数字电子钟的设计与实现毕业设计(编辑修改稿)

数字电子钟的设计与实现毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

书（ 2020） 5  TXD（串行输出口）  /INT0（外部中断 0）  /INT1（外部中断 1）  T0（记时器 0 外部输入）  T1（记时器 1 外部输入）  /WR（外部数据存储器写选通）  /RD（外部数据存储器读选通）  RST：复位输入。  ALE/PROG：如果对外部存储器进行访问，那么输出的电平将用于对地址字节的锁存。 一般情况下， ALE 端输出的为稳定的脉冲信号。  /PSEN：外部程序存储器的选通信号。  XTAL1：内部时钟电路和反向振荡放大器的输入端口。  XTAL2：来自反向振荡器的输出。 图 引脚图 单片机引脚分配 和 用于数码显示； 用于蜂鸣器闹钟报警； 用于按键； RST 用于上电复位； XTAL XTAL2 用于晶振。 本设计所用主控制模块如图所示。 数字电子钟的设计与实现 6 图 设计主控模块 显示模块 显示器由 3 个共阳两位 LED 数 码管组成。 共阳极数码管就是将所有发光二极管的阳极接到一起，形成只有一个公共阳极揭发，当需要用到共阳极数码管的时候应将公共极接 +5V 电压，如果有一个字段的发光二极管的阴极输入为低电平时，那么相应字段的二极管就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮 [11]。 LED 数码管是用好几个发光二极管封装而成的，从外表上看就像一个“ 8”字型的 器件 ，内部引线已经连接完毕，而只是将它们的各个笔划引出来接成公共电极 就行了。 每个 LED 数码管总共有 8 个段数，其中 7 段用于对数字的显示，还有一段是用于显示小数点的。 [12] 图 LED 显示器的符号 图 共阳极接线图 本设计显示器由 3个 2位 7段 LED数码管组成。 通过总线分别与单片机的 口和 口连接。 其中 口显示时、 口显示分、 口显示秒。 [13]如图 所示： 盐城工学院本科生毕业设计说明书（ 2020） 7 图 显示电路 复位模块 本设计采用自动上电复位，电路复位后 P0－ P3口引 脚全部表现为高电平，特殊功能寄存器和程序计数器将全部被清零。 当复位脚由高电平变为低电平时，单片机将从 ROM 的 00H 处开始运行程序 [8]。 复位通常是由外部的复位电路来实现的。 电路图如图所示： 图 复位电路 按键模块 按键控制模块由 3 个按键组成。 系统通过扫描按键是否被按下，来设定各模块的工作情况，使计时器可以在按键的控制下，有序地进行工作。 设计中每个按键实现各自的功能，操作方式十分简单 [9]。 如图所示： 数字电子钟的设计与实现 8 图 按键模块 晶振模块 晶振模块 的组成只有两种元器件，一个晶振和两个电容，两个电容的与晶振相串联后连接到单片机上，并接地。 要是单片机能够正常的工作，就必须要有晶振电路来给其提供时钟频率，而且随着该频率的不同单片机的工作速度也就不一样。 图 晶振模块 闹钟模块 闹钟模块是由一个 PNP 型的三极管，一个电阻和一个蜂鸣器组成的，三极管的发射极接电压，基极经电阻与单片机相连，集电极与蜂鸣器相连，而蜂鸣器的另一端接地。 当单片机 引脚输出一个电平时，三极管导通，蜂鸣器报警，从而达到闹钟的功效。 盐城工学院本科生毕业设计说明书（ 2020） 9 图 闹钟模块 本次设计的数字电子钟概括讲就包括以上六个基本模块，每个模块实现各自的功能，互不干扰。 原理图见附录 1， PCB 图见附录 4。 数字电子钟的设计与实现 10 4 系统软件程序设计 程序流程图 各个中断口的首地址是在程序运行后再设置的，紧接着中断被开启，中断开启后将比较设定时间与当时时间，倘若两项比较不一致，则显示时钟然后进行扫描，并程序继续往下执行 [14]。 倘若达到了闹钟设定数值，则向闹钟。 当外部中断有相应时，闹钟就会停止。 图 调时钟流程图 显示时钟 是否按下一次（调时） 显示 否按下两次（调分） 显示 闹铃比较处 开 始 Y N Y N 结 束 盐城工学院本科生毕业设计说明书（ 2020） 11 当 按下一次调时；按下两次调分；在此基础上 按下数值加一、按下 数值减一， 设定完成之后再 显示。 设置闹钟时间 回到闹铃比较处 图 设闹钟流程图 开始对闹钟时间进行调节，按 三次 和 、 分别对 闹钟 时钟加一 或减一 ，按 四次和 、 分别对闹钟分钟进行加一或减一设置， 查看显示值，再判断是否退出回到闹铃比较处。 显示原闹钟时间 按下三次 ?（调闹钟时） 显示 按下四次 ?（调闹钟分） 显示 是否退出 闹铃比较处 开 始 Y N Y N 结 束 数字电子钟的设计与实现 12 图 主时钟计时流程图 重置初值 (20H)=0? 