辽宁工业大学单片机课设LED电子钟设计

单片机课程设计(论文) LED显示的电子钟设计

院（系）名称电子与信息工程学院

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指导教师

起止时间：

课程设计（论文）任务及评语

注：平时成绩占20%，答辩成绩占30%，论文成绩占50%。

摘要

在电子技术飞速发展的推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。电子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。特别是基于LED光源设计的电子钟更是得到蓬勃发展。LED光源因具有节能、环保、长寿命、安全、响应快、体积小、色彩丰富、发光效率高、可控性好等优点，被认为是节电降能耗的最佳实现途径。并广泛的应用于公交汽车，商店，学校和银行等公共场合的时间显示、定时、计时等。

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。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。

关键字：单片机；数字钟；数码管

目录

第1章绪论 (3)

1.1 LED电子钟概述 (3)

1.2 LED电子时钟技术状况 (3)

1.3 本设计任务 (4)

第2章总体方案论证与设计 (5)

2.1 LED显示电子时钟设计思路 (5)

2.2 时钟系统方案论证 (5)

2.3 元件清单 (6)

第3章系统硬件设计 (7)

3.1 单片机控制系统 (7)

3.2 各部分功能的实现 (7)

第4章系统的软件设计 (10)

4.1 软件主要完成功能 (10)

4.2 程序设计 (10)

4.3 软件设计的主要流程 (10)

第5章系统调试与测试结果分析 (13)

5.1系统调试 (13)

5.2测试结果 (14)

结论 (15)

参考文献 (16)

附录1 程序 (17)

附录2 仿真效果图 (25)

第1章绪论

1.1 LED电子钟概述

1957年，世界上第一个电子表问世，从而奠定了电子钟的基础，电子钟开始迅速发展起来。现代的电子钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能，是人们日常生活不可缺少的工具。

采用单片机为中心的电子钟编程灵活，便于电子钟功能的扩充，即可用该电子钟发出各种控制信号，精确度高等特点，同时可以用该电子钟发出各种控制信号。

1.2 LED电子时钟技术状况

为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要译码器，数据锁存器等较多硬件，所以可采用动态显示法实现LED显示，通过对每位数码管的依次扫描，使对应数码管亮，同时向该数码管送对应的字码，使其显示数字。由于数码管扫描周期很短，由于人眼的视觉暂留效应，使数码管看起来总是亮的，从而实现了各种显示。除此之外，时分显示采用动态扫描，以降低对单片机端口数的要求，同时也降低系统的功耗。

1.2.1 LED动态显示的原理

数码管的动态显示利用视觉暂留作用，使得人眼看到的是静态的不变的显示，视觉暂留时间约为0.01秒，因而每次显示的时间间距要比较短。

首先向LED显示器数据端口发送第一个8位数据。此时只有一位低电平而其他口都为高电平，因此只有LED数码管显示该数码，让其显示1ms。然后可以发送第二个数据，同时应使其对应的位码为低电平且保证其他位为高电平。依次类推，对各显示器进行扫描，显示器分时轮流工作。虽然只有一个显示器显示，但由于人的视觉暂留现象我们仍会感觉所有的显示器都在同时显示。它的优点是硬件电路简单，占用较少的I/O口，但其传送速度相对较慢。采用此方法，除了单片机以外，没用到其他芯片。

由数码管的显示原理，再考虑到数码管上显示的数字对应与一个八位的二进制数，0~9一共十个，把显示这些数对应的数码管段信息存到程序存储器的TABLE表中，将DPTR作为指针，用程序分配的地址单元分别存储实际的时分秒、年月日的数字，把存储

的数字用DIV指令分出高低位，作为偏移量，这样，程序中通过查表，就把实际的数字和数码管中显示的数字对应起来了。

1.3 本设计任务

(1) 利用单片机AT89C51和7段LED数码管设计一个数字时钟；

(2) 在6位数码管上显示当前时间。显示格式“时时分分秒秒”；

(3)实现时分秒的调整。

第2章总体方案论证与设计

本系统采用单片机AT89C51为LED显示屏的控制核心，系统主要包括LED驱动模块、按键输入模块等。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。

2.1 LED显示电子时钟设计思路

按照系统的设计功能要求，本时钟系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力配合按键控制，来控制时钟的调整及显示。

2.2 时钟系统方案论证

2.2.1 单片机的选择

对于单片机的选择，如果用8031系列，由于它没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不可用；51系列单片机的ROM为4K，对于我们设计的系统可能有点小；52系列单片机与51系列的结构一样，而ROM扩大为8K，对我们设计系统提供充足的空间进行功能的扩展。再有51系列单片机与52系列的单片机价格差不多。但此次51的内存足够我们使用了，因此，我们选择51系列的单片机。

2.2.2 显示系统方案比较

方案1：用液晶1602显示。

方案2：用LED数码管显示。

时钟和温度的显示可以用LED，价格便宜。而且LED数码管能显示简单的设计的系统，与我们设计要求相符，因此我们选择方案2。

2.2.3 键盘控制方案的选择

方案1：购买集成键盘，采用矩阵形式连接。

方案2：购买单个复位开关做成键盘。

I/O口对于我们的设计绰绰有余。通常我们选用价格便宜单个复位开关做成键盘。

在本系统的电路设计由三部分组成:

（1）控制部分主芯片采用单片机AT89C51。

（2）显示部分采用LED数码管实现时钟显示。

（3）时钟调节部分使用按键来控制。