最新LED 电子钟 显示时间.docx
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最新LED电子钟显示时间
LED电子钟显示时间
《单片机技术》课程设计任务
1、本课题任务如下：
设计一个具有特定功能的电子钟。
该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。
2、本课题要求如下：
（1）在AT89S51的P0口和P2口外接由六个LED数码管（LED5～LED0）构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口（P0.0～P0.7对应于LED的a～dp），P2.5～P2.0作LED的位控输出线（P2.5～P2.0对应于LED5～LED0），P1口外接四个按键A、B、C、D（对应于P1.0～P1.3）。
（2）、利用六个LED显示当前时间。
（3）、四个按键的功能：
A键用于电子钟启动/调整；B键用于调时,范围0-23,0为24点,每按一次时加1；C键用于调分,范围0-59，0为60分,每按一次分加1；D键用于调秒,范围0-59，0为60秒,每按一次秒加1。
方案四:
独立式按键，LED动态显示。
该方案方框图如图1.2.4所示，独立式按键直接与单片机I/O口相连构成键盘，每个按键不会相互影响，因本系统用到的按键比较少，采用独立式键盘不会浪费I/O口线，所以本系统采用独立式键盘。
动态显示的亮度虽然不如静态显示，但其硬件电路较简单，可节省硬件成本，虽然动态扫描需占用CPU较多的时间，但本系统中的单片机没有很多实时测控任务，因此，本系统采用此种方案。
2多功能电子表的工作原理
本设计中的电子钟的核心是AT89S51单片机，其内部带有4KB在线可编程Flash存储器的单片机，无须外扩程序存储器，硬件电路主要由四部分构成：
时钟电路，复位电路，键盘以及显示电路。
时钟电路是电子表硬件电路的核心，没有时钟电路，电子表将无法正常工作计时。
本系统时钟电路采用的晶振的频率为12MHz，定时器采用的是定时器0工作在方式1定时，用于实现时、分、秒的计时，定时时间为62.5ms。
复位电路可使电子表恢复到初始状态。
键盘可对电子表进行开启、停止，还能实现时、分、秒的显示及设定等操作。
显示电路由两个共阳级4位一体LED数码管构成，它的段控端和位控端通过74LS244及其S8550PNP型号三极管与AT89S51单片机的I/O口相连，显示器可使电子表显示出时、分、秒。
多功能电子表的计时原理为：
上电后，电子表显示P.提示符，按下A键后，电子表从00：
00：
00开始计时。
当定时器0的定时时间满62.5ms后，定时器0溢出一次，溢出满16次后，电子表的秒加1，满60秒后，分加1，满60分后，时加1，满24时后，电子表重新从00：
00：
00开始计时。
3多功能电子表原理方框图、原理图及PCB图
3.1多功能电子表原理方框图
多功能电子表整机电路方框图如图3.1
3.2多功能电子表电路原理图
3.2.2多功能电子表整机电路原理
3.3.2多功能电子表整机电路PCB图
多功能电子表整机电路PCB图如图3.5所示
3.5整机PCB图
4多功能电子表元器件清单
多功能电子表电路所有元器件清单如表4.1所示
表4.1多功能电子表元器件清单1
元件名称
封装形式
元件号
LED数码管（共阳极）
DIP-12
D1
LED数码管（共阳极）
DIP-12
D2
510Ω电阻
AXIAL0.4
R1
510Ω电阻
AXIAL0.4
R2
510Ω电阻
AXIAL0.4
R3
510Ω电阻
AXIAL0.4
R4
510Ω电阻
AXIAL0.4
R5
510Ω电阻
AXIAL0.4
R6
510Ω电阻
AXIAL0.4
R7
510Ω电阻
AXIAL0.4
R8
1K电阻
AXIAL0.4
R9
200电阻
AXIAL0.4
R10
4.7K电阻
AXIAL0.4
R11
4.7K电阻
AXIAL0.4
R12
4.7K电阻
AXIAL0.4
R13
4.7K电阻
AXIAL0.4
R14
4.7K电阻
AXIAL0.4
R15
4.7K电阻
AXIAL0.4
R16
4.7K电阻
AXIAL0.4
R17
4.7K电阻
AXIAL0.4
R18
电源插座
UIN
DIANYUAN
74LS244芯片
DIP-20
A1
S8550PNP三极管
TO-5
85501
S8550PNP三极管
TO-5
85502
S8550PNP三极管
TO-5
85503
S8550PNP三极管
TO-5
85504
S8550PNP三极管
TO-5
85505
S8550PNP三极管
TO-5
85506
轻触开关A
DIP04
A
轻触开关B
DIP04
B
轻触开关C
DIP04
C
轻触开关D
DIP04
D
轻触开关
DIP04
S5
12M晶振
XTAL1
Y1
33pF电容
RAD0.2
C1
33pF电容
RAD0.2
C2
22µF电容
RB.2/.4
C3
7805芯片
TO-220
U1
0.33µF电容
RAD0.2
C1
0.1µF电容
RAD0.2
C2
220µF电容
RB.2/.4
C3
220µF电容
RB.2/.4
C4
桥式整流
DIP-04
D2
二极管
DIODE0.4
D1
11V变压器
DIP-5
TR
扩展插针
SIP08
J0
扩展插针
SIP08
J1
5多功能电子表单元电路工作原理介绍
5.2时钟电路工作原理
图5.2所示为时钟电路原理图，在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。
