单片机简易电子时钟方案

1、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。因为数字集成 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

2、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

3、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 V216-X） X 1/12MHzX 12 卩 s =50000 ys X=1553610000 3CB0H（2> 采

4、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 LED137H36H35H34H33H32H31H30H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AT89S

5、51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（LED8LED1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vEPROM），该

6、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31单片机模块设计3. 1. 1芯片分析AT89C51单片机引脚图如下:pi n 1>KTAL1POIMDDPO.IJXDdP0JbAD3PO.WD4PQ.

7、Sffl.D-5RSTPQ.TJftD?P2.LMSPSEN-ALE朗P2JM15P1EPlJWtXDP1.1Pg"®P12P32flNTDP31MT1Pl.tpi.i/raP1JS悶£1耐P1TP3.T/RDU'1ATS9S52295iJS DV37 込36 Wz35 D4z訓切332 DTz21 RS z22RWI z-囚2526蛊1QI1112归H1517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

8、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。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用 于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。P0 口： P0 口为一个8位漏极开路双向I/O 口，当作输出口使用时，必须接上拉 电阻才能有高电平输出；当作输入口使用时，必须先向电路中的锁存器写入“ 1,使FET截止，以避免锁存器为“ 0状态时对引脚读入的干扰。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向I/O 口，它不再需要多路转接 电路MUX ;因此它作为输出口使用时，无需再外接上拉电阻，当作为输入口使用 时，同样也需先向其锁存器写

9、 “ 1,使输出驱动电路的FET截止。P2 口： P2 口电路比P1 口电路多了一个多路转接电路 MUX，这又正好与P0 口 一样。P2 口可以作为通用的I/O 口使用，这时多路转接电路开关倒向锁丰存器Q端。P3 口： P3 口特点在于，为适应引脚信号第二功能的需要，增加了第二功能控制 逻辑。当作为I/O 口使用时，第二功能信号引线应保持高电平，与非门开通，以维 持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。当输出第二功能信号时，该位应应置“ 1,使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出，具 体第二功能如表1所示。3.1.2晶振电路右图所示为时钟电路原理图，在 AT89S51芯

10、片内部有一个高增益反相放大器， 其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。而在芯片内部，XTAL1和 XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。时钟电 路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。图3晶振电路3.1.3复位电路单片机复位的条件是：必须使 RST/VPD或RST引9）加上持续两个机器周期 即24个振荡周期）的高电平。例如，若时钟频率为12 MHz，每机器周期为1卩§则只需2卩以上时间的高电平，在 RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。单片机常见的复位如图所示。电路为上电复位电路，它是利用电容充电

11、来实现 的。在接电瞬间，RESET端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RESET的 电位逐渐下降。只要保证 RESET为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复 位。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。图4单片机复位电路3.2数码显示模块设计系统采用动态显示方式，用 P0 口来控制LED数码管的段控线，而用P2 口来控 制其位控线。动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即循环点亮每一个 数码管，这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮，但因为人眼存在视觉残留 效应，只要每位数码管间隔时

12、间足够短，就可以给人以同时显示的感觉。U1PDDftDDMTWJvdvnoiR5TPD4AD4 PDSADf PDDE FDTDIPZIMW PZlfflS PZZIDmiEP2iAl2甌 2事JUMDP2BAIGP17AIGPMK=(DM.1旳fD«DM2FJNTB-»I3fjhtT114HEf1£PMfllP1E117pojnnrJr壬-s丄 ® H M 土丄一&6T5一.N.ljDF图5数码显示电路3.3按键模块下图为按键模块电路原理图，A为复位键，B为时钟调控键，C为分钟调控键。图6按键模块电路原理图4、系统软件设计4.1软件设计分析在编

13、程上，首先进行了初始化，定义程序的的入口地址以及中断的入口地址， 在主程序开始定义了一组固定单元用来储存计数的时 分.秒，在显示初值之后，进入 主循环。在主程序中，对不同的按键进行扫描，实现秒表，时间调整，复位清零等 功能，系统总流程图如下图7：图7系统总体流程图4.2源程序清单ORG 0000H启动计数器使TRO位置1计数器置零扫描控制字初值取段码表地址MOV 32H,#0MOV 33H,#0MOV 34H,#0MOV 35H,#0MOV TMOD,#01XS0: SETB TR0MOV TH0,#00HMOV TL0,#00HXS:MOV 40H,#0FEHMOV DPTR,#TABMOV

14、 P2,40H从 P2 口输出MOV A,30H取显示数据到 AMOVC A,A+DPTR 查显示数据对应段码MOV P0,A段码放入P0中LCALL YS1MS 显示 IMSMOV P0,#0FFHPO 端口清零RL AA中数据循环左移MOV 40H,A放回40H地址段内MOV P2,40HMOV A,31HADD A,#10进位显示MOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL YS1MSMOV P0,#0FFHMOV A,40HRL AMOV 40H,AMOV P2,40HMOV A,32HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL YS1MSMOV A,40HRL AM

