单片机数字式电子钟

1、Tianjin University of Technology and Education专 业 课 程 设 计 学 院： 电子工程学院 班 级： 应电1112 学生姓名： 冯杰 史娇娜 于海旭 胡玉纳 指导教师： 张健 倪晓昌 2015年7月天津职业技术师范大学课 程 设 计 任 务 书 电子工程学院应用电子技术系 1112 班 学生 冯杰 课程设计课题：单片机数字式电子钟一、课程设计工作日自 2015 年 7 月 6 日至 2015 年 7 月 24 日二、同组学生： 史娇娜 、于海旭 、胡玉纳 三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时间、主要参考资料等）：

2、1、课题来源：老师和学生共同拟订。2、类型：实做。3、目的和意义：掌握单片机微机系统的设计。4、基本要求： 设计以8952单片机为核心，设计单片机数字式电子钟（不采用日历时钟芯片）。定时脉冲由单片机内部的定时器编程产生。人机接口包括键盘、显示器、闹钟指示灯和蜂鸣器等，显示器显示日历内容，键盘可控制电子钟的启停、时钟预置和闹钟设置等。蜂鸣器用作报警，整点报时和闹钟。基本功能如下：l 电子钟显示内容包括年、月、日、星期、时、分、秒。如果显示屏小无法显示全部内容时，则平时显示时、分、秒，通过按键可以切换到显示年、月、日、星期，2S之后自动返回显示时、分、秒状态。按指定键后，显示器会进入相应的设置界面

3、，再按下一次按键超1min后，系统自动退出设置界面。l 键盘控制功能初始化，时-分-秒初始化为000000，年月日和星期初始化为09年1月1日星期四。启动，电子钟开始计时。停止，电子钟停止计时。设置日期-年月日星期，软件应有判断日期输入错误的能力，若输入有错，则声光报警。设置时分秒，软件应有判断日期输入错误的能力，若输入有错，则声光报警。l 设置闹钟设置如下闹钟种类：设置每日指定时间闹，如每天13:34分闹铃。设置每周指定日指定时间闹，如每周三3:24闹每次闹钟时长30秒，30秒之内按任意键闹钟结束。 5、完成时间：2015年7月24日6、主要参考资料： 李朝青.PC机及单片机数据通信技术M.

4、北京航空航天大学出版社，2000年. 何立民.单片机应用技术选编M.北京航空航天大学出版社，1993年. 张洪润,蓝清华.单片机应用技术教程M.清华大学出版社，1998年. 马家辰,孙玉德,张颖.MCS51单片机原理及接口技术M.哈尔滨工业大学出版社，1998年.李广弟.单片机基础M.北京航空大学出版社,1994年6月.4、 设计报告内容要求：（每组1份）1、题目4、系统组成框图7、电路仿真10、参考文献2、主要技术指标5、总体电路图8、调试过程及测试结果11、总结（每人一份）3、方案论证及选择6、单元电路设计9、主要元件清单指导教师签字： 教研室主任签字： 目 录1设计任务21.1基本要求2

5、1.2基本功能22方案论证及选择22.1单片机的论证与选择22.2显示电路论证与选择32.3系统最终设计方案33电路原理图与程序设计33.1系统电路图设计33.1.1 单片机主控电路原理图43.1.2 显示电路原理图53.1.3 外围电路原理图53.1.4电源63.2程序的设计63.2.1程序功能描述与设计思路63.2.2程序流程图64测试方案与测试结果84.1测试方案84.2 测试条件与仪器85元件清单86参考文献9个人课程设计总结10单片机数字式电子钟1设计任务1.1基本要求 设计以8952单片机为核心，设计单片机数字式电子钟（不采用日历时钟芯片）。定时脉冲由单片机内部的定时器编程产生。人

6、机接口包括键盘、显示器、闹钟指示灯和蜂鸣器等，显示器显示日历内容，键盘可控制电子钟的启停、时钟预置和闹钟设置等。蜂鸣器用作报警，整点报时和闹钟。1.2基本功能l 电子钟显示内容包括年、月、日、星期、时、分、秒。如果显示屏小无法显示全部内容时，则平时显示时、分、秒，通过按键可以切换到显示年、月、日、星期，2S之后自动返回显示时、分、秒状态。按指定键后，显示器会进入相应的设置界面，再按下一次按键超1min后，系统自动退出设置界面。l 键盘控制功能初始化，时-分-秒初始化为000000，年月日和星期初始化为09年1月1日星期四。启动，电子钟开始计时。停止，电子钟停止计时。设置日期-年月日星期，软件应

7、有判断日期输入错误的能力，若输入有错，则声光报警。设置时分秒，软件应有判断日期输入错误的能力，若输入有错，则声光报警。l 设置闹钟设置如下闹钟种类：设置每日指定时间闹，如每天13:34分闹铃。设置每周指定日指定时间闹，如每周三3:24闹每次闹钟时长30秒，30秒之内按任意键闹钟结束。2方案论证及选择2.1单片机的论证与选择方案一: 采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要

8、烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。 方案二: 采用STC89S52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。 综上所述：本课设中单片机芯片采用STC89C52。2.2显示电路论证与选择方案一：LED数码管能在低电压下工作，而且体积小、重量轻、使用寿命长，但一个LED数码管只能显示一位的字符，如果字符位数不止一位

9、，需要用几个数码管组成， LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,但无法显示图形文字，在显示星期是也只能用数字表示，而且采用动态扫描法与单片机连接时,在编程时比较复杂。所以也不采用了LED数码管作为显示。 方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费，且价格也相对较高，所以不用此种作为显示。方案三：采用LCD液晶显示屏, 采用12864液晶显示屏的显示功能强大，可显示文字，图形，显示多样，清晰可见，所以在此设计中采用LCD液晶显示屏。综上所述：采用12864液晶显示。2.3系统最终设计方案综上各