而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。
时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。
5.3复位电路工作原理
图5.3所示为复位电路原理图，复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H,使单片机从0000H单元开始执行程序，并使其它功能单元处于一个确定的初始状态。
本复位电路采用的是按键复位，它是通过复位端经电阻与VCC电源接通而实现的，它兼具上电复位功能。
因本系统的晶振的频率为12MHz，所以，复位信号持续时间应当超过2μS才能完成复位操作。
5.4键盘工作原理
图5.4所示为键盘原理图,本系统采用的是独立式键盘结构，每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。
它软件是采用查询式结构，首先逐位查询每根I/O口线的输入状态，如某一根I/O口线输入为低电平，则可确认该I/O口线所对应的按键已按下，然后，再转向该键的功能处理程序。
5.5显示器工作原理
系统采用动态显示方式，用P0口来控制LED数码管的段控线，而用P2口来控制其位控线。
动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即循环点亮每一个数码管，这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮，但由于人眼存在视觉残留效应，只要每位数码管间隔时间足够短，就可以给人以同时显示的感觉。
图中的S8550作为驱动器，而8个510欧姆电阻则起限流作用。
由图5.5可知，要想让数码管那一段亮，在该数码管位控段为高电平的情况下给这段送低电平就可以了。
显示电路结构采用动态扫描的方式，所有数码管的段控端公用单片机P0口的8根输出口线，数码管的段控端a、b、c、d、e、f、g、dp分别接到P0口的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7口线上，每个数码管的位控线单独占用单片机P2口一根输出口线，8位数码管从高位到低位分别接P2.0～P2.7引脚。
段控码（低电平有效）由P0口输出经上拉电阻上拉电压后通过锁存器74LS244送到数码管的段控端，位控码由P2口输出经三极管S8550驱动后送到数码管的位控端。
在单片机内部显示缓冲区79H、7AH、7BH、7CH、7DH、7EH内的值分别是秒的个位、秒的十位、分的个位、分的十位、时的个位、时的十位，显示器LED0、LED1、LED2、LED3、LED4、LED5分别显示秒的个位十位、分的个位十位、时的个位十位，由图5.5所示。
数码管动态显示：
由于显示的数据和LED数码管的段控码并不是一一对应的关系，即显示的数据与数码管的字型代码不相符。
显示数据与字型代码之间存在着转换关系，数码管段控数据和数码管各段的对应关系如表5.1、表5.2所示。
表5.1数码管数据和数码管每段的对应关系
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
LED显示码
a
1
1
1
1
1
1
1
0
0FEH
b
1
1
1
1
1
1
0
1
0FDH
c
1
1
1
1
1
0
1
1
0FBH
d
1
1
1
1
0
1
1
1
0F7H
e
1
1
1
0
1
1
1
1
0EFH
f
1
1
0
1
1
1
1
1
0DFH
g
1
0
1
1
1
1
1
1
0BFH
dp
0
1
1
1
1
1
1
1
7FH
表5.2数码管断码和字型的对应关系（共阳极）
字型
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
段码
dp
g
f
e
d
c
b
a
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0CO
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0F9
2
1
0
1
0
0
1
0
0
0A4
3
1
0
1
1
0
0
0
0
0B0
4
1
0
0
1
1
0
0
1
99
5
1
0
0
1
0
0
1
0
92
6
1
0
0
0
0
0
1
0
82
7
1
1
1
1
1
0
0
0
0F8
8
1
0
0
0
0
0
0
0
80
9
1
0
0
1
0
0
0
0
90
A
1
0
0
0
1
0
0
0
88
B
1
0
0
0
0
0
1
1
83
C
1
1
0
0
0
1
1
0
0C6
D
1
0
1
0
0
0
0
0
0A0
E
1
0
0
0
0
1
1
0
86
F
1
0
0
0
1
1
1
0
8E
P.
0
0
0
0
0
1
1
0
06
全亮
0
0
0
0
0
0
0
0
00
全灭
1
1
1
1
1
1
1
1
0FF
从电子钟程序清单中的显示程序可以知道:
数据表格存储单元从首地址到最高位分别存放的是共阳极数码管0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、P.、灭的十六进制字型代码，所以只要把显示缓冲区内的数值加上偏移地址rel（偏移量计算方法如式3.1所示）,把和送到累加器A中，使用M
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