基于单片机控制的时钟控制器Word文件下载.docx
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2．设计内容
（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；
（2）确定元器件及元件参数；
（3）进行电路模拟仿真；
（4）SCH文件生成与打印输出；
3．编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
4．答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
目录
1引言………………………………………………………………………………………1
2总体设计方案……………………………………………………………………………1
2.1设计思路……………………………………………………………………………1
2.1.1软时钟的原理…………………………………………………………………1
2.1.2数码管的显示…………………………………………………………………1
2.2总体设计框图………………………………………………………………………2
3设计原理分析……………………………………………………………………………2
3.1单片机最小系统的分析……………………………………………………………2
3.2时间显示电路的设计………………………………………………………………3
3.3时间调整电路和指示电路设计……………………………………………………4
3.4报警电路设计………………………………………………………………………4
3.5系统软件设计………………………………………………………………………5
4结束语……………………………………………………………………………………6
参考文献…………………………………………………………………………………6
附录
（一）…………………………………………………………………………………7
附录
（二）…………………………………………………………………………………8
单片机控制的时钟控制器
摘要：
本设计主要利用AT89S51和显示电路构成，硬件电路简单但时钟准确误差小。
AT89S51体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。
这次单片机课程设计通过对它的学习与应用，从而达到学习、设计、开发软、硬件的能力。
随着电子技术产业结构的调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不断提高，家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。
本文所述的智能时钟控制系统主要指时钟显示、时间设置、闹铃（可扩展功能）等控制系统。
关键词：
AT89S51单片机时钟电路74LS164
1引言
数字时钟是生活中不可少的必需品数字钟是采用AT89S51和显示电路构成实现对时,分,秒.数字显示的计时装置，硬件电路简单但时钟准确误差小。
这次单片机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。
随着电子技术产业结构调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不断提高，家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。
本文所述智能时钟控制系统主要指时钟显示、时间设置、闹铃（可扩展功能）等控制系统。
钟表的数字化以及很多功能的不断扩展给人们生产生活带来了极大的方便，不仅仅只有报时功能而且也增加了定时自动报警、时间程序自动控制、定时开关机家用电器、通断动力设备等。
2总体设计方案
2.1设计思路
采用单片机设计的电子时钟通常有两种方法：
一是通过单片机内部的定时器/计数器，采用软件编程实现时钟计数，一般称为软时钟。
这种方法硬件线路简单，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。
二是采用时钟芯片，它的功能强大，功能部件集成在芯片内部，自动产生时钟等相关功能。
这种方法硬件成本相对较高，但软件编程较简单，通常用在对时钟精度要求校高的场合。
由于本设计对时钟的误差要求不高所以采用第一种方案。
2.1.1软时钟的原理
软时种是利用AT89S51内部的定时器/计数器来实现的，它的处理过程如下：
首先设定单片机内部的一个定时器/计数器工作于定时方式，对机器周期计数形成基准时间10ms然后用对10ms进行循环100次为1秒，秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。
显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出，通过六个七段LED显示器显示出来。
校时电路是直接加一个脉冲信号到时计数器或者分计数器或者秒计数器来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。
2.1.2数码管的显示
数码管的显示可以采用两种方法：
一是静态显示方式所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。
二是动态显示方式所谓动态显示，就是将要显示的多位LED显示器采用一个8位的段选端口，然后采用动态扫描方式一位一位地轮流点亮各位显示器。
由于人眼视觉的暂留性，当数码管重复的频率达到一定程度时看上去显示效果很稳定。
由于采用动态显示方式时占用单片机的资源较多且电路连接时较复杂做板时跳线较多所以本设计采用第一种方法静态显示方式。
2.2总体设计方框图
