基于单片机的数字钟的设计毕业论文Word文档下载推荐.docx
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3.1上电复位电路10
3.2时钟系统11
3.3按键电路11
3.4电子时钟原理图12
3.5硬件调试12
4、软件设计13
4.1程序流程图13
4.1.1编辑软件（KeiluVision2）14
4.2生成代码文件14
4.3软件调试15
4.3.1程序的仿真ProteueISIS软件：
15
4.3.2具体步骤：
16
5.结论17
6.参考文献18
摘要
该文主要论述如何使用89S51型号的单片机来设计一个数字电子时钟。
该设计是利用单片机原理，以AT89S51芯片为主要控制器。
通过用KeilC51软件编程仿真,再通过protues软件进行硬件仿真，设计制作一个多功能数字电子时钟的硬件电路。
其中通过单片机扩展的1602LCD显示器用来显示秒、分、时计数单元中的值。
整个设计过程包括两大部分:
软件部分和硬件部分。
以单片机AT89S51芯片为核心,加上一定的外围电路、1602LCD显示器和键盘控制器组成。
该电子时钟系统主要由时钟模块、液晶显示模块以及键盘控制模块。
液晶显示模块能够准确显示时间（显示格式为时：
分：
秒（24小时制）），键盘控制模块可方便进行时间调整，时钟模块主要控制时间的显示由二十四进制电路与六十进制电路组成。
电路的设计以硬件和软件为指导思想，通过软件编程来实现模拟电路的设计。
用单片机AT89S51为主要功能模块，采用1602LCD输出显示时间，用按钮做开关，软件计时、调试，辅助必要的电路，实现高效、准确的数字电子时钟系统。
该数字电子时钟具有电路简单明了，系统稳定性高等优势，，成本低，维护方便、调试简便、具有广泛的市场前景。
关键词：
单片机、AT89S5芯片、1602LCD、动态扫描
1、设计总体方案
1.1电子钟的工作原理
有振荡器产生稳定的分频脉冲信号，作为数字钟的时间基准，然后经过分频器输出标准秒脉冲。
秒计数器满60向分计数器进位，分计数器满60向小时计数器进位，小时计数器按照0-23的显示规律计数。
计数器的输出分别由译码器送显示器显示。
计时出现误差时，可以通过校准电路校时、校分。
图1为设计总体框图。
该设计采用AT89C51单片机作为控制器，液晶显示时间，用按钮做开关。
按键输入修改值，再加上软件设计，达到实验结果。
按键功能：
K1键：
用于选择调节对象；
K2键：
增加当前小时或分钟；
K3键：
减小当前小时或分钟；
K4键确定调节值。
上电复位
主控制器
AT89S51
4个按键
1602LCD显示器
图1系统总体框图
2、主要器件介绍及功能实现
2.1AT89C52单片机
MCS-51系列单片机是Intel公司1980年推出的高性能8位单片微型计算机，它们的指令系统与芯片引脚完全兼容。
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000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。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
主要特性：
（1）与MCS-51兼容
（2）4K字节可编程闪烁存储器
（3）寿命：
1000写/擦循环
（4）数据保留时间：
10年
（5）全静态工作：
0Hz-24MHz
（6）三级程序存储器锁定
（7）128×
8位内部RAM
（8）32可编程I/O线
图2-1AT89C51芯片
（9）两个16位定时器/计数器
（10）5个中断源
（11）可编程串行通道
（12）低功耗的闲置和掉电模式
（13）片内振荡器和时钟电路
管脚说明：
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；
当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
振荡器特性：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
2.21602LCD液晶显示
单片机应用系统中使用的显示器主要有发光二极管显示器，简称LED（LightEmittingDiode）；
液晶显示器LCD（LiquidCrystalDisplay）；
近几年也有配置CRT显示器的。
液晶显示器简称是利用液晶经过处理后能够改变光线传输方向的特性，达到显示字符或者图形的目的。
其特点是体积小、重量轻、功耗极低、显示内容丰富等特点，在单片机应用系统中有着日益广泛的应用。
1602芯片：
主要用于显示时间和定时时间。
1602芯片由点阵字符液晶显示器件和专用的行、列驱动器、控制及必要的链接件、结构件组装而成，可以显示数字和西文字符，但不能显示图形，已经可以满足本次设计的需要。
1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。
1602型LCD可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0~D7和RS，R/W，EN三个控制端口，工作电压为5V，并且具有字符对比度调节和背光功能。
（1）外型尺寸：
80X36X13（LXWXH）实物如图2-3
图2-21602LCD实物图
（2）接口信号说明如图表2-1
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
DataI/O
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压信号
11
D4
4
RS
数据/命令选择端（H/L）
12
D5
5
R/W
读写选择端（H/L）
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源负极
表2-1接口信号说明
（3）主要技术参数如图表2-2
显示容量
16X2个字符
芯片工作电压
4.5~5.5V
工作电流
2.0mA（5.0V）
模块最佳工作电压
5.0V
字符尺寸
2.95X4.35（WXH）mm
表2-2主要技术参数
（4）基本操作程序
读状态：
输入：
RS=L，RW=H，E=H输出：
D0~D7=状态字
读数据：
RS=H，RW=H，E=H输出：
无
写指令：
RS=L，RW=L，D0~D7=指令码，E=高脉冲输出：
D0~D7=数据
写数据：
RS=H，RW=L，D0~D7=数据，E=高脉冲输出：
2.3计时功能的实现
时钟信号的产生可利用AT89C51片内的定时器0产生定时中断，进行时、分、秒的计时，并将信号送到显示电路。
2.3.1定时方法
（1）软件定时：
软件定时靠执行一个循环程序以进行时间延时。
特点是时间精确，且不需要外加硬件电路。
但软件定时要占用CPU，因此软件定时时间不宜太长。
（2）硬件定时：
特点是不占用CPU，但需要改变的元件参数来调节定时时间，在使用上不够灵活。
（
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