本科毕业设计论文基于单片机的时钟电路设计.docx

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本科毕业设计论文基于单片机的时钟电路设计

基于单片机的时钟电路设计

摘要

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

本次设计以AT89C51芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的电子时钟，它由5V直流电源供电。

在硬件方面，除了CPU外，使用四个七段数码管来进行显示，数码管采用的是动态扫描显示。

通过数码管能够比较准确显示时、分,LED一闪一灭显示秒，设计方面采用汇编语言编程，整个电子钟系统能完成时间的显示、复位等功能。

通过这次设计让我更深入了解单片机基本电路、如何控制和定时器和中断编程的基本方法，从而锻炼了我学习、设计和开发软、硬件的能力。

关键词：

AT89C51；单片机；数码管

Basedonsingle-chipclockcircuitdesign

Abstract

Becauseofitsextremelyhighperformance-priceratio,thesingle-chipcomputerhasbeenpaidgreatattentiontoeversinceitcameoutin1970sof20thCentury,andhagainedextensiveapplicablefieldandfastdevelopment.AmongallkindsofSCCs,51SCCrepresentativeone.

Thisdesign,adoptingAT89C51chipasthecorepartwithsomenecessaryperiphcircuits,isasimpleelectronicclockwhichuses5VDCasthepowersupply.InhardwarebesidesCPU,fourseven-segmentLEDdigi-tubesareusedfordisplay,whichworkinadynamicallscdisplaymodeanddrivenby74SL14chip.TheLEDScanaccuratelyindicatehourandminuteandassemblylanguage.Thewholeelectronicclocksystemhasfunctionsoftimedisadjustment,bell-settingandreset,etc.

ThisdesignenablesmetohavegreaterinsightintothebasiccircuitofSCC,andthbasicmethodsoftimercontrolandinterruptionprogramming,sothatisatrainingofmyabilearning,designinganddevelopingsoftwareandhardward.

keywords:

AT89C51;SCM;Digital

目录

1绪论....………………………………………………………………………..…...1

1.1选题的目的和意义……………………………………………………………….…1

1.2单片机的应用………………………………………………………………3

1.3单片机数字时钟的总体设计方案…………………………………………3

2硬件分析………………………………………………………………………….6

2.1单片机的选用………………………………………………………………6

2.1.1AT89C51的主要性能参数…………………………………………………..6

2.1.2引脚说明……………………………………………………………...7

2.1.3复位电路……………………………………………………………...8

2.2数码管的选择………………………………………………………………8

2.2.1数码管的主要特点…………………………………………………...8

2.2.2驱动方式……………………………………………………………...9

2.2.3性能检测……………………………………………………………...9

3系统设计………………………………………………………………………...11

3.1分析论证…………………………………………………………………..11

3.2电路组成及工作原理……………………………………………………..11

3.3显示模块…………………………………………………………………..11

3.4运算模块…………………………………………………………………..11

3.5显示的原理………………………………………………………………..12

3.6主要程序分析设计………………………………………………………..13

3.7程序流程图…………………………………………………………..……14

4系统的仿真与调试……………………………………………………………...15

4.1硬件系统与调试…………………………………………………………..15

4.2软件调试…………………………………………………………………..16

结论………………………………………………………………………………….16

致谢………………………………………………………………………………….17

参考文献…………………………………………………………………………….18

附录………………………………………………………………………………….19

附录A……………………………………………………………………….....19

附录B………………………………………………………………………….24

1、绪论

1.1选题的目的和意义

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快、单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。

由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

这次毕业设计通过对它的学习、应用，以AT89C51芯片为核心，加以辅助电路，设计了一个简易的电子时钟，它由直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间。

数字时钟是现代社会应用广泛的计时工具，在航天、电子等科研单位，工厂、医院、学校等企事业单位，各种体育赛事及我们每个人的日常生活中都发挥着重要的作用。

本系统是基于AT89C51单片机设计的一个具有四位数码管显示的数字时实时钟，该系统同时具有硬件设计简单、工作稳定性高、价格低廉等优点。

数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。

在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。

在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高。

下面分别就这几个方面说明单片机的技术进步状况。

1.2单片机的应用

（1）单片机在智能仪表中的应用

单片机广泛地应用于各种仪表仪器，使仪表仪器智能化，提高它们的测量速度精度，加强控制功能。

（2）单片机在机电一体化中的应用

单片机的出现促进了机电一体化，它作为机电产品的控制器，充分地发挥了体积小，可靠性高，功能强，现场安装灵活方便等优点，大大强化了机器的功能，提高了机器的精度，自动化和智能化的水平。

（3）单片机在实时控制中的应用

对于过程控制中的各种物理参数：

如转速。

位移，流量，压力，温度，湿度，化学成分的测量和控制。

将测量技术，自动控制技术和计算机技术相结合，充分发挥数据处理和实时控制功能，使系统工作在最佳状态。

（4）单片机在分布式多机系统中的应用

单片机在这种多机系统中，往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。

当今的微处理器和微型计算机正向着功能更强，速度更快，价格更廉和网络化，智能化以及多图型，超媒体的方向发展。

随着网络通信技术的和多媒体技术的发展，微机及其应用技术将以前所未有的速度，深度和广度向前发展。

将迅速改变人们传统的生活方式，给未来的政治，经济发展带来日益深远的影响。

而51单片机是各单片机中最具有代表性的一种。

本次毕业设计是用51单片机来设计电子时钟。

电子时钟是现代电子技术在时钟领域的具体实现方式。

时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。

怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？

这就要求人们不断设计出新型时钟。

现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子时钟采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子时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。

电子时钟给人们的生活带来极大的方便，而且大大扩展了钟表原先的功能。

诸如定时自动报警，定时开关，自动起闭电路等等。

在一定程度上让单片机的涉及范围得以体现，从而扩大应用领域。

因此研究电子时钟及扩大其应用，在一定程度上有很大的现实意义。

随着科学技术的进步，单片机的功能也会日益增强，那么电子时钟这项技术也可以发展成一项新型技术。

电子时钟也可以由单一的定时，计数，报警等功能，开发成低成本、通用应用及高性能数据通信、光纤网络和存储系统应用的各类高级时。

本次毕业设计，通过对51单片机的学习、应用，通过学习与制作掌握单片机的应用,程序的编写,以及硬件电路的制作。

运用学过的知识，以AT89C51芯片为核心，辅以必要的电路，设计可以实现的单片机电子时钟方案，通过数码管能够显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。

1.3单片机数字时钟的总体设计方案

本设计主要选用单片机P1.0-P1.6口控制数码管7引脚，P2.4-P2.7口控制三极管放大电流从而保证输出的脉冲信号稳定，P0.2-P0.3口控制LED输出高电频亮低电频灭的功能。

为方便程序的下载,设计中采用了与单片机相配合的下载端口,整个控制系统如图1-1所示：

图1-1控制系统图

1.4程序流程图

图1-2程序流程图

2、硬件分析

2.1单片机的选用

本设计选用的单片机是AT89C51，AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

它的可擦除只读存储器可以反复擦除100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。

2.1.1AT89C51的主要性能参数

·8位CPU，片内振荡器；

·128b的数据存储器RAM；

·4kb片内程序存储器（ROM）；

·32条I/O口线；

·111条指令，大部分为单字节指令；

·21个特殊功能寄存器SFR；

·2个可编程定时/计数器；

·5个中断源，2个优先级；

·一个全双工串行通信口；

·外部数据存储器寻址空间为64KB；