单片机控制的时钟控制器由单片机及最小系统、时间显示电路、时间调整电路、报警电路组成。
单片机最小系统是单片机工作的前提条件必需保证最小系统的正常工作才能再继续扩展其它功能。
单片机最小系统包括复位电路、晶振电路、以及AT89S51的31脚接高电平。
时间调整电路是为调整时、分、秒的正确性而设置的。
数码管显示电路采用6个七段数码管显示。
报警电路采用蜂鸣器。
设计总体框图如图1所示。
图1总体框图
3设计原理分析
3.1单片机最小系统的分析
最小系统一般包括:
单片机、晶振电路、复位电路。
复位电路由电容串联电阻构成，由图并结合"
电容电压不能突变"
的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般C取10u,R取8.2K.而手动复位一般C取22u,R1取200,R2取1k原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。
晶振电路:
典型的晶振取11.0592MHz（因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合）/12MHz（产生精确的uS级时歇,方便定时操作）。
特别注意:
对于31脚（EA/Vpp）,当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;
当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。
单片机最小系统原理如图2所示。
图2单片机最小系统
3.2时间显示电路的设计
时间显示电路采用静态显示，利用74HC164来驱动，数码管显示，74HC164是串行输入并行输出的移位寄存器，并带有清除端，其中Q0-Q7为并行输出端，MR为清除端，当它为零电平时使74HC164清零，A、B为串行输入端，CLK为时钟脉冲输入端，在脉冲的上升沿实现移位。
当CLK=0、MR=1时，74HC164保持原来的数据状态。
图中外接6片74HC164作为6位LED显示器的静态连接口，74HC164的低电平输出电流为8MA，可直接驱动共阳极LED。
采用软件译码向74HC164输出字型码，由于显示器是静态的主程序可不必扫描显示器。
直接由单片机的串行口输出数据和时钟控制信号达到静态显示的目的。
时间显示电路如图3所示。
图3时间显示电路
3.3时间调整电路和指示电路设计
时间调整电路采用了四个独立连接式按键该电路采用查询方式，当任何一个键按下时，与之相连的输入数据线即被清0（低电平），而平时该线为1（高电平）。
其中S1是时间开始按键，当S1按下时时钟开始工作，初始值设定在0点整，当需要改变时间时，应按下S2，该键是时、分、秒之间的切换，当S2按下时，显示电路中，秒的位置处于闪烁状态，处于当前可调，当再次按下该键时，显示电路的分应闪烁，处于当前可调，第三次按下时，显示电路中的时闪烁处于可调状态。
当时或分被S2激活可调时，按下S3可对其进行加1调整，按下S4可对其进行减1调整长按S3或S4时可以快速加或减调整。
时间调整电路如图4所示。
指示电路当时钟加电后按下S1键后时间开始正常工作时，AT89S51的P2.7低电平从而工作指示灯D0发光指示正常运行状态。
而D1、D2、D3、D4分别为S1、S2、S3、S4的按键指示灯。
指示电路如图5所示。
图4时间调整电路图5指示电路
3.4报警电路设计
报警电路由于PNP三极管和蜂鸣器组成电路。
当时钟设置闹铃或在整点时，当单片机使P0.6口置0时，P0.6接晶体管T1（8850）的基极输入端，从而使蜂鸣器发出报警的声音。
图6报警电路
3.5系统软件设计
主程序首先是初始化部分,主要是计时单元清零，中断初始化，启动定时器工作，然后是调用显示子程序，接着是判断有无按键。
无按键则回到调用显示子程序处；
有按键，则执行按键处理子程序，执行完后回到调用显示子程序处，重复循环。
主程序流程图如图7所示。
为了保证系统的可靠运行,在主程序之外还增加了定时中断程序。
电子钟的记时是用单片机内部的定时计数器T0，定时10ms，100次中断即为1s，60s为1min,60min为1h,24h为1天，如此循环，从而实现记时功能。
程序流程图如图8所示
否
是
N
图7主程序流程图图8中断程序流程图
4结束语
从这次实习中我感受到对于硬件的设计以及制作电路板都还算顺利，自已的不足之处由于单片机已经很长时间没有看过了所以对很多常用的汇编语言指令不太熟悉，以至于在调制程序时多次出错。
比如在这次时钟设计中本想认为可以将整点报时和闹铃功能都能实现呢可是光编程就花费了我9天的时间，本次时钟设计主要利用软件来完成功能。
如果在要求时报电路较高的场所可以用时钟芯片来设计出精确的时钟，另外加上语单芯片可以完成整点报时和闹铃的功能。
在本设计中虽然说有些简单但是时钟还是很准确的，电路简单稳定，不受外界的干扰环境的影响，充分发挥软件编程的优点，减小因元器件精度不够引起的误差。
参考文献
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北京航空航天大学出版社,2005．9
[2]夏路易,石宗义．电路原理图与电路设计教程Protel99SE[M]．北京：
北京希望电子出版社,2002
[3]张桂红．单片机原理与应用[M]．福州:
福建科学技术出版社,2007．2
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电子工业出版社,2006．6
[5]孙涵芳．MCS-51系列单片机原理及应用[M]．北京：
北京航空航天大学出版社,1994
[6] 周航慈.单片机应用程序设计基础[M].北京:
电子工业出版社,1997年7月
附
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