数字电子时钟设计设计Word下载.docx
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3.2.1引脚定义
10
3.3显示电路设计11
3.3.1LCD显示基本原理11
3.3.2引脚功能说明
12
3.4复位电路设计12
3.5闹铃、背光电路设计13
四、软件程序设计14
4.1程序流程图14
4.2主程序设计16
4.3子程序设计16
4.3.1实时时钟日历子程序设计16
4.3.2显示子程序设计16
4.3.3键盘扫描子程序16
4.3.4闹铃子程序设计17
4.4系统程序设计17
4.5调试仿真27
五、设计总结28
致谢29
参考文献30
河南工业职业技术学院
毕业设计
课题名称数字电子时钟设计
姓名
学号
班级
专业机电一体化
所在系机电工程系
指导教师
完成日期2013/11/26
毕业设计任务书
设计题目：
数字电子时钟设计
设计要求：
本设计主要为实现一款可正常显示时钟/日历、定时闹铃、LCD背光调节，一键恢复的多功能电子时钟。
采用AT89C51芯片作为核心，LCD液晶显示器，完成时钟/日历的基本功能。
设计任务：
1．设计硬件电路，画出电路原理图；
2.设计软件，编制程序，画出程序流程图；
3．调试程序，写出源程序代码；
4．写出详细毕业设计说明书（10000字以上），要求字迹工整，原理叙述正确，会计算主要元器件的一些参数，并选择元器件。
设计进度要求：
第一周：
查阅资料并确定论文题目
第二周：
针对自己定的题目写出初步的设计方案
第三~五周：
根据自己的设计方案设计方案设计硬件和软件
第六~七周：
修改、完善设计，仿真，调试电路，整理论文
第八周：
毕业答辩
指导教师（签名）：
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，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AT89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。
电子时钟主要是利用现代电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时钟精确、体小、界面友好、可扩展能力强等优点，被广泛应用于生活和工作当中。
另外，在生活和工农业生产中也常常需要定时报警，这就需要电子时钟具有多功能性。
本人对当前电子时钟开发手段进行了比较和分析，最终决定了采用单片机技术实现多功能电子时钟。
设计采用AT89C51芯片作为核心，1602LCD液晶显示器，使用DS1302实时时钟日历芯片完成时钟/日历的基本功能。
这种实现方法的优点是电路简单，新能可靠，实时性好，时间精度高，操作简单编程容易。
该电子时钟可应用于一般的生活和工作中，也可通过改装提高性能，增加新功能，从而给人们的生活和工作带来更多的方便。
【关键词】电子时钟；
AT89C51单片机；
DS1302时钟日历芯片；
LCD液晶显示器
一、概述
1.1数字电子时钟研究的背景和意义
时间是人类生活必不可少的重要元素，入过没有时间的概念，社会将不会有所法杖和进步。
从古代的水漏、十二天干地支，到后来的机械钟表以及当今的石英钟，都充分显现出了时间的重要性，同时也代表着科技的进步。
致力于计时器的研究和充分发挥时钟的作用，竟有着重要的意义。
20实际末，电子技术获得了飞速的发展。
再起推动下现代电子产品几乎渗透到了社会的哥哥领域，有力的推动和提高的社会生产力的发展与信息化程度，同时也是现代电子产品性能进一步提升，产品的更新换代节奏谱也越来越快。
时间对人们来说是那么的宝贵，工作的忙碌性和繁杂容易使人们忘记当前的时间。
然而遇到重大事情的时候，一旦忘记时间，就会给自己或者是他人造成很大的麻烦。
平时我们要求上班准时，约会或者召开会议必然要提及时间、火车要准点到达，航班要准时起飞，工业生产中，很多环节都需要时间来确定工序替换时刻。
所以说能随时准确的指导时间并利用时间，是我们生活中必不可少的。
想知道时间，手表当然是很好的选择，但是在忙碌当中，我们还需要一个“助理”时不时的给我们体形式将，所以，计时器最好能够用有一个定时系统，随时提醒容易忘记时间的人。
最早能够定时、宝石的时钟属于机械式钟表，但这种时钟受到机械结构、动力合体技的限制，在功能性能以及在造价上都没有办法与电子时钟相比。
电子时钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的即使装置，广泛应用月个人家庭、车站、码头办公室等公共场所，成为人们日常生活活动中不可少的必须品。
由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛使用，是的数字时钟的精度远远查过老师钟表，钟表的数字化跟人们生产生活带来了极大的方便，而且大大的扩展了钟表原先的时钟功能。
诸如整点提示、定时报警、定时广播、自动启闭路灯，定时开关烘箱、同多动力设备、甚至各种定时电气的自动启动等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。
因此研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
1.2数字电子时钟系统实用功能分析
电子时钟主要是利用电子技术讲时钟电子化、数字化，拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性强等优点，被广泛应用于生活和工作当中。
当今市场上的电子时钟品类繁多，外形小巧别致。
也有体型较大的，诸如公共场所的大型电子宝石器等。
电子时钟首相是数字化了的时间显示或报时，在此基础上，人们可根据不同场合的要求，在诗中上加置其他功能，比如定时闹铃，万年历等功能。
本设计电子时钟主要功能为：
1.具有显示和手动校对功能，24小时制，年、月、日显示和手动校正功能；
2.具有闹铃功能；
3.具有背光调节功能和一键恢复功能；
1.3文章结构分析
本设计在绪论里主要介绍数字时钟研究的背景和意义、系统实用功能的分析、本设计的章节结构安排及使用的技术。
