计指标 1. 时间以12小时为一个周期； 2. 显示时、分、秒； 3. 具有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 4. 计时过程具有报警功能， 1.2 设计要求 1. 画出电路原理图（或仿真电路图）； 2. 元器件及参数选择； 3. 编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 2.1 AT89C51单片机[8]： 该单片机功能强大，不仅能满足设计的需要，也可以在设计要求的基础上进行一些扩展。 单片机的结构如下： 图3.1.1 单片机引脚图 在使用时VCC接电源电压，GND接地。P0，P1，P2，P3可作为输入或输出端口，RST是复位输入，接复位电路。XTAL1和XTAL2接复位电路。这些可以在硬件设计部分体现出来。 2.2数码管： 图3.3.1 数码管 使用共阴极数码管时将6个数码管按相同功能连接起来，3与8相连，当选通端所接管脚为低电平时该数码管选通。 单片机的P2口作为选通端，连接各数码管的3、8引脚轮流显示，连接时要加7407和上拉电阻。 单片机的P1口作为功能段，通高电平的引脚会使相应段亮起，同样的也要与7407和电阻连接使用。 2.3 74HC573 74HC573功能表 3.1 分块设计 这部分介绍各模块电路的设计方法和成果，主要分为：输入部分、输出部分、复位和晶振电路。 3.2 输入部分 在电子钟的输入部分，设置相应的置数功能，通