数字电子钟设计原理图+pcb图+程序课程设计docxWord文档下载推荐.docx
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本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现，单片机最小系统模块，输入模块、输出模块、电源模块
（1）单片机最小系统模块：
AT89S52单片机芯片；
复位电路；
晶振电路。
本模块AT89S52系统控制核心，单片机系统复位由按键电平复位电路完成，通过按键S1来控制，单片机通过芯片引脚XTAL1、XTAL2,外并接石英晶体振荡器和两只电容。
这样就为能为单片机提供频率为12MHz的晶振。
（2）输入模块：
本模块共用到了5个按键，1个电源开关，1个复位键，单片机运行期间，利用按键S1完成复位操作。
4个独立按键，S2键控制电子钟的启动/调整状态，S3键为小时调整键，S4键为分钟调整键，S5键位秒调整键，且S2、S3、S4、S5任一键都独自连一个I/O（Pl.O、P1.1、P1.2、P1.3）口线，说明它们可以独立实现相应的电子钟功能。
（3）输出模块：
本次设计显示为8位，采用两个四位一体数码管（共阳极）作为显示窗口，既可以节约成本又能简化电路。
数码管用8个PNP三极管驱动。
（4）电源模块：
直接由PC的USB接口提供。
2.2各功能模块详细介绍
2.2.1AT89S52介绍
（1）具有8KB可改写的Flash内部程序存储器，可写/擦1000次；
（2）256字节内部RAM；
（3）32根可编程I/O口；
（4）3个16位定时器/计数器。
（5）8个中断源；
（6）低功耗空闲和掉电方式。
它的价格便宜，功能强大，能耗低。
很大程度上减少总电路的复杂性，提高了所设计系统的稳定性。
其芯片引脚图如图2-1所示。
图2.1单片机AT89S52引脚图
2.2.2时钟电路
吋钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。
本次课程设计我们用的是12MHz的晶振与电容并联形成一个稳定的自激振荡器。
电路图如图2.2所示。
J1
II
33pF
XI
■ilk
Fl
11
X2
12MHz
32
图2.2时钟电路
2.2.3键盘电路
本次设计采用独立式键盘在单片机P1口上，其中S2键是启动/调整键，S3
键是是调整键，S4键是分调整键，S5键是秒调整键。
键盘电路如下图2.3所示。
图2.3键盘电路
2.2.4复位电路
复位电路采用按键复位方式，当按下复位键时，单片机复位，恢复初始状态,各寄存器清零。
当由于程序运行出错或操作错误是系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。
RST引脚是单片机复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即2个机器周期）以上,使用频率为12MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过2us才能完成复位操作。
复位电路如下图2.4所示。
S1
VCC
1
■
20
2
丄
SW-PB
k
CJ
R
22uF
200
RET
R2
11
—
图2.4复位电路
2.2.5数码管驱动电路与显示电路
本次课程设计我们采用的是共阳极的数码管，用三极管与电阻来做驱动。
电
路图如下图2.5所示。
图2.5数码管驱动及显示电路图
2.3设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图
电路原理图、PCB图、元器件布局图、元件清单见附录。
3设计课题软件系统的设计
3.1设计课题使用单片机资源的情况
选择设计课题使用单片机资源的情况如下：
P0口输出数码管段选信号，P2口输出数码管位选信号；
晶振12MHz；
启动/调整键S2：
P1.0,通过S2键选择单片机处于计时或调整状态；
时调整键S3：
Pl.1,按一次使时值加1;
分调整键S4：
P1.2；
按一次使分值减1；
40H-45H,其中40H和41H作为秒值缓存单元，42H和43H作为分值缓存单元，44H和45H作为时值缓存单元；
30H-37H作为显示缓存单元；
栈底设置在60H。
3.2设计课题软件系统各模块功能简要介绍
