基于单片机的数字电子钟

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY

科研实践

题目：基于单片机的数字电子钟

二级学院（直属学部）：延陵学院

专业：电气工程及其自动化班级：10电Y2 学生姓名：学号：10120827 指导教师姓名：范力旻职称：副教授

2013年12月30日至2014年1月10日

目录

一、绪论 (3)

1.1课题研究的背景和意义 (3)

1.2 课题研究的目的 (3)

二、课题设计概况 (4)

2.1 课题主要实现功能 (4)

2.2 课题功能分析 (4)

2.3 课题功能实现过程的描述 (4)

三、总体设计方案 (5)

3.1 单片机的选择 (5)

3.2数字电子钟显示方案论证 (5)

四、硬件设计 (6)

4.1 总体设计结构图 (6)

4.2 单片机最小系统的设计 (6)

4.3 输入电路的设计 (7)

4.4 输出电路的设计 (8)

五、软件设计 (10)

5.1 主程序结构图 (10)

5.2 主程序流程图 (10)

5.3 主要程序模块分析 (12)

5.3.1 延时程序 (12)

5.3.2 计24小时程序 (12)

5.3.3 暂停/继续程序 (14)

5.3.4 校时灯闪程序 (14)

5.3.5 16进制转BCD码程序 (15)

六、Protues和keil仿真 (16)

6.1 proteus软件的介绍及使用 (16)

6.2 Keil软件的介绍及使用 (16)

6.3 数字电子钟的仿真 (16)

七、实物制作 (21)

7.1电路板焊接 (21)

7.2电路板调试 (21)

八、总结和展望 (22)

8.1科研实践总结 (22)

8.2对未来的展望 (22)

附录 (23)

参考文献 (23)

元器件清单 (23)

原理图和PCB图 (24)

C语言程序代码 (25)

实物图 (30)

一、绪论

1.1课题研究的背景和意义

20世纪末，电子技术获得了飞速发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力的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。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时间，忘记了要做的事情，但是，一旦重要的事情，一时的耽误可能酿成大祸。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，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、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种利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，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛使用。

数字电子钟是采用数字电路对时、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缺少的必需品。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的生产生活带来了极大的方便，而且大大的扩展了钟表原来的报时功能，因此研究数字钟及扩大其应用，有着日常现实的意义。

1.2 课题研究的目的

复习KEIL软件的使用方法；

学会编写数字电子钟的C语言程序；

学会画数字电子钟的PROTEUS图；

学会稳压电源的制作方法；

学会制作相应的实物。

二、课题设计概况

2.1 课题主要实现功能

1、该单片机数字电子钟能在LED 数码管准确显示24小时（显示格式为：时时，分分，秒秒）；

2、可暂停时间的变动, 同时在暂停的时候可以通过调秒、调分和调时按钮校正时间，继续计时的时候按调整后的时间变动。每调整一次时间相对应的LED 灯会亮三次，计时的时候灯不亮；

3、每次上电的时候数码管显示“000000”，校时之后方可正常使用。

2.2 课题功能分析

1、为了实现计时功能，必须有合适精确的秒源；

2、通过进位的方法可以实现分钟和小时的显示；

3、时、分、秒计到2

4、60、60要清零；

4、给暂停和校时功能分别设置按钮，每按一次校时按钮相应的数码管显示

加1，相应的LED灯亮；

5、通过软件编程课实现上述功能。

2.3 课题功能实现过程的描述

给单片机上电之后，数码管显示时间为00时00分00秒，按下暂停/继续键后，通过三个校时按钮把时间校准到实际时间，再次按下暂停/继续键恢复计时。每一次校时的时候相应的灯就会闪，不调时的时候灯就灭。

三、总体设计方案

3.1 单片机的选择

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。而ATMEL公司的89C52单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机。

由于单片机的种类很多，在选择单片机时要依据实际设计要求选择合适的单片机。本数字电子钟产生的数据量并不大，但是为了确保程序的运行，所以选择C51单片机。

表3-1 51和52的比较

3.2数字电子钟显示方案论证

本设计可以选择的方案有数码管显示和LCD显示。

由于只要实现时分秒的显示，LCD的显示尽管多，但无论在软件上还是硬件上都需要添加其它部件，比较复杂，因此选择数码管即可。