单片机 电子时钟.docx

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单片机电子时钟

《单片机原理及接口技术》

课程设计

设计题目电子时钟

姓名

学号

学院

专业班级

电子时钟

摘要：

随着我国科学技术的飞速发展，单片机的应用越来越广泛。

单片机即单片微型计算机，由RAM,ROM,CPU构成，定时计数和多种接口于一体的微控制器。

它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。

为了进一步了解51单片机的定时器，设计一个电子时钟，在此对AT89C51单片机在时钟计数上进行了研究。

整个系统以AT89C51作为控制核心，用按键进行时间设置和是否进入省电模式的转换，并在数码管上显示相应的时间。

应用Proteus的ISIS软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真，该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。

关键词：

单片机，定时计数，电子时钟，时间设置

Abstract

WiththerapiddevelopmentofscienceandtechnologyinChina,

Microcontrollersarebecomingmorewidespread.Single-chipmicro-computerchipthatis,fromRAM,ROM,CPUcomposition,timingcountsandmultipleinterfacesinoneofthemicrocontroller.Itssmallsize,lowcost,powerful,widelyusedinsmartindustriesandindustrialautomation.Tofurtherunderstandthe51singletimer,designedanelectronicclock,thisclockiscountingontheAT89C51inonthestudy.AT89C51asthecontrolsystemtothecore,withbuttonsfortimesettingandconvertitintopowersavingmode,andthedigitaldisplayonthecorrespondingtime.Proteus'sISISsoftwareapplicationstoachieveasingle-chipelectronicclocksystemdesignandsimulation.Themethodofsimulationresultsistrue,accurate,savinghardwareresources.

Keywords:

Microcontrollers;TimingCounts；ElectronicClock;TimeSetting

绪论

随着电子技术的飞速发展，单片机已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。

由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。

再加上家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使用起来很不方便。

根据这种实际情况，设计一个电子时钟，电子时钟的核心是应用极为广泛的51系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能强等特点。

不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供开发，有着广泛的应用领域。

1.电子时钟的介绍

1.1电子时钟的概述

现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于1秒的定义，通过计数方式进行满60秒分钟进1，满60分小时进1，满24小时小时清零。

从而达到计时的功能，是人民日常生活不可缺少的工具。

1.2电子时钟的特点

高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。

2.电子时钟的设计要求

（1）译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态在六位LED七段显示器显示出来；

（2）秒和分钟均以计数60进1；

（3）小时以计数24进1，且计数24小时清零；　

（4）可以进行“时”、“分”显示数字进行校对调整的；

（5）可以屏蔽数码管显示时间；

（6）编写程序，用Proteus软件进行仿真。

3.电子时钟的芯片介绍

3.1.AT89C51芯片

3.3.1.AT89C51的概述

AT89C51是一种带4K字节存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，即单片机。

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，AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活高。

引脚如图1示：

图1AT89C51引脚排列

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。

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。

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。

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。

3.3.2.AT89C51的P3口的特殊功能

　　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。

3.2.数码管

数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。

有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。

共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。

共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起。

阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为二极管的负极，又称为负极。

数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP是小数点位段。

多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端连接在一起。

即所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法。

显示方法可分为静态显示和动态显示两种。

静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。

动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。

依次给出各个数码管公共端加有效信号，同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。

如图2所示：

图27段数码管引脚排列

3.3.74HC573

74HC573是八进制3态非反转透明锁存器，高性能硅门CMOS器件。

SL74HC573跟LS/AL573的管脚一样。

器件的输入是和标准CMOS输出兼容的；加上拉电阻，能和LS/ALSTTL输出兼容。

当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。

当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。

如图3所示：

图374HC573引脚排列

4.电子时钟的设计

4.1.电子时钟的设计原理

该电子时钟由AT89C51，按键BUTTON，六段数码管，74HC573地址锁存器等构成，采用晶振电路作为驱动电路，整体设计较简单，包括单片机、地址锁存电路、显示电路、按键电路。

显示电路用的是七段数码管，数码管段选通过锁存器74HC573接单片机的P2口，由延时程序和循环程序产生的1秒定时，达到时分秒的计时，60秒为1分钟，60分钟为1小时，满24小时为一天。

按键按下后松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能，进入省电模式；直接按下不松开，则可以实现分钟的累加，每按一次分钟加1；连续两次按下按键不松开，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加1。

电路原理如图4所示：

图4电子时钟原理图

4.2.电子时钟的设计流程图

4.2.1.总体流程图

图5总体流程图

4.2.2.中断流程图

图6中断流程图

5.Proteus软件仿真

5.1.电子时钟仿真结果图

5.2.省电模式的仿真结果图

5.3.仿真结果分析

电路图的设计简单，器件太少，调节时间的按钮太少，不能很好的实现时间的调节。

在测试过程中，六位数码显示管只显示五位数字，有一位数字不亮，通过多次的修改程序并在PROTEUS软件环境中进行仿真，组员探讨解决了此问题，仿真可实现“时、分、省电”模式的转换。

6.总结

基于单片机的应用广泛，设计的电子时钟，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能强等特点，满足计时的功能，是人民日常生活的时间仪表。

课程设计确实是一门很复杂、很严密的课程，能很好的提高一个人的实践创新能力、思维能力。

本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，我通过所学的知识，以及上网和图书馆查资料，同时在查找资料的过程中我学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。

学会了应用单片机的知识，理论与实践结合，用单片机设计电子时钟，在资料的帮助下再加上同学间的思想设计了一个简单电子时钟。

通过这次的设计，我对单片机有了更深的了解，发现自己还有许多不足,我们应该不断完善自己的知识储备，在未来的工作和学习的道路上走的更加深远！

参考文献

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高等教育出版社，2009.1

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北京航空航天大学出版社，2006.

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电子工业出版社，2005.

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电子工业出版社，2005.

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北京航空航天大学出版社，2007.

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华中理工大学出版社，1999.

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哈尔滨工业大学出版社，1997.