本程序通过以下各子模块程序实现：
主程序、键扫子程序、调整子程序、定时中断程序、加一子程序、显示子程序、延时子程序。
主程序：
主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。
键扫子程序：
主要是用于对按键是否按下进行扫描、处理。
调整子程序：
主要是用于对时、分、秒进行调整。
定时中断程序：
主要是用于电子钟的准确运行。
加一子程序：
用于时间的变化和时间的调整。
延时子程序：
用于显示时每位显示的时间控制。
3.3程序设计思路与流程图
这次课程设计我采用定时中断来实现，用定时器0采用定时方式1定时50ms,循环20次来实现计时。
因为单片机既要控制数码管的显示，又要来执行其他的程序，所以采用中断来解决这个冲突，当没有中断时，单片机控制数码管的显示,当中断来时，执行中断服务程序，因为执行中断程序时间短，所以在人眼看来，数码管是处于连续显示状态。
软件系统流程图:
图3.1主程序流程图
「开始J
调显示了程序延时去抖动
保存键值（A：
J结束[
图3.2键扫子程序流程图
图3.3加一子程序流程图
开始
现场保护（入栈：
重新设定计时初值
、
中断次数减一
秒值加一
Y
秒值缓存单元淸零
分值加一
F满”+二＞
分值缓存单元淸零
®
图3.4中断服务程序流程图
图3.5显示子程序流程图
关中断
开中断调整小时
＞保存时似分似秒值在缓存区＜
程序见附录
4设计仿真结果及误差分析
4.1设计课题的设计结论及使用说明
本设计为基于单片机的电子钟的设计。
本设计用2个四位一体的共阳数码管做为显示器，它显示时间值；
设计中有五个按键，其中S1为复位键，S2为启动/选择调整位置，S3为时调整键，S4为分调整键，S5为秒调整键，当接通电源，数码管上显示学生班级与学号，按下S2键，系统进入计时状态，当再按下S2时，系统进入调整状态，通过按S3、S4、S5键可以调整时调整、分调整、秒调整，在按下S2键，系统又进入计时状态。
这样的结果与设计要求完全相符，本设计成功，完成了设计任务。
4.2设计课题的仿真结果
在Proteus中的模拟仿真，系统仿真结果如图4.1、图4.2、图4.3所示。
实现功能：
可调整运行的电子钟具有三种工作状态：
学号显示状态、运行状态、调整状态。
（1）学号显示状态，依靠按复位键进入，在此状态下，按S3、S4、S5键均无效，按S2键有效，进入运行状态；
（2）运行状态，在此状态下，按S3、S4、S5键均无效，只有按SI、S2键有效，按下S1键后，退出运行状态，复位，显示学号；
按下S2键，退出运行状态，进入调整状态
（3）
调整状态，按S2键进入，在此状态下，按S3键时值加一，按下S4键分值加一，按下S5键秒值加一；
调整结束后按S2键，即可退出调整状态，进入运行状态。
吋间显示格式为：
时-分-秒。
图4.2启动状态显示
图4.3运行状态仿真
4.3设计课题的误差分析与调整
该电子钟在运行中存在一定的误差，误差产生有两种可能，首先是采用的计时方案是软件计时的，计时优势利用中断来实现。
而当电子钟运行时间1秒时，又得去执行中断程序，这个过程是需要时间的，所以就产生了一定的误差，当然这个误差是避免不了的，但可以缩小误差；
第二，还有硬件系统也有一定的影响。
本次课程设计，根据理论知识定时器1设置为50ms,循环20次来实现Is的定时，但因为中断服务程序执行需要时间，所以设置50ms来实现会有较大误差,在模拟中，我通过计时1个小时来与电脑上的计时对比，发现误差较大，所以我把定时时间减少了，通过多次调整，现在计时一个小时误差约为Is左右，基本上满足要求。
5课程设计体会及教学建议
5.1设计体会
本次课程设计应该是从做板子开始，当老师把单片机原理图交给我时，我发现自己什么软件都不会用，通过自己几个晚上的实践，初步掌握了protel的使用，又经过几个晚上，终于把PCB图给画出来了，然后是自己洗板子，打孔，焊接，终于把自己的印制板做完了，但当把老师给的程序写进去时，发现没有对应的结果出现，检查板子发现原来是电源接口接反了，当把接口改过之后，对应的结果出来了，自己好高兴。
几天的辛苦没有白费。
然后就是课程设计软件设计，即课程设计程序设计。
通过阅读老师给的课
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