秒单元加 1 秒 单 元=60。 分单元加 1，秒清零 分 单元=60。 时单元加 1，分清零 时 单 元=24。 时分秒单元清零 中断返回 开 始 N N N N Y Y Y Y 盐城工学院本科生毕业设计说明书（ 2020） 13 该程序是主时钟的中断服务程序，先要对其设定一个初始值，查看首地址中的值是否为零，如果为零，则秒单位自动加一，当秒为 60 时，则分就会自动加一 [15]。 当分为60 时，时加一。 当时为 24 时，对秒分时都清零。 然后返回中断。 秒信号发 生器是整个系统的时基行，由晶振和分频器实现的，将标准秒信号送入“秒计数器”，秒计数器采用 60 进制计数器，每当累计 60 秒时发一个“分脉冲”信号，该信号作为分计数器的时钟脉冲。 以此类推，分计数器与时计数器均采用同样的方式进行计数。 数字电子钟的设计与实现 14 5 系统调试 数字电子钟的系统调试包括软件调试，硬件调试。 硬件调试包括电源模块、显示模块、按键模块等模块的调式，软件调试就是通过修改软件程序，使电子钟的功能完善，能满足课题的基本要求，并提高数字电子钟的精度。 首先使用软件仿真，并不断的进行调试，直到仿真结果能满足设计的要求为止，当 软件调试成功了，才开始硬件电路的调试，如此进行软硬件联合调试 [19]。 软件调试 Proteus 软件调试 PROTEUS 不仅综合了许多模块，而且包含了各种信号源、虚拟仪器等等。 我们可以运用其来模拟各种电路的仿真运行 [20]。 比如说有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、 RS232 动态仿真、 I2C 调试器、 SPI 调试器、键盘和 LCD 系统仿真的功能 [21]；它还包含了专门用来精确测量与分析的高级仿真图表。 它们构成了单片机系统设计与仿真的完整的虚拟实验室。 根据课题系统 设计要求，进行 Keil 和 Proteus 系统仿真，不断调试程序，直到符合功能要求。 Proteus 总体仿真图 51 所示。 图 仿真图 盐城工学院本科生毕业设计说明书（ 2020） 15 Keil 软件调试 首选 在 Keil 软件 中 根据设计要求 编好一个程序 代码 ， 确保编译没有错误后 ， 再 添加到 PROTEUS 仿真软件中的 STC89C51 芯片中，保存，运行，观察是否 能 得到想要的结果 ； 如果不 能， 则回到 Keil 中 重新 改进程序，再编译、仿真，直至所有功能均可实现 为止。 显示时钟功能，要能显示时、分、秒。 清零功能，按下清零键当前时间从 初始值 走起。 设置闹钟时间 功 能， 分别按下 S1 键三次和四次 ，进行调 时和分的调节。 闹铃功能， 当达 到了设定的 闹钟 时间后 ， 蜂鸣器 就会不断的 发出声音。 硬件调试 软件系统测试能够正确的显示时间以及闹钟，然后把各模块组合在一起，就做成完整的数字电子钟，实物图附录 3 所示。 经过不断的软硬件联合调试，修改程序和硬件连接，最终完成的作品就能实现数字电子钟设计所提出的功能。 数字电子钟的设计与实现 16 总 结 毕业设计其实是一次综合性的实践，它将我们所学的各种知识综合运用到实践上，在整个设计过程中， 我通过查阅资料来扩展所学的知识，并将它们串联在一起，进而加深对所学 理论知识的理解，在此基础上锻炼了操作能力。 通过本次毕业设计，获益良多。 掌握了用 C 语言来编写程序，学会了使用 Proteus 和 Keil 软件来模拟单片机的仿真。 此外，在收集、查阅、应用文献资料的过程中，学会了如何根据实际需要有选择有价值性的资料，从而来确定能满足系统要求的元件及型号。 在整个设计过程中，将会遇到各种各样的问题，面对在设计过程中出现的大小问题，就需要有针对性的对问题进行分析，从而解决好每一个小问题，这样才能确保整个系统的正确性。 第一，要查看是不是软件编程中出现了问题，如果连程序都没有完善好，那么，程 序下载到硬件电路中，在实际操作的过程中就肯定会存在问题。 找到问题所在后，自己解决不了的，可以找老师、同学一起讨论研究，不断地完善自己所设计的数字电子钟。 总之，在理论与实践相结合的过程中，只有不断地思考和不断地动手实践，才能减小理论与实践之间的距离，将理论知识充分的运用到实践中去。 在毕业设计的过程中，我的能力在多方面都得到了提高，尤其在单片机软件编程及元器件的焊接制作方面受益匪浅。 软件设计是个即灵活又细腻的工作，我要细心地去发现问题，解决问题，去不断完善，以此来培养我良好的逻辑思维能力以及分析问题，解决问题 的能力。 元器件焊接时，要求我在原理图完成后一定要进行电气检查，这样可以降低错误率，提高制作出来的单片机的成功率。 经过此次毕业设计，我不仅对所学的知识有了更加深入的理解，而且还锻炼了自己的动手能力，这所以的一切将会为我今后的发展打下坚实的基础。 盐城工学院。