基于单片机的电子钟设计(编辑修改稿)

基于单片机的电子钟设计(编辑修改稿)内容摘要：

20M 就行，在准许的范围内，晶振越大，单片机运行越快，还有用 12M 的就是好算时间，因为一个机器周期为 1/12 时钟周期，所以这样用 12M 的话，一个时钟周期为 12us，那么定时器计一次数就是 1us 了，电容范围在 2040pF 之间，这里连接的是 30pF 的电容。 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 1μ s，则邵阳学院课程设计报 告 9 只需 2μ s 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 R R2 分压，在 RESET 端产生一个复位高电平。 机器周期 =10*晶振周期 =12*系统时钟周期 图 则是单片机 AT89C51 芯片上连接晶振电路后的图 图 晶振电路 控制电路 AT89S51的 P0口和 P2口外接由八个 LED数码管 (LED8～ LED1)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（ EPROM），该器件采用 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。 下图 利用按键开关来校正时钟显示的数字。 当按钮按下时，将在相应的端口输入一个低电平，通过相应的程序来改变时钟显示。 其中 时 按键开关用来调节时间的小时数 ，每按一次时按键，时间增加一小时 ； S2 按键用来调节时间的分钟数 ，每按一邵阳学院课程设计报 告 10 次分按键，时间 增加一分钟 ； S3 按键用来 调节时间的秒数 每按一次秒按键，时间增加一秒钟，该设计最大显示时间为 23:59:59。 图 则为 则是单片机 AT89C51 芯片上连接 控制电路 的图 图 显示电路 就时钟而言，通常可采用液晶显示或数码管显示。 由于一般的段式液晶屏，需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性相对较差；对于具有驱动电路和微处理器接口的液晶显示模块（字符或点阵），一般多采用并行接口，对微处理器的接口要求较高，占用资源多。 另外， 89C2051 本身无专门的液晶驱动接口，因此 ，本时钟采用数码管显示方式。 数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、价格便宜等优点，而且市场上也有专门的时钟显示组合数码管。 对于实时时钟而言，显示显然是另一个重要的环节。 通常 LED 显示有两种方式：动态显示和静态显示。 静态显示的优点是程序简单、显示亮度有保证、单片机 CPU 的开销小，节约CPU 的工作时间。 但占有 I/O 口线多，每一个 LED 都要占有一个 I/O 口，硬件开销大，电路复杂。 需要几个 LED 就必须占有几个并行口，比较适用于 LED 数量较少的场合。 当然当 LED 数量较多的时候，可以使用单片机的串行口通过移位寄存器的方式加以解决，但程序编写比较麻烦。 邵阳学院课程设计报 告 11 LED 动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需要占有 CPU 较多的时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。 本系统需要采用 8 位 LED 数码管来分别显示时、分、秒，因数码管个数较多，故本系统选择动态显示方式。 图 则为 则是单片机 AT89C51 芯片上连接 显示电路的图 图 显示电路 各模块拼接组合，电路总体设计图如下： 图 总图 邵阳学院课程设计报 告 12 4 系统 软件设计 设计 系统的软件设计也是工具系统 功能的设计 ,单片机软件的设计主要包括执行软件（完成各种实质性功能）的设计和监控软件的设计。 单片机的软件设计通常要考虑以下几个方面的问题： （ 1）根据软件功能要求，将系统软件划分为若干个相对独立的部分，设计出合理的总体结构，使软件开发清晰、简洁和流程合理； （ 2）培养良好的编程风格，如考虑结构化程序设计、实行模块化、子程序化。 既便于调试、链接，又便于移植和修改； （ 3）建立正确的数学模型，通过仿真提高系统的性能，并选取合适的参数； （ 4）绘制程序流程图； （ 5）合理分配系统资源 ； （ 6）为程序加入注释，提高可 读性，实施软件工程； （ 7）注意软件的抗干扰设计，提高系统的可靠性。 数字钟的原理图 用 PROTUES 软件，根据要求画出数字电子钟的原理图如下所示。 图 数字钟的原理图 邵阳学院课程设计报 告 13 工作原理 ：数字电子钟是一个将 “ 时 ” ， “ 分 ” ， “ 秒 ” 显示于人的视觉器官的计时装置。 它的计时周期为 24 小时，显 时 满刻度为 23 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。 8 个数码管的段选接到单片机的 P0 口，位选接到单片机的 P2 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，该信号将被送到 “ 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 ” 通过七段显示器显示出来。 系统软件设计流程图 这次的数字电子钟设计用到很多子程序，它们的流程图如下所示。 主程序是先开始，然后启动定时器，定时器启动后在进行按键检测，检测完后，就可以显示时间。 图 开始 启动定时器 按键检测 时间显示 邵阳学院课程设计报 告 14 按键处理是先检测秒按键是否按下，秒按键如果按下，秒就加 1；如果没有按下，就检测分按键是否按下，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；如果没有按下，就把时间显示出来。 图 按键处理流程图 定时器中断时是先检测 1 秒是否到， 1 秒如果到，秒单元就加 1；如果没到，就 N Y N Y N Y 时加 1 显示时间 结束 开始 秒按键按下。 秒加 1 分按键按下。 分加 1 时按键按下。 邵阳学院课程设计报 告 15 检测 1 分钟是否到， 1 分钟如果到，分单元就加 1；如果没到，就检测 1 小时是否到 ，1 小时如果到，时单元就 每按一次时按键，就会增加一小时 加 1，如果没到，就显示时间。 N 24 小时到。 分单元清零，时单元加 1 N。