15、OV 40H,AMOV P2,40HMOV A,33HADD A,#10MOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL YS1MSMOV P0,#0FFHMOV A,40HRL AMOV 40H,AMOV P2,40HMOV A,34HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL YS1MSMOV P0,#0FFHMOV A,40HRL AMOV 40H,AMOV P2,40HMOV A,35HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL YS1MSMOV P0,#0FFHMOV A,40HRL AMOV 40H,AJB TF0,JIA如果TFO为1时，则执行JIA，否则

16、顺序执行JNB P1.0,P100为 0则 转移到 P100JNB P1.1,P1000为0则转移到P1000JNB P1.2,P10000 为0则 转移到 P10000P100: MOV 30H,#0 清零程序MOV 31H,#0MOV 32H,#0MOV 33H,#0MOV 34H,#0MOV 35H,#0JIA: CLR TF0 TF0 清零MOV A,35H 秒单位数据到 ACJNE A,#9,JIA1 与 9进行比较，大于 9 就转移到 JIA1MOV 35H,0 秒个位清零MOV A,34H 秒十位数据到 ACJNE A,#5,JIA10 与 5进行比较，大于 5就转移到 JIA1

17、0MOV 34H,#0 秒十位清零P10000: JNB P1.2,P10000 为0则 转移到 P10000MOV A,33H 取分的个位到 ACJNE A,#9,JIA100 与 9进行比较，大于 9 就转移到 JIA100MOV A,32H分十位数据到 ACJNE A,#5,JIA1000 与5进行比较，大于 5就转移到 JIA1000MOV 32H,#0 分的十位清零P1000: JNB P1.1,P1000 为0则 转移到 P1000MOV A,31H 时个位数据到 ACJNE A,#9,JIA10000 与 9进行比较，大于 9 就转移到 JIA10000MOV 31H,#0时的个

18、位清零MOV A,30H时十位数据到 ACJNE A,#2,JIA100000 与 2进行比较，大于 5就转移到 JIA100000MOV 30H,#0时的十位清零AJMP XS0 转移到 XSOJIA100000:INC 30H加 1AJMP XS0 跳转到 XS0JIA10000:CJNE A,#3,JIAJIA 与 3进行比较，大于则转移到 JIAJIAMOV A,30H 将时的十位放到 ACJNE A,#02,JIAJIA与 2进行比较，大于则转移到 JIAJIAMOV 30H,#0时段清零MOV 31H,#0AJMP XS0 跳转到 XSOJIAJIA:INC 31H 加一AJMP

19、XS0JIA1000:INC 32HAJMP XS0JIA100: INC 33HAJMP XS0JIA10: INC 34HAJMP XS0JIA1: INC 35HAJMP XS0RET 返回YS1MS: MOV R6,#9H 延时程序YL1: MOV R7,#19HDJNZ R7,$DJNZ R6,YL1RETTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,099H,092H,082H,0F8H,080H,090H 共阳段码表DB 040H,079H,024H,030H,019H,012H,002H,078H,000H,010HEND5 系统仿真与实验测试5.1 系统仿真运用pro

20、teus软件进行仿真现在proteus软件中建立一个新的文件，再根据自己的 要求选择所需的器件，把器件进行适当的排位后进行连接，连接后运行软件进行仿 真。5.2 实验测试电子时钟主要的设计要求是能够实现时钟的一般功能，以及包括时间的调整功 能，这个基于单片机的电子时钟基本上实现了上述功能，能够通过时间调整电路对 时间进行调整以及复位。下述为 18：30：30的仿真图：FlUflCril 口 irMi raziirra rj-vnrr Fin PUE P3OTK mrW fflMBBMraInE 盘第 BBBpaBBBra阻询 KZ酣U FZMtl FZg辽 吃 swtaR37W.-B图8 18

21、: 30: 30时刻的仿真效果图6心得体会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

22、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

23、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 。另外，要非常感谢我的指导老师，是她指引我克服一个由一个的困难，让我学会 对困难无所畏惧，以及对问题的一些很重要的思考方法。我学会对困难无所畏惧，以及对问题的一些很重要的思考方法。参考文献1 郑君里，应启珩，杨为理 . 信号与系统 第二版）上册 M.高等教育出版社 ,20002 郑君里，应启珩，杨为理 . 信号与系统 第二版）下册 M.高等教育出版社 ,20003 谭浩强.C程序设计 第二版）M.清华大学出版社，20034 W.Richard Steve ns,范建华译.TCP/IP 详解卷 1 协议M.机械工业出版社， 20005 Androw S. Tanenbaum. 计算机网络 第4版） M. Pearson，20046 吴坚，刘高平.基于GPRS网络的点对点图像传输方案J.计算机应用研究，2004， 5： 222-223,2317 W.Simpson, Editor. The Point-to-Point