把系统总体设计作为第二部分，在这部分里介绍了各种元器件以及芯片的选择；
第三部分是硬件电路的设计；
主要对AT89C51芯片的具体介绍，时钟电路，复位电路，时间显示电路、按键电路、供电电路、闹铃指示电路等几部分，这一部分是本设计的重点。
第四部分是系统软件设计，主要是用汇编语言对图形汉字编程设计；
第五部分是对全文的总结。
第六部分是致谢，第七部分是参考文献。
二、系统总体分析
2.1数字时钟方案
数字时钟是本设计的最主要的部分。
根据需要，可利用两种方案实现。
方案一：
本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS12887A。
该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。
为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。
当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。
而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。
方案二：
本方案完全用软件实现数字时钟。
原理为：
在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。
利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；
若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；
若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；
若时值达到24，则将十字节清零。
该方案具有硬件电路简单的特点。
但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。
而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。
基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。
2.2显示屏模块方案
LED显示屏幕能实时显示高清晰度、色彩丰富的动态图像；
显示与播放可与控制计算机显示器上的内容点点对应，LED显示屏上的图像色彩、缩放比例和显示尺寸，还可通过计算机任意调整LED电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体的大型显示屏系统。
它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点，但未处理器和LED发光二极管之间还需要处理芯片。
LCD显示屏幕是利用光的偏振现象来显示的，一般分为数字LCD和点阵LCD.前者用于显示简单的字符，后者能显示复杂的图像和自定义字符。
具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点LCD显示屏本身不发光可以靠反射投射光源发光的优点。
非常适合嵌入式系统，移动设备使用。
应用非常广泛。
基于设计需求选用LCD显示屏。
2.3数码管显示方案
静态显示。
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的导通或截止。
该方式每一位都需要一个8位输出口控制。
静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。
但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。
动态显示。
所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。
利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。
显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。
调整参数可以实现较高稳定度的显示。
基于本设计选取的是动态显示。
2.4驱动电路的选择
驱动电路的选择采取并口输入，占用大量I/O口资源。
选取串口输入，I/O口资源使用较少。
所以我选用串口输入。
电路中行方向由AT89C51的p0口和p2口完成扫描，由于p0口没有上拉电阻，因此接一个4.7k*8的排阻上拉。
为提供负载能力，接16个2N5551的NPN三极管驱动。
列方向则由4—16译码器74LS154完成扫描，它由89C51的P1.0---P1.3控制。
同样，驱动部分则是16个2N5401的三极管完成的。
2.5数字电子时钟工作原理
数字电子钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。
它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和报时功能。
因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。
主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。
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，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。
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。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态用七段显示译码器译码，通过七段显示器显示出来。
整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。
校时电路时用来对“时”、“分
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