单片机课程设计报告书

单片机电子时钟

摘要：在日常生活中，电子时钟与我们密切相关，在很多地方都会用到电子时钟。除了专用的时钟、计时显示牌外，许多应用系统常常也带有实时时钟显示，如各种智能化仪器仪表、工业过程控制系统以及家用电器等。实现电子时钟的方法有多种，通过前面我们对单片机基本理论及相关知识的学习，在这里，要求用单片机为主控制芯片设计一简单的单片机电子时钟。近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

关键词：电子时钟；单片机；计时

SCM Electronic Clock

Abstract:In our daily life, the electronic clock is closely related to the electronic clock which will be used in many places. In addition to a dedicated clock, timing licenses, there are many applications which often with real-time clock display, such as a variety of intelligent instrumentation, industrial process control systems and home appliances. There are many ways to realize the Electronic clock, through the front of learning our SCM basic theory and related knowledge, here, the microcontroller-based control chip design a simple single-chip electronic clock. With the development of computer penetration in the social field and LSI in recent years, the using of microcontroller applications is constantly go deeper, because it has the features of a small size, low power consumption, cheap, reliable, easy to use. Therefore it is particularly suitable for the control of the system, more and more widely used in automatic control, Intelligent instruments, data acquisition, and military products and home appliances, SCM often used as a core component in the structure, according to the specific hardware and software for application-specific object characteristics combined to make perfect.

Keywords:electronic clock; microcontroller; timing

目录

第一章引言 (4)

1.1课程设计的目的 (4)

1.2课程设计容 (4)

第二章总体方案设计 (4)

2.1 总体思想--方案论证 (5)

2.2方案的选择 (5)

第三章硬件系统设计 (6)

3.1总电路设计 (6)

3.2器件的介绍 (7)

3.3单元模块设计 (9)

第四章软件系统设计 (11)

4.1软件程序思想 (11)

4.2主程序及流程图 (12)

4.3子程序及流程图 (14)

第五章系统仿真 (18)

5.1 KEIL 51介绍 (18)

5.2 PROTEUS介绍 (23)

5.3仿真过程及仿真结果 (31)

第六章结束语.................................................. 错误!未定义书签。致.............................................................. 错误!未定义书签。参考文献........................................................ 错误!未定义书签。

第一章引言

1.1课程设计的目的

本次设计中以单片机的发展过程和发展方向为背景，介绍了单片机的输入输出的工作原理和操作方法，中断的工作原理和操作方法，74LS164译码器的工作原理和与LED连接的方法。通过它可以进一步学习与掌握单片机原理与使用方法。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无

机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌

性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石

英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产

生活带来了极大的方便，而且大扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动

打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至

各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及

扩大其应用，有着非常现实的意义。

1.2课程设计容

本次做的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件（共阴极LED数码显示器、数码

管驱动器74LS164等），再配以相应的软件，是它具有星期，时，分，秒显示的功能，并且时，分，秒还可以调整。此次设计电子数字钟是为了了解电子数字钟的原理，从而学会制作电子数字钟。而且通过电子数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。

第二章总体方案设计

2.1 总体思想--方案论证

1．计时方案

单片机电子时钟计时有两种方法：第一种是通过单片机部的定时器/计数器，采用软件编程来实现时钟计时，这种实现的时钟一般称为软时钟，这种方法的硬件线路简单，系统的功能一般与软件设计相关，通常用在对时间精度要求不高的场合；第二种是采用专用的硬件时钟芯片计时，这种实现的时钟一般称为硬时钟。专用的时钟芯片功能比较强大，除了自动实现基本计时外，一般还具有日历和闰年补偿等功能，计时准确，软件编程简单，但硬件成本相对较高，通常用在对时钟精度要求较高的场合。

2．显示方案

对于电子时钟而言，显示是另一个重要的环节。显示通常采用两种方式：LED 数码管显示和LCD 液晶显示。其中LED 数码管显示亮度高，显示容清晢，根据具体的连接方式可分为静态显示和动态显示，在多个数码管时一般采用动态显示，动态显示时须要占用CPU 的大量时间来执行动态显示程序，显示效果往往和显示程序的执行相关。LCD 液晶显示一般能显示的信息多，显示效果好，而且液晶显示器一般都带控制器，显示过程由自带的控制器控制，不须要CPU 参与，但液晶显示器造价相对较高。

