基于单片机的时钟控制器设计Word格式.docx

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（4）SCH文件生成与打印输出；

（5）PCB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。

1.引言…………………………………………………………………………-1-

2总体设计方案………………………………………………………………-1-

2.1设计思路…………………………………………………………………-1-

2.2方案确立…………………………………………………………………-1-

2.3设计方框图………………………………………………………………-2-

3设计原理分析………………………………………………………………-2-

3.1系统硬件电路设计……………………………………………………-2-

3.2主控器件AT89S51………………………………………………………-2-

3.3译码器74HC245…………………………………………………………-3-

3.4显示电路…………………………………………………………………3-

3.5按键电路…………………………………………………………………-4-

3.6复位电路…………………………………………………………………-4-

3.7蜂鸣电路…………………………………………………………………-5-

3.8时钟电路…………………………………………………………………-5-

3.9总体原理图………………………………………………………………-5-

3.10程序框图…………………………………………………………………-5-

4结束语………………………………………………………………………-7-

参考文献………………………………………………………………………-8-

附录1电路总原理图………………………………………………………-9-

附录2总程序………………………………………………………………-10-

基于单片机控制的时钟控制器

摘要：

本设计以Atmel公司的AT89S51单片机为控制系统的核心，模型采用单片机作为主控制器，以汇编语言为程序设计的基础，设计的一个用两个四位一体数码管串口显示的时钟控制电路，包含了时钟控制电路的基本功能：

数码显示，时间调整，闹钟设定，秒表显示等，按照二十四小时循环，具有调节方便，简单实用，可靠性强的优点，有很高的利用价值。

关键词：

单片机AT89C5174LS245数码管

1引言

数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒及数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，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。

为了适应时代的潮流，本设计采用AT89S51单片机为核心，使得计时的精度有了很大的提高，而且调节也变的简单实用，采用数字显示也跟加的直观方便。

2总体设计方案

2.1设计思路

本设计采用AT89S51单片机为控制核心，产生精确的时钟震荡，来控制数码管显示电路来进行数码显示，外围电路主要有复位电路，震荡电路，按键电路，显示电路，蜂鸣电路组成；

复位电路可及时的对单片机进行复位，恢复到初始的状态，震荡电路主要用于计数，定时，产生合适的波特率，按键电路主要是给人们提供一个合适的人机对话的界面，方便人们进行实时的调节，显示电路主要用于数码的显示，蜂鸣电路用于闹铃设定等辅助功能。

2.2方案确立

本设计主要有包含了时钟电路，按键扫描，显示电路等几个部分。

由单片机实现时钟功能单片机内部具有定时器，可方便实现定时功能。

按键电路：

键盘分为矩阵式键盘扫描电路和独立式按键电路。

。

矩阵式键盘电路，此类键盘是采用行列扫描方式，优点是当按键较多时可以降低占用单片机的I/O口数目，缺点是电路复杂且会加大编程难度。

独立按键电路，每个键单独占有一根I/O接口线，每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。

缺点是当按键较多时占用单片机的I/O数目较多，优点是电路设计简单，且编程极其容易。

由于该系统采用了常规钟表式的校对方式，用键较少，系统资源足够用，故采用了独立按键电路。

显示电路分为：

静态显示法与动态显示法，由于静态显示法需要数据锁存器等硬件，接口复杂一些，又考虑到时钟显示只有6位，且系统没有其它复杂的处理任务，所以决定采用动态显示法。

2.3硬件设计方框图

电路的设计以AT89S51单片机为核心，包含了按键电路，复位电路，震荡电路，数码显示电路，整点报时电路等一系列独立环节，下面介绍一下电路设计过程中的总体框图，如图1所示。

