多功能数字钟论文Word下载.docx

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指导教师：

徐伟

摘要

关键字

一、设计要求

1.1结构要求

1.2功能要求

二、总体设计

2.1系统组成

2.2总体及模块工作原理

三、硬件设计

3.1硬件组成

3.2各模块硬件电路图。

参数的选择及功能介绍

四、软件设计

4.1软件结构简介

五、调试与分析

（一）硬件调试

（二）软件调试

六、设计总结

附：

1.实物照片

2.硬件电路原理图

3.多功能数字钟C语言源程序（注解详细）

【摘要】：

数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，相比之下具有更高的准确性和主观性，该数字钟具有基本功能和扩展功能两部分。

其中，基本功能部分的有准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能；

扩展功能部分则具有：

待机、整点报时、日期显示、闹钟、秒表。

多功能数字钟的系统采用STC89C52单片机作为控制系统的核心，模型采用单片机作为主控制器，通过数码管显示秒、分、时、日、月、年，可以灵活的设置时间，增加按钮模块通过按键扫描可以对当前的时间随意设置，为具有更高的实用价值。

由于该系统具有时间显示、闹钟、秒表等完整功能，有很高的利用价值。

【关键字】STC89C52单片机锁存器C语言数码显示键盘扫描蜂鸣器

1.1结构要求：

①控制模块②显示模块

1.2功能要求：

①基本功能：

以数字形式显示时、分、秒的时间和校时功能

②扩展功能：

待机、整点报时、日期显示、闹钟、秒表

数字钟原理图如下

I控制模块

控制模块主要由主控芯片STC89C52单片机，独立键盘及简单的外围驱动电路组成，单片机模块主要利用对P0，P1，P3三个I/O口的输入输出的软件控制，利用定时器中断准确的计算时间；

按键共有八个，对应着整体设计的拓展功能，完成操作指令的输入。

II显示模块

将按键信息传入单片机，经过锁存器与单片机的P1口相连，实现对锁存器位选和段选的控制，进而单片机根据按键信息来控制数码管的显示。

利用单片机STC89C52作为本系统的主控模块。

首先设定单片机内部的定时器\计数器工作于方式1，对机器周期计数形成基准时间，然后用定时器\计数器0计数的方法对基准时间计数形成秒，秒计60次形成分，分计60次形成小时，小时计24次则计满一天。

即利用单片机的定时/计数器0使单片机每50ms中断一次，当单片机中断20次时，时间加一秒，从而实现时钟功能。

利用单片机的定时\计数器1装入初值后，每1/100s中断一次，秒表计数加一，当计数达到100时，就是一秒时间，这样实现秒表功能。

闹钟功能是通过在源程序中设定变量实现的，而且可通过加一和减一键来调整定时时间，通过单片机不断比较时钟时间与设定的时间，当两者一致时，蜂鸣器就会发声提示。

整点报时功能与闹钟工作原理相似，通过动态扫描，当检测到闹钟开关开启且时间为整点时，蜂鸣器发生提醒。

年月日的显示与时钟显示类似，单片机通过控制锁存器控制共阴数码管，使其逐位显示，当显示速度非常快时利用人的视觉暂留（大约2ms）和数码管显示的余晖，实现数码管的动态显示，我们就看到了连续的数字。

待机功能通过编写待机函数使锁存器关闭数码管位选来实现的。

3.1硬件组成

该系统主要由以下四部分组成：

主控制器（单片机控制）、按键扫描部分、数码显示部分和蜂鸣器部分组成，下面对这几个部分的具体的器件选择及连接电路做具体的介绍。

3.2各模块硬件电路图。

（一）主控制器STC89C52。

在该多功能数字钟中起到总控作用的是STC89C52单片机，它是STC公司生产的带8k字节闪烁可编程可擦除低电压、高性能的CMOS8位微处理器，拥有8K字节FLASH存储器和256字节片内RAM，全静态时钟范围从0～24MHz。

单片机的口线中，P1用于数码显示电路，P0和P2口用于键盘的扫描电路。

（二）键盘扫描部分。

硬件电路如下：

按键扫描电路采用独立键盘，按键电路简单，易于控制。

共有八个按键，其中六个普通小键盘：

从K1至K6分别由P0.0到P0.5控制，两个自锁开关：

K7和K8分别由P2.0和P2.1控制。

各按键说明如下：

k1:

在时钟界面下，按下k1进入调整时间状态，按下第一次显示小时，按下第二次显示分钟，按下第三次显示秒；

在闹钟界面下，按下k1进入设定时间状态，按下第一次显示小时，按下第二次显示分钟，按下第三次显示秒；

在日期界面下，按下k1进入调整日期状态，按下第一次显示年，按下第二次显示月，按下第三次显示日。

在其他状态下k1无效。

K2：

在非调整时间状态的时钟界面、非设定时间状态的闹钟界面、非调整日期的日期界面下，按下k2一次，进入待机状态，再按下一次，重新显示待机前的界面；

否则按下K2时，相应的调整量加一。

K3：

在时钟或秒表界面下，按下k3可以进行这两种界面的相互转换；

在调整时间状态、设定时间状态、调整日期状态下，按下k3，相应的调整量减一；

在除此之外的状态下k3无效。

K4:

在非调整时间的时钟界面下，按下此键一次，进入秒表界面，再按下一次开始计时，再按下一次计时停止，再按下一次清零，如此循环。

其他界面下此键无效。

K5：

在时钟界面下，按下此键进入闹钟界面，按下第二次返回时钟界面；

在日期界面下，按下此键进入闹钟界面，按下第二次返回日期界面。

K6：

在时钟界面下，按下此键进入日期界面，再按一下返回时钟界面。

K7:

k7闹钟开关，按下时打开，到达设定时间后闹钟发出提示音，若没按下则闹钟功能关闭。

K8：

整点报时开关。

通过不断地键盘扫描并判断是否有按键被按下可调整时间，年月日、定时及待机，继续比较时间的与定时时间的一致性，实现整点报时和闹钟功能。

（三）数码显示部分

该多功能数字钟采用数码管显示时间，数码管采用共阴极，通过P1.0~P1.7接入两个锁存器（74HC573）输入端D0~D7，锁存器与数码管的引脚相连，通过控制P1I/O口的编码输入，来控制数码管的位选和段选端，使数码管显示作品要求的数字。

优点是锁存器的使用节约了单片机的端口，且使程序控制更加灵活。

（四）蜂鸣器发声提示

蜂鸣器的工作原理很简单，简单的蜂鸣器驱动电路如图所示，将基极与单片机的P3.3口相接，通过软件编程给单片机P3.3送入低电平，蜂鸣器则发生开始工作。

本作品中运用按键扫描，当显示的时间是整点时，单片机将P3.3置0，蜂鸣器发声；

闹钟的工作方式于此类似。

四、软件设计

为利于该设计的多功能的实现和更高的编程效率。

采用c语言进行编程。

为实现编程结构清晰，采用各个模块单独编程，最后实现各个模块的综合连接。

主程序的框架由按键扫描程序构成，各个功能模块程序嵌入到各个按键的子程序中，通过对按键的不断扫描来确定跳转到哪个功能模块。

对于按键模块，采用扫描法循环扫描。

对于扩展的待机功能利用编写好的待机函数，直接在主函数中调用即可实现；

秒表功能则利用单片机定时\计数器1实现；

利用按键可以调整时间、日期；

整点报时、闹钟功能利用定义的变量不断与时间变量比较，如果一致则蜂鸣器发声。

整个系统程序流程图如下

（一）硬件调试。

在硬件方面，为了提高作品的成功率，首先对买来的电子元器件进行测试，然后进行外围电路的焊接，由于电路不是很复杂，所以焊接起来不是很难，容易出现问题的地方在于焊接是否出现虚焊，导线是否接实，管脚是否连接正确等。

（二）软件调试。

在keil51编译器下进行程序编译及仿真调试时，应分段并以子程序为单位逐个进行，利用proteus7professional进行单片机和外围电路的准确连接，并将程序下载到单片机，观察仿真结果与作品要求是否一致，最后可结合硬件实时调试。

具体多功能数字钟源程序另附，程序中有对代码的具体解释和说明，笔者将不在此处赘述。

　　随着电子技术在不断进步，机械式时钟已经被淘汰，取而代之的是具有高度准确性和具有更长的使用寿命等优点的数字时钟。

我们应尽量考虑到人的因素，增强时钟的实用性和操作性，为使用者提供切实的方便，营造一种舒适的生活氛围。

所以，在设计的时候，应该从多面、多角度去考虑问题，而且应该进一步提高时钟的质量，并尽可能的增加一些使用的功能。