数字电子钟设计原理图+pcb图+程序课程设计docxWord文档下载推荐.docx

1、本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现，单片机最小系统模块，输 入模块、输出模块、电源模块（1 ）单片机最小系统模块：AT89S52单片机芯片；复位电路；晶振电路。 本模块AT89S52系统控制核心，单片机系统复位由按键电平复位电路完成，通过 按键S1来控制，单片机通过芯片引脚XTAL1、XTAL2,外并接石英晶体振荡器 和两只电容。这样就为能为单片机提供频率为12MHz的晶振。（2）输入模块：本模块共用到了 5个按键，1个电源开关，1个复位键，单 片机运行期间，利用按键S1完成复位操作。4个独立按键，S2键控制电子钟的 启动/调整状态，S3键为小时调整键，S4键为分钟调整键，S5键位秒调

2、整键， 且 S2、S3、S4、S5 任一键都独自连一个 I/O （Pl.O、P1. 1、P1. 2、P1. 3） 口线， 说明它们可以独立实现相应的电子钟功能。（3）输出模块：本次设计显示为8位，采用两个四位一体数码管（共阳极） 作为显示窗口，既可以节约成本又能简化电路。数码管用8个PNP三极管驱动。（4）电源模块：直接由PC的USB接口提供。2.2各功能模块详细介绍2. 2. 1 AT89S52 介绍（1）具有8KB可改写的Flash内部程序存储器，可写/擦1000次；（2）256字节内部RAM；（3）32根可编程I/O 口；（4）3个16位定时器/计数器。（5）8个中断源；（6）低功耗空闲

3、和掉电方式。它的价格便宜，功能强大，能耗低。很大程度上减少总电路的复杂性，提高 了所设计系统的稳定性。其芯片引脚图如图2-1所示。图2.1单片机AT89S52引脚图2. 2. 2时钟电路吋钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂 的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制 下严格地按时序进行工作。本次课程设计我们用的是12MHz的晶振与电容并联形 成一个稳定的自激振荡器。电路图如图2. 2所示。J1II33pFXIilkFl1 1X212MHz32 图2. 2时钟电路2. 2. 3键盘电路本次设计采用独立式键盘在单片机P1 口上，其中S2键是

4、启动/调整键，S3键是是调整键，S4键是分调整键，S5键是秒调整键。键盘电路如下图2. 3所示。图2. 3键盘电路2. 2. 4复位电路复位电路采用按键复位方式，当按下复位键时，单片机复位，恢复初始状态, 各寄存器清零。当由于程序运行出错或操作错误是系统处于死锁状态时，为摆脱 困境，也需要按复位键以重新启动。RST引脚是单片机复位信号的输入端，复位 信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即2个机器周期）以上, 使用频率为12MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过2us才能完成复位操作。 复位电路如下图2. 4所示。S1VCC1202丄SW-PBkCJR22uF200RETR211图

5、2. 4复位电路2.2.5数码管驱动电路与显示电路本次课程设计我们采用的是共阳极的数码管，用三极管与电阻来做驱动。电路图如下图2. 5所示。图2. 5数码管驱动及显示电路图2.3设计课题电路原理图、PCB图、元器件布局图电路原理图、PCB图、元器件布局图、元件清单见附录。3设计课题软件系统的设计3.1设计课题使用单片机资源的情况选择设计课题使用单片机资源的情况如下：P0 口输出数码管段选信号，P2 口输出数码管位选信号；晶振12MHz；启动/ 调整键S2： P1. 0,通过S2键选择单片机处于计时或调整状态；时调整键S3： Pl. 1, 按一次使时值加1;分调整键S4： P1.2；按一次使分值

6、减1；40H-45H,其中40H和41H作为秒值缓存单元，42H和43H作为分值缓存单 元，44H和45H作为时值缓存单元；30H-37H作为显示缓存单元；栈底设置在60H。3.2设计课题软件系统各模块功能简要介绍本程序通过以下各子模块程序实现：主程序、键扫子程序、调整子程序、定时中断程序、加一子程序、显示子程 序、延时子程序。主程序：主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序 模块的运用及其控制。键扫子程序：主要是用于对按键是否按下进行扫描、处理。调整子程序：主要是用于对时、分、秒进行调整。定时中断程序：主要是用于电子钟的准确运行。加一子程序：用于时间的变化和时间的调整。延时