图1时钟电路总体框图

3设计原理分析

用AT89S51单片机控制的数字时钟电路，外接震荡电路，按键电路，显示电路，蜂鸣电路等：

用单片机电路P0口来输出7段码数据，P2.0～P2.5口作列扫描输出；

按键用P1口控制，分别用于调节时,分,以及秒表和闹钟的设定；

P1.7口接5V的小蜂鸣器，用于按键发音以及定时提醒，整点报时提醒等；

采用74HC245作为数码管的段码驱动，为了提供共阳LED数码管的列扫描驱动电压，用三极管8550做电源的驱动输出；

采用12MHZ晶振，可提高秒计时的精确性；

在软件设计方面，应完成时钟控制电路的各项要求。

3.1系统硬件电路设计

系统硬件电路主要组成：

主控制器AT89S52、译码器74HC245、显示电路、蜂鸣器电路，复位电路时钟电路。

3.2主控器件AT89C51

AT89S51是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

管脚如图2所示。

图2DIP-40封装89C51引脚图

3.3译码器74LS245

74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。

74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。

当89S51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。

当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由B向A传输;

（接收）DIR=“1”，信号由A向B传输；

（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。

P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。

管脚如图3所示。

图374LS245管脚图

3.4显示电路

LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。

这种显示块有共阴与共阳两种结构。

共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮。

共阳极LED显示块的放光二极管阳极并接。

显示块与单片机接口非常容易，只要将一个8位并行输出口语显示块的发光二极管引脚相连即可（AT89S51需要加上拉电阻）。

此次电路采用2个4位共阳LED数码管，从P0口输出段码，列扫描用P2.0～P2.7来实现。

如图4所示。

图474LS245驱动段码显示电路图

3.5按键电路

按键调节电路有四个独立的按键接到P1口的P1.0—P1.3端口，控制着电路的调时，调分以及秒表功能和闹钟的设定。

具体电路如下图5所示。

图5按键电路图

3.6复位电路

AT89S51单片机的复位电路，如图5所示中左边电路。

在RESET输入端出现高电平时实现复位和初始化。

在震荡器运行的情况下，要实现复位操作，必须使RST引脚至少保持两个机器周期的高电平。

在CPU在第二个机器周期内执行内部复位操作，以后每一个机器周期重复一次，直至RST端电平变低复位期间不产生ALE信号。

当RST引脚返回低电平以后，CPU从0地址开始执行程序。

3.7蜂鸣电路

蜂鸣器是广泛应用于各种电子产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。

三极管8550作蜂鸣器的驱动，增加了蜂鸣器的驱动电流。

蜂鸣器的正极性的一端接到三极管的集电极，另一端连接到地，三极管的基极由单片机的P1.7管脚控制，底电平时蜂鸣器响，高电平时不响。

另外，蜂鸣器的声音大小及音调可以通过调整P1.7管脚的置低时间及输出的波形进行控制。

蜂鸣器的连接电路的原理图如图5所示。

3.8时钟电路

AT89S51内部片内有一个由反相放大器构成的振荡电路，XTAL1和XTAL2分别为震荡电路的输入端和输出端。

时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。

在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部震荡电路就产生自己震荡。

定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。

外部方式的时钟电路，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。

一般要求输入方波信号的频率低于33Mhz。

本文设计的系统采用的是内部方式的时钟电路。

如图6所示。

图6时钟电路原理图

3.9总体原理图

见附录1

3.10程序框图

主程序如图7所示首先是初始化部分,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。

定时器T0中断如图8所示

图7主程序流程图

图8中断程序流程图

4结束语

三周实习很快就过去了，通过自行设计、焊接和调试一个单片机系统，我熟悉了单片机基本的开发流程和单片机的深入学习。

在完成这个设计的同时，我复习了书本上的许多相关内容，受益匪浅。

因此我在获得理论知识的同时，实践中也获得了许多书本上没有的东西。

提高了调试以及查找并解决问题的能力，我深入了解了焊普通元件与电路元件的技巧、数字时钟的工作原理及其它各电路元件的作用等。

这些知识不仅在课堂上有效，对以后的学习工作有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义；

也对自己的动手能力是个很大的锻炼。

实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。

没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。

最后，感谢老师对我们这次实习的辛勤指导和帮助。

参考文献

[1]李光飞,楼然苗,胡佳文编著.单片机课程设计实例指导.北京:

北京航空航天大学出版社.2004

[2]黄仁欣主编.单片机原理及应用技术.北京：

清华大学出版社.2005.

[3]高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.北京:

电子工业出版社.2002

[4]肖玲妮.印刷电路板设计教程.[M].北京:

清华大学出版社,2003.

[5]康华光.电子技术基础.[M].北京;

高等教育出版社,2