单片机电子时钟系统.docx
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单片机电子时钟系统
摘要
单片计算机即单片微型计算机。
由RAM,ROM,CPU构成，定时，计数和多种接口于一体的微控制器。
它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。
而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次课程设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。
本设计主要设计了一个基于AT89C51单片机的电子时钟。
在数码管通过一个控制键转换来显示相应的时间和日期。
并通过多个控制键用来实现时间和日期的调节。
应用keil软件实现单片机电子时钟系统的程序设计，用Proteus的ISIS软件实现仿真。
该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。
现代的电子时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，是人民日常生活不可缺少的工具。
数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。
关键词：
单片机；时钟；键盘控制；C语言
I
1设计任务
设计任务：
1.用6个7段LED数码管作为显示设备，设计时钟功能；
2.可以分别设定小时、分钟和秒，复位后时间为00：
00：
00；
3.秒钟复位功能，秒复位键按下后，秒回到00。
图1.1电子钟成品图
1.基本要求
（1）.LED宜采用动态扫描法显示
（2）.如果需要制作电子万年历，可以考虑外部扩展专用时钟芯片（如：
DS1302）
2.选做
（1）.日期、时间切换功能
（2）.使用LCD取代LED作为显示设备
（3）.实现闹钟功能（创新部分）
2设计方案
2.1任务分析
电子时钟的设计主要目的是利用单片机设计出完整的电子时钟系统，可以考虑用最小单片机系统来实现。
方案简单且性能较好。
2.2方案设计
1.硬件方案
根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如图2.1所示。
图2.1系统的硬件原理框图
单片机可选用AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB的FLASHROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。
南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。
键盘系统可以根据系统的需要设置不同的键的个数，可以选择线式键盘或矩阵式键盘，若单片机的IO口不够用时，可以考虑扩展8255或8155满足系统的要求。
2.软件方案
图2.2主程序流程图
3系统硬件设计
3.1时钟电路设计
图3.1单片机时钟电路
如图3.1所示，采用内部时钟产生方式，在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷振荡器，与内部反相器构成稳定的自击震荡。
其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。
3.2复位电路设计
如图3.2所示，采用上电+按钮电平复位方式，当按下按钮时，RST管脚高电平触发。
为保证复位可靠，RC时间常数应大于两个机器周期，电容取33uf，电阻取200欧。
图3.2单片机复位电路
3.3数码管显示工作原理
数码管是一种把多个LED（7SEG-MP*8-CA-BLUE）显示段集成在一起的显示设备。
有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。
共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。
共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起，即为公共商。
阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为二极管的负极，又称为负极。
通常的数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP是小数点位段。
而多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端也会连接在一起。
即，所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法。
数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。
静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。
动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。
利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。
图3.3七段共阴发光数码管
3.474ls373介绍：
373为三态输出的八D透明锁存器，373的输出端O0~O7可直接与总线相连。
当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总 线。
当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，锁存器内部的逻辑操作不受影响。
当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。
当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。
当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。
引出端符号：
D0～D7数据输入端；OE三态允许控制端（低电平有效；LE锁存允许端；O0~O7输出端
图3.474LS373
4仿真与性能分析
1、系统仿真过程
仿真平台采用proteusisis。
先将程序生成Hex文件，然后倒入选好的单片机中，添加需要的元器件，连线开始仿真。
图4.1仿真图
2仿真结果与分析
当电子钟上电复位后，数码管显示00-00-00。
并以1秒为单位计时，通过案件S1/S2/S3/S4可调节时间和日期。
如下图显示时间为5时22分23秒：
图4.2系统仿真结果（时间）
如下图显示日期为11年7月3日：
图4.3系统仿真结果（日期）
5心得体会
进过不懈的努力，我们顺利完成了这次单片机课程设计课题中的个性化电子时钟设计，
本次仿真总的来说是实现了预期的效果，但是喇叭把的效果不是很好。
功能还不够完善，设计还比较简单。
不过通过此次设计我们还是学会了不少东西。
首先，学会了keil和proteus软件。
然后，由于此次程序是用C语言编写的，以前的C语言知识的到了巩固。
同时，我们还领悟到了团队精神的真谛。
通过这次的设计使我认识到本人对单片机方面的知识知道的太少了，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，尤其是对程序设计语句的理解和运用，不能够充分理解每个语句的具体含义
总的来说，本次的设计使我从中学到了最重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。
在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。
参考文献
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电子工业出版社,2009.
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清华大学大学出版社,2004.1-505.
[3]邢国泉.LM35温度传感器的温度特性及其应用[J].医疗设备信息.2007,11（9）：
25-28.
[4]薛国红,赵修斌,卢艳娥等.零漂与增益控制对量化的影响分析[M].西安：
空军工程大学,2008.
[5]马忠梅，刘滨等.单片机C语言Windows环境编程宝典[M].北京:
北京航空航天大学出版社.2003
附录程序清单
#include
#include
sbitP20=P2^0;/****定义端口****/
sbitkhour=P3^0;
sbitkmin=P3^1;
sbitknian=P3^2;
sbittiaonian=P3^3;
sbitspeaker=P3^7;
intj=-1;/*****定义变量，j用以控制扫描********/
bitflag=0,leap=0;/*****定义flag控制时分秒和年月日的显示，leap判断是否为闰年***/
charsecshi=0,secge=0,minshi=0,minge=0,hourshi=0,hourge=0;
chardayshi=0,dayge=0,monthshi=0,monthge=0,yearshi=0,yearge=0;
unsignedintnum=0,sec=0,min=0,hour=0;/****设置初始时间为00时0分0秒****/
unsignedintday=1,month=1,year=10;/****设置初始日期为2010年1月1日****/
charsaomiao[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
/****扫描数组，控制位选******/
charshijian[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};
/*******共阴数码管的0,1,2,3,4,5,6,7,8,9********/
voiddelay（unsignedintz）/*******延时子程序******/
{unsignedintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=10;y>0;y--）;
}
voidtimer（）interrupt1/*********定时器中断0********/
{
TH0=（65535-5000）/256;/******重新装入初值*****/
TL0=（65535-5000）%256;
num++;
j++;
if（（year%4==0&&year%100!
=0）||（year%400==0））/*******判断是否为闰年******/
leap=1;/*******闰年，使leap=1******/
else
leap=0;/*******平年，使leap=0******/
if（num==150）/*****实验微调得num=150时大概为1s******/
{num=0;
sec++;/****秒自动加1*****/
}
if（sec==60）
{
sec=0;
min++;/****60s时，分自动加1，秒归0*****/
}
if（min==60）
{
min=0;
hour++;/****60分时，小时自动加1，分归0*****/
}
if（hour==24）
{
hour=0;
min=0;
sec=0;
day++;/****24时，天自动加1，时分秒归0*****/
}
/*************************************************************************************************************************************************************************月份的判断，平年时的2月和闰年时的2月
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