数码管电子钟的设计及实现Word文档下载推荐.doc
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职称：
完成日期：
2012年5月
29
摘要
电子钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化，拥有时钟精确、体积小、可拓展性能强等特点，被广泛用于生活和工作中去。
本文主要为实现一款可正常显示时间、带有24h/12h制调整、带有AM/PM显示以及时间校准功能的一款基于单片机仿真的多功能电子钟。
本文对设计要求的功能进行了分析和比较，确定了提供电源、界面显示、输入等方案。
本设计采用AT80C51芯片作为核心，以时钟电路、复位电路为辅助电路，用Proteus软件自带的电子钟组件实现高度仿真的显示结果。
软件部分主要采用简单且应用广泛的C51语言编写实现。
这种仿真的电子钟具有电路简单、读取方便、显示直观、功能多样、时间精度较高、操作简单、编程容易、成本低廉等很多优点。
设计主要是用Proteus电路软件实现电子管的仿真。
经过改装，添加部分功能所生产出的产品即可应用于一般的生活和工作中，从而给人们的生活和生产带来便利，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。
关键词：
单片机；
电子钟；
控制器
Abstract
Electronicclockistheuseofelectronictechnologytomakeclockelectronicanddigital.Withapreciseclock,smallsizeandcanbeabletodevelopstrongperformancecharacteristics,soarewidelyusedtoliveandwork.
Inthispaper,toachieveanormaldisplaytimewith24h/12hsystemadjustments,withtheAM/PMdisplayandtimecalibrationfunctionofasimulationbasedonsinglechipmulti-functionelectronicclock.
Inhispaperthedesignrequirementsofthefunctionareanalyzedandcompared,determinedtoprovidepower,interfacedisplay,inputprogram.ThisdesignadoptsAT80C51chipasthecore,withaclockcircuit,resetcircuit,usingProteusSoftwarecomeswiththeelectronicclockassemblytoachieveahighdegreeofsimulationresult.SoftwarepartmainlyusesawiderangeofC51language.Thissimulationelectronicclockhastheadvantagesofsimplecircuit,convenientreading,visualdisplay,multiplefunctions,highprecision,simpleoperation,timeprogrammingiseasy,lowcostandmanyotheradvantages.
ThedesignismainlyuseProteussoftwaretorealizetheelectronictubesimulationcircuit.Aftermodification,addingsomefunctionstoproduceproductsthatcanbeappliedtopeople’slifeandproduction,inlinewiththedevelopmenttrendofelectronicinstrumentation,andhasbroadmarketprospects.
Keywords:
SCM;
electronicclock;
controller
目录
1绪论 1
1.1数字电子钟的背景和意义 1
1.2本设计研究的主要内容 2
2系统总体设计及方案论证 3
2.1提供方案 3
2.2显示界面方案 3
2.3输入方案 4
3系统硬件设计及实现 5
3.1整体方案设计 5
3.2单片机的基本结构 6
3.3其它电路设计 8
3.3.1时钟电路 8
3.3.2复位电路 9
3.3.3数码管显示电路 10
4系统软件设计及实现 14
4.1主程序流程图 14
4.2时间调整程序流程图 15
5Proteus软件仿真 17
5.1Proteus软件简介 17
5.2仿真步骤 17
5.3仿真过程中出现的错误及解决措施 17
5.4仿真结果 18
总结 20
参考文献 21
致谢 22
附录 23
绪论
1绪论
1.1数字电子钟的背景和意义
20世纪末电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间，忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。
但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。
单片机具有集成度高、功能强、通用性好的特点，特别是它能耗低、价格便宜、可靠性高、抗干扰能力强和使用方便等独特的优点，所以单片机现在广泛的应用到家用电器、机电产品、儿童玩具、机器人、办公自动化产品等领域。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，趋势是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。
这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。
单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒、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。
1.2本设计研究的主要内容
本设计采用AT80C51芯片作为核心，采用延时电路和复位电路来实现其计时的功能，用Proteus软件自带的电子钟组件实现仿真结果。
此设计的主要研究内容有：
（1）研究电子钟的原理与实现方法。
（2）51单片机的原理与运用。
（3）构思基于单片机的仿真电子钟的实现方案。
（4）熟悉运用C51单片机语言编写软件系统。
（5）熟悉运用Keil软件与Proteus软件仿真和调试系统。
系统总体设计及方案论证
2系统总体设计及方案论证
本系统采用单片机80C51为中心器件来设计电子钟系统，系统实用性强、操作简单、扩展性强。
本设计采用单片机、键盘、LED显示、电子钟演示系统组成。
系统包括状态转换、调时、调分以及基本的电子钟功能，计时牌显示当前时间。
电子钟控制的框图如下图2-1所示，主要有控制电路、按键电路、晶振电路、复位电路、显示电路、电源电路等电路组成。
单片机AT80C51
按键控制装置
时钟电路
驱动装置
74LS138地址分配装置
复位电路
时间显示装置
图2-1系统总体设计框图
2.1提供方案
为使模块稳定工作，须有可靠电源。
本次设计考虑了两种电源方案：
方案一：
采用独立的稳压电源。
此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；
缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。
方案二：
采用单片机控制模块提供电源。
该方案的优点是系统简明扼要，节约成本；
缺点是输出功率不高。
综上所述，选择第二种方案。
2.2显示界面方案
该系统要求完成时间显示功能。
基于上述原因，本次设计考虑了两种方案：
完全采用点阵式LED显示。
这种方案功能强大，可方便的显示各种英文字符、汉字、图形等，但实现复杂，且须完成大量的软件工作。
完全采用数码管显示。
这种方案优点是实现简单，可以完成时间显示功能。
缺点是功能较少，只能显示有限的符号和数码字符。
根据本设计的要求，方案二已经满足了要求，所以本次设计采用方案二以实现系统的显示。
2.3输入方案
这里同样讨论了两种方案：
采用74LS138扩展I/O口、键盘及显示等。
该方案的优点是使用灵活可编程，并且有RAM及计数器。
若用该方案，可提供较多I/O口，但操作起来稍显复杂。
直接在I/O口线上接上按键开关。
因为设计时精简和优化了电路，所以剩余的端口资源还比较多。
由于该系统是对电子钟数码显示管的控制，用到的单片机端口比较多，所以要实现时间的显示就需要进行端口的扩展，故选择方案一。
系统硬件设计及实现
3系统硬件设计及实现
3.1整体方案设计
本设计以单片机为控制核心，采用模块化设计，共分以下几个功能模块：
单片机控制系统、键盘及状态显示时间模块等。
整体硬件设计图如3-1所示。
单片机作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。
它由单片机振荡电路、复位电路等组成。
系统采用单数码管时间显示功能，最大显示数字9。
在时间走飞的情况下，可以通过K1、K2、K3和K4四个按键对时间进行调整。
图3-1整体电路设计
3.2单片机的基本结构
MCS-51单片机内结构如图3-2所示，MCS-51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。
80C51单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在分别加以说明。
图3-280C51单片机内结构
（1）中央处理器
中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入/输出功能等操作。
（2）数据存储器（RAM）
80C51内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是
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