10、方案所述,本课程方案选定为: 采用STC89C52作为主控制系统；采用12864液晶显示屏作为数据显示装置；采用独立按键；采用蜂鸣器作为报警电路。至此，系统最终方案确定。3电路原理图与程序设计3.1系统电路图设计整个系统用单片机为中央控制器，由单片机执行采集时钟电路的时间信号并通过显示模块来输出信号及相关的控制功能。时钟电路产生时钟信号，利用单片机的I/O口传给单片机；并通过其控制液晶屏显示时间，通过P1口外接按键对时间进行调整。控制器采用单片机STC89C52，12864液晶显示屏作为数据显示装置，外围电路由蜂鸣器、指示灯等组成。万年历时钟电路设计总体设计方框图如图所示。 单片机芯片STC8

11、9C52复位电路按键控制12864液晶屏显示蜂鸣器检测电路指示灯电源图3-1 系统总体框图3.1.1 单片机主控电路原理图单片机最小化模块由时钟电路、复位电路和核心单片机芯片构成。时钟电路由振荡电路和分频电路组成。其中振荡电路由高增益反相器以及并联外接的石英晶体和电容产生振荡脉冲。而分频电路则用于把振荡脉冲分频，已得到所需的时钟信号。振荡电路由单片机芯片的XTAL1端输入，XTAL2输出。通过这两个引脚并接一个石英晶体振荡器和两个电容。而单片机中自带有分频电路所以不需要外接电路对脉冲进行分频。复位是单片机的硬件初始化操作，经复位操作后，单片机系统才能开始正常工作。复位电路用于产生复位信号，通过

12、RET引脚送入单片机，进行复位操作。下图为单片机最小系统原理图。图3-2单片机主控电路原理图3.1.2 显示电路原理图本设计显示电路采用带中文字库的128X64 是一种具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体 中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ASCII 字符 集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4 行16×16 点 阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由

13、该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶 显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。本设计显示电路如下图所示：图3-3 显示电路原理图3.1.3 外围电路原理图图3-4 按键原理图图3-5 LED报警电路图3-6蜂鸣器报警电路3.1.4电源直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路组成。直流稳压电源设计的主要内容是根据性能指标，选择合适的电源变压器、集成稳压器、整流二极管及滤波电容。本设计中所需要的电源有PC机的USB口直接供电。3.2程序的设计3.2.1程序功能描述与设计思路程序设计思路：本设计采用的CPU是52系列单

14、片机中的STC89S52芯片，STC89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程的Flash 存储器。本电子钟的所有的软件、参数均存放在控制器的FLASH ROM和内部RAM中，减少了芯片的使用数量简化了整体电路也降低了整机的工作电流。利用单片机定时器及计数器产生定时效果通过编程形成数字钟效果，再利用LCD显示单片机内部处理的数据，同时通过端口读入当前外部控制状态来改变程序的不同状态，实现不同功能。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功

15、能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。3.2.2程序流程图图 3-9主程序流程图图3-10按键扫描程序流程图4测试方案与测试结果4.1测试方案1、硬件测试：检查元器件好坏、检查电路板焊接完整，无虚焊，漏焊。2、硬件软件联调：接通电路，进行 实际测量。4.2 测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同

16、，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器：测试使用的仪器设备如表4-1所示。表4-1测试使用的仪器设备序号名称、型号、规格数量1UNI-T UT56 数字万用表12SPD3303D 直流电源15元件清单表5-1系统元件清单6参考文献1.李朝青.PC机及单片机数据通信技术M.北京航空航天大学出版社，2000年.2.何立民.单片机应用技术选编M.北京航空航天大学出版社，1993年.3.张洪润,蓝清华.单片机应用技术教程M.清华大学出版社，1998年.4.马家辰,孙玉德,张颖.MCS51单片机原理及接口技术M.哈尔滨工业大学出版社，1998年.5.李广弟.单片机基础M.北京航空大学出版社,199

17、4年6月.11个人课程设计总结本次课程设计持续了几周时间，通过上网和到图书馆查阅资料最终完成了数字电子钟课程设计。设计主要包括两个方面：硬件设计和软件设计。对于硬件设计，图纸设计过程中问题不大。按照图纸进行画图，新建工程，完成电路图、PCB的设计和制作。从打印PCB纸、印刷电路板、制版等工序重新复习了电路板的制作。对于软件设计，开始的时候出现了好多问题。平常对程序的设计较少，以至于程序设计出现了一些难题。之后与组员一起商讨，共同编写调试。使我了解到团队的力量，在程序的编写过程中我了解到编程是需要建立起一种严谨系统的思维方式，比如子程序系统中有中断程序、加一子程序、显示程序、扫描按键程序、延时程序等。程序写的时候会发现自己有很多不懂的地方，在解决问题的同时不仅学到了很多东西，而且对各个子程序的运行情况也有了更深层次的理解。想象与现实还是有区别的。这是一个培养自己能力的过程，在制作的过程中会将自己的不足点显现出来，然后弥补不足。本次课程设计，让我受益匪浅。让我认识到了自己许多的不足，使我深深的感受到了理论联系实际的必要性及重要性。在我们以往的学习过程中，我们刻意的加强理论的基础，对于一个程序我们只求它运行时没有出错，我们便以为我们的计划成功了，岂不知它能否在硬件结构中得以实现则是另