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1、摘 要围绕电子钟系统的设计与开发工作进行研究和实践,详细介绍了电子钟系统的整体结构、硬件设计、软件设计，系统方案以及其的开发和具体实现。介绍一种基于在系统可编程技术和C51编译器配有集成开发的新型电子钟的设计方法，阐述了其工作原理和软硬件设计。在硬件上，用KEIL公司的C51大规模集成芯片对其外围电路进行集成，用1片89C51实现了几十片分离元件才能实现的功能，几乎将整个系统下载于同一芯片中，实现了所谓的片上系统，从而大大简化了系统结构，增强了系统的可靠性和性价比。该电子钟特别适用于家庭、办公大楼、公共场所等。关键词： 电子钟;单片机;硬件设计;软件设计AbstractAround the e
2、lectric clock system design and development for research and practice, the paper introduces the electric clock the overall structure of the system, hardware design, software design, system solutions and its development and the specific implementation. Introduces a system based on programmable in tec
3、hnology and C51 compiler equipped with integrated development of new electric clock design method, this article introduces the work principle and hardware and software design. In the hardware, the company with KEIL C51 large scale integrated circuit chip on the periphery, 1 slice with integrated 805
4、1 to realize the dozens of separate components can realize the function, almost the whole system in the same chip download, and achieving a so-called of system, thus greatly simplifies the structure of the system, enhance the reliability of system and cost-effective. The electric clock especially su
5、itable for family, office .Keywords: electric clock；microcontroller；hardware design；software design目录摘 要IAbstractII1 引言11.1 单片机简介11.2 AT89C51简介12 系统设计42.1 系统总体方案42.2 系统说明42.2.1 系统组成42.2.2 时钟显示42.2.3 时间调整43 硬件部分设计63.1 硬件系统的设计方案及原理63.1.1 电路原理图63.1.2 设计方案63.1.3 电子时钟原理73.1.4 数码管显示原理73.2 模块电路设计73.2.1 复位电
6、路73.2.2 晶振电路83.2.3 按键电路93.2.4 LED显示电路94 软件部分设计114.1程序流程图114.2 源程序124.2.1 主程序124.2.1 定时中断程序144.2.2 LED显示程序155 系统调试与仿真165.1 调试与仿真165.2 结论17总 结18参考文献19致 谢201 引言1.1 单片机简介单片机,亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/0)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。现在可以说单片机是百花齐放的时期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己
7、的单片机,从8位、16位到32位,数不胜数,应有尽有,它们各具特色,互成互补,为单片机的应用提供广阔的天地。1.2 AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案
8、。图1.11主要特性： 8031 CPU与MCS-51 兼容 全静态工作：0Hz-24KHz 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) 三级程序存储器保密锁定 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路2管脚说明：VCC：供电电压。 GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当F
9、IASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器
10、进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外
11、部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。2 系统设计2.1 系统总体方案该课程设计是利用MSC51单片机内部的定时/计数、中断系统以及行列键盘和LED显示器等部件，设计的一个单片机电子时钟。设计的电子时钟通过数码管显示，并能通过按键实现设置时间和暂停、启动控制等，用定时/计数器T0，工作于定时，采用方式1，对12MHZ的系统时钟进行定时读数，初值设为初值设为0606H.形成定时时间为0.25ms。计时周期为24小时，显示满刻度为2
12、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个数码管动态显示的单片机的P1口，位选接到单片机的P3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”通过八段显示器显示出来。校时电路时用来对“时”、“分”、