7、子程序：用于显示时每位显示的时间控制。3.3程序设计思路与流程图这次课程设计我采用定时中断来实现，用定时器0采用定时方式1定时50ms, 循环20次来实现计时。因为单片机既要控制数码管的显示，又要来执行其他的 程序，所以采用中断来解决这个冲突，当没有中断时，单片机控制数码管的显示, 当中断来时，执行中断服务程序，因为执行中断程序时间短，所以在人眼看来， 数码管是处于连续显示状态。软件系统流程图:图3. 1主程序流程图 开始 J调显示了程序延时去抖动保存键值（A：J 结束 图3. 2键扫子程序流程图图3. 3加一子程序流程图开始现场保护（入栈：重新设定计时初值、中断次数减一秒值加一Y秒值缓存单元

8、淸零分值加一F 满”+二分值缓存单元淸零,图3.4中断服务程序流程图图3. 5显示子程序流程图关中断开中断 调整小时保存时似分似秒值在缓存区程序见附录4设计仿真结果及误差分析4.1设计课题的设计结论及使用说明本设计为基于单片机的电子钟的设计。本设计用2个四位一体的共阳数码管 做为显示器，它显示时间值；设计中有五个按键，其中S1为复位键，S2为启 动/选择调整位置，S3为时调整键，S4为分调整键，S5为秒调整键，当接通电 源，数码管上显示学生班级与学号，按下S2键，系统进入计时状态，当再按下 S2时，系统进入调整状态，通过按S3、S4、S5键可以调整时调整、分调整、秒 调整，在按下S2键，系统又

9、进入计时状态。这样的结果与设计要求完全相符， 本设计成功，完成了设计任务。4.2设计课题的仿真结果在Proteus中的模拟仿真，系统仿真结果如图4.1、图4. 2、图4. 3所示。 实现功能：可调整运行的电子钟具有三种工作状态：学号显示状态、运行状 态、调整状态。（1）学号显示状态，依靠按复位键进入，在此状态下，按S3、S4、S5键均 无效，按S2键有效，进入运行状态；（2）运行状态，在此状态下，按S3、S4、S5键均无效，只有按SI、S2键有 效，按下S1键后，退出运行状态，复位，显示学号；按下S2键，退出运行状 态，进入调整状态（3）调整状态，按S2键进入，在此状态下，按S3键时值加一，按

10、下S4 键分值加一，按下S5键秒值加一；调整结束后按S2键，即可退出调整状态，进 入运行状态。吋间显示格式为：时-分-秒。图4. 2启动状态显示图4. 3运行状态仿真4. 3设计课题的误差分析与调整该电子钟在运行中存在一定的误差，误差产生有两种可能，首先是采用的计 时方案是软件计时的，计时优势利用中断来实现。而当电子钟运行时间1秒时， 又得去执行中断程序，这个过程是需要时间的，所以就产生了一定的误差，当然 这个误差是避免不了的，但可以缩小误差；第二，还有硬件系统也有一定的影响。本次课程设计，根据理论知识定时器1设置为50ms,循环20次来实现Is的 定时，但因为中断服务程序执行需要时间，所以设

11、置50ms来实现会有较大误差, 在模拟中，我通过计时1个小时来与电脑上的计时对比，发现误差较大，所以我 把定时时间减少了，通过多次调整，现在计时一个小时误差约为Is左右，基本 上满足要求。5课程设计体会及教学建议5. 1设计体会本次课程设计应该是从做板子开始，当老师把单片机原理图交给我时，我发 现自己什么软件都不会用，通过自己几个晚上的实践，初步掌握了 protel的使 用，又经过几个晚上，终于把PCB图给画出来了，然后是自己洗板子，打孔，焊 接，终于把自己的印制板做完了，但当把老师给的程序写进去时，发现没有对应 的结果出现，检查板子发现原来是电源接口接反了，当把接口改过之后，对应的 结果出来了，自己好高兴。几天的辛苦没有白费。然后就是课程设计软件设计，即课程设计程序设计。通过阅读老师给的课