为了便于比较与学习，这里给出两种设计方案，一种是软件计时LED 数码管显示的单片机电子时钟，另一种是硬件定时LCD 液晶显示的单片机电子时钟。软件计时LED 数码管显示的单片机电子时钟总体设计框图如图2-1所示。硬件定时LCD 液晶显示的单片机电子时钟总体设计框图如图2-2所示。

图2-1 软件计时LED 显示时钟总体框图 图2-2硬件定时LCD 显示时钟总体框图

2.2方案的选择

对于电子时钟而言，显示是另一个重要的环节。显示通常采用两种方式：LED 数码管显示和LCD 液晶显示。其中LED 数码管显示亮度高，显示容清晢，根据具体的连接方式可分为静态显示和动态显示，在多个数码管时一般采用动态显示，动态显示时须要占用CPU 的大量时间来执行动态显示程序，显示效果往往和显示程序的执行相关。LCD 液晶显示一般能显示的信息多，显示效果好，而且液晶显示器一般都带控制器，显示过程由自带的控制器控制，不须要CPU 参与，但液晶显示器造价相对较高。

掌握单片机最小系统的电路原理图；硬件的焊接、连接；独立编辑、编译软件；上电以后自动进入计时状态，起始于00:00:00。设计键盘调整时间，完成时间设计。定时时间为1/20秒，采用定时器实现。采用LED 数码管显示，时、分，秒采用数字显示。采用24小时制，具有方便的时间调校功能。

第三章硬件系统设计

3.1总电路设计

软件计时LED数码管显示的时钟的具体硬件电路如图3-1所示，其中单片机采用应用广泛的AT89C51，系统时钟采用12MHz的晶振，8个数码管显示，小时与分钟、分钟与秒钟之间用短横线间隔，采用共阳极七段式数码管，由于并口上没有连接其它的硬件电路，所以P0口直接作段选码输出端，P2口作位选码输出端。采用简化按键方式，只设定3个开关K0、K1和K2，通过P1口低3位相连。其中K0键为调时模式

选择键，K1为加1键，K2为减1健。

图3-1 软件计时LED显示时钟硬件电路图

3.2器件的介绍

定时计数器：定时/计数技术在计算机系统中具有极其重要的作用。计算机系统都需要为CPU和外部设备提供定时控制或对外部事件进行计数。例如，分时系统的程序切换，向外部设备输出周期性定时控制信号，对外部事件个数统计等。另外，在检测、控制和智能仪器等设备中也经常会涉及到定时。因此，计算机系统必须有定时和计数技术。

定时/计数的本质是计数，对周期性信号计数就实现定时。通常，实现定时的方法有三种：软件定时、硬件定时、可编程定时。软件定时是利用CPU执行指令需要若干指令周期的原理，运用软件编程，然后循环执行一段程序而产生延时，再配合简单输出接口可以向外送出定时控制信号。这种方法的优点是不需要增加硬件或硬件很简单，只需要编制相应的延时程序以备调用。缺点是执行延时程序占用了CPU时间，所以定时的时间不宜太长，且在某些惰况下不宜使用。硬件定时是通过硬件电路（多偕振荡器件或单稳器件）实现定时，故定时参数的调整不灵活，使用不方便，其成本较低。可编程定时结合了软件定时使用灵活和硬件定时独立的特点，它以大规模集成电路为基础，通过编程即可改变定时时间或工作方式，又不占用CPU 的执行时间。在计算机系统常用到的是可编程定时，51单片机部就集成了可编程的定时/计数器，它是51单片机中使用非常频繁的重要功能模块。

LED显示器：LED数码管显示器是由发光二极管按一定的结构组合起来的显示器件。在单片机应用系统常使用的是7段或8段式LED数码管显示器，8段式比7段式多一个小数点。这里以8段式来介绍，单个8段式LED数码管显示器的外观与引脚如图3-2所示，其中a,b,c,d,e,f,g和小数点dp为8段发光