13、“秒”显示数字进行校对调整，按一下秒针，秒单元就加1，按一下分针，分单元就加1，按一下时针，时单元就加1。2.2 系统说明2.2.1 系统组成由AT89C51、LED数码管、按键、电容、电阻等部分构成，能实现时间的调整、输出、调时间等功能。系统中按键能对时间进行调整功能的按钮，采用单键控制调时功能，运用软件去抖判断按键的时间从而选择完成相对应的功能。2.2.2 时钟显示在此部分的设计中，在显示时，首先将时间十进制数据转化为显示段码，然后送往数码管显示。显示段码采用动态扫描的方式。2.2.3 时间调整该设计需要校对时间，所以用三个按键来实现。按“时针”来调节小时的时间，按“分针”来调节分的时间，
14、按“秒针”来调节秒的时间。按键处理是先检测秒按键是否按下，分按键如果按下，分就加1；如果没有按下，就检测时按键是否按下，时按键如果按下，时就加1。 3 硬件部分设计3.1 硬件系统的设计方案及原理3.1.1 电路原理图 图3.13.1.2 设计方案(1）电子时钟的显示为：XX（时）-XX（分）- XX（秒）(2）电子时钟的时间可调整，且调整方法为：按下调整键秒针的时间大于0.5秒时（t0.5s）秒钟位闪亮，此时按下秒针键(t0;i-) if(P1_0=0) second+; if(second=60) second=0; display (); while(P1_0=0); if(P1_1=0
15、) for(i=5;i0;i-) if(P1_1=0) minite+; if(minite=60) minite=0; display (); while(P1_1=0); if(P1_2=0) for(i=5;i0;i-) if(P1_2=0) hour+; if(hour=24) hour=0; display (); while(P1_2=0); if(P1_3=0) for(i=5;i0;i-) if(P1_3=0) TH0=0x06; TL0=0x06; TR0=1; display (); while(P1_3=0); 4.2.1 定时中断程序void t0(void) inte
16、rrupt 1 using 0TH0=0x06; TL0=0x06; TR0=1; timecount+; if(timecount=4000) timecount=0; second+; if(second=60) second=0; minite+; if(minite=60) minite=0; hour+; if(hour=24) hour=0; 4.2.2 LED显示程序void display () unsigned char k,i ; for (k = 0; k 8; k+) if (k = 0) P0=dispcodehour/10; else if (k = 1) P0=d
17、ispcodehour%10; else if (k = 2) P0=0xbf; else if (k = 3) P0=dispcodeminite/10; else if (k = 4) P0=dispcodeminite%10; else if (k = 5) P0=0xbf; else if (k = 6) P0=dispcodesecond/10; else if (k = 7) P0=dispcodesecond%10; P3= scan_conk; for (i = 0;i 150;i+); P3 = 0x00; 5 系统调试与仿真5.1 调试与仿真1在软件KEIL UVISION
18、 2中新建工程，设置晶振及其他条件，编译调试，生成“pj.HEX”文件图5.12. 将“pj.HEX”文件装载至电路图中图5.23. 全速运行验证系统工作过程5.2 结论开机运行后，即显示初始时间00-00-00整。按动一下“开始”键用来启动计时；每按动秒针(P1.0)键对秒单元进行加1运算，实现对秒的调整。每按动一下针 S(P1.1)键对分单元进行加1运算，完成对分的调整；此时每按动一下时针(P1.2)键对小时进行加1运算，完成对小时的调整。总 结单片机作为我们主要的专业课程之一，我觉得单片机课程设计很有必要，而且很有意义。但当拿到题目时，确实不知道怎么着手，有些迷茫，上网查资料，问老师，在
19、老师的帮助下，历时两个星期，解决一个又一个的困难，终于完成任务。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
20、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不足之处，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，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榜样。也学到了很多课内学不到的东
21、西，比如独立思考解决问题的能力，出现差错的随机应变，和与人合作的团队精神，都让我受益非浅。参考文献1李朝清.单片机原理与接口技术M.北京航空航天大学出版社，2005.10.2耿永刚.单片机与接口应用技术M.华东师范大学出版社，2008.4.3范立南, 谢子殿. 单片机原理及应用教程M.北京大学出版社，2006.1.4梅丽凤.王艳秋,汪毓铎. 单片机原理及接口技术M.清华大学出版社，2003.5.5何立民.单片机应用系统设计M.北京航空航天大学出版社，2002.6胡汉才.单片机原理及其接口技术M.清华大学出版社，2004.10.7马忠梅.单片机C程序设计M,北京:北京航空航天大学出版社，2007
22、8李广弟.单片机基础M,北京:北京航空航天大学出版社，20079张洪润，兰清华.单片机应用技术教程M，北京：清华大学出版社，199710闵锐，徐勇，孙峥等.电子线路基础西安M，西安电子科技大学出版社，200311 陆应华,王照平,王理.电子系统设计教程. 北京:国防工业出版社,2005.12 李燕民.电路和电子技术. 北京：北京理工大学出版社，1999. 13 赵负图.电源集成电路手册. 北京：化学工业出版社，2001.14 陈治明.电力电子器件. 北京：机械工业出版社，1997.致 谢对于这次课程设计的顺利完成，我首先要感谢任课教师黄老师，是他细心的给我讲解了许多关于AT89C51、独立式键盘、数码管显示相关的知识，并在设计过程中所遇到的难题都给了非常重要的意见，本次设计能够有较好的主体框架也得益于指导老师张老师的指导，老师渊博的知识、严谨的治学态度、崇高的敬业精神与为人师表的风范，使我受益匪浅，在此，谨向两位老师表示我最衷心的感谢。同时，在我的设计过程之中,得到了学校许多的学长的热情的指导和帮助，在遇到许多的不解困难的时候，自己班里的单片机爱好者也给我提供的最详细的解答，没有以上的每一个人的帮助，我的单片机课程设计很难顺利的完成，在此，我对于在我的设计和制作的过程中给予我帮助的每一个人表示感谢。
