数字钟设计大学论文Word格式文档下载.docx

1、1.1 研究背景及意义 11.2 国内外研究现状 12 硬件设计 12.1 元件组成 12.2 电路组成 23 软件设计 23.1 电路原理图设计 23.2 源程序 24 系统调试与实验 45 总结 5参考文献 61 引言1.1 研究背景及意义 随着科技文明的发展，人们对时钟这种生活必需品的要求在不断提高。它不仅仅被看成是一种用来显示时间的工具，高精度、体积小、多功能、低功耗是时钟发展的必然趋势。所以，时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导方向。数字钟是一种数字电路技术来实现时、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，具有更长的使用寿命，因此得到

2、了广泛的使用。广泛用于个人家庭、码头、车站、办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可缺少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体震荡器的广泛使用，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。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，有着非常重要的意义。1.2 国内外研究现状数字电子技术的迅速发展，使各种类型集成电路在数字系统、控制系统、信号处理等方面得到了广泛的应用。为了适应现代电子技术迅速发展的需要，能够较好地面向数字化和专用集成电路的新时代。目前，数字钟以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要

3、求高、高精确性、容易开发等特性，在工业控制系统、智能化器仪表、办公自动化等诸多领域取得了极为广泛的应用，并已经走入了寻常百姓家。因此，数字钟技术开发和应用跟我们生活密切相关。2 硬件设计2.1 元件组成 在本设计中，组成电路原理图的元件有：芯片AT89C51一个；共阴极8位数码管一个；按键3个；普通电容2个；电解电容一个；晶振（CRYSTAL）一个；电阻若干。2.2 设计要求 能够显示23时59分59秒，归零后重新开始，具有校时、校分、校秒功能，具有整点报时功能。2.3电路组成在本设计系统中，数字钟的设计原理图包括晶振电路、键盘控制电路、复位电路、数码管显示电路、分频电路、时分秒计数电路、校时

4、电路、译码显示电路和功能扩展电路。晶振电路：全称为晶体震荡器，主要作用是产生单片机所需的时钟频率。单片机执行程序所需的时间完全取决于晶振所提供的时钟频率。晶振电路如图1所示。 图1 复位电路：复位是单片机的初始化操作。单片机启动运行时都需要先复位，其作用是使CPU及系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并且从这个状态开始工作。其电路图如图2所示。 图2 键盘控制电路：数字钟最基本的功能除了能正常显示时间外，还需要对时间进行设置和调整，所以要配以相应的键盘控制电路。该设计的键盘控制电路主要包括3个按键：P0.0控制“秒”的调整，每按一次加1s；P0.1控制“分”的调整，每按一次加1min；P2.

5、0控制“时”的调整，每按一次加1h。键盘控制电路图如图3所示。 图3数码管显示电路：本次设计选择共阴极数码管，其中有6位显示“时”，“分”，“秒”，剩下两位显示“”。数码管A至DP接单片机P1端口，1至9接单片机P3端口。其电路图如图4所示。 图4分频电路：分频器能将高频脉冲变换为低频脉冲，它可由触发器以及计数器来完成。由于一个触发器就是一个二分频，N个触发器就是2n个分频器，如果用计数器做分频器，就要按进制数进行分频。分频器的功能主要有两个：一个是产生标准秒脉冲信号，二是提供功能扩展电路所需要的信号，如图5所示： 图5时分秒计数器:计数电路就要用到计数器，而计数器又有同步和异步之分。这里时计

6、数电路要用到24进制计数器；分、秒计数器则需要用到60进制计数器。74160计数器不仅具有二进制加法计数功能，还具有预置数、保持、和异步置零等附加功能。如图6所示：图6 校时电路:当数字钟的显示时间于实际时间不同时，必须予以校准，校准电路如图7所示：图7 译码显示电路如图8所示：图83 软件设计在本设计系统中，要求达到的目的是设计一个电子时钟，显示格式为“：”，由左向右分别是时、分、秒。开机时，显示00：00：00的时间开始计时；当时间不准时，可校时，P0.0控制“秒”的调整，每按一次加1s；计时满23：59：59时，返回00：00重新计时。3.1 电路原理图设计根据设计要求，有上述各电路课组

7、成数字钟系统结构图。其结构图如图9所示。 图9由结构图可以在proteus仿真软件中画出原理图。其原理图如图10所示。 图103.2 源程序#include intrins.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define PP P1uchar code SEG7=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;/显示缓冲uchar num=1,2,3,4,5,6,7,8;uchar dian=0xbf;/定义数码管显示位码的端口P20-P25sbit q1=P37;sb

8、it q2=P36;sbit q3=P35;sbit q4=P34;sbit q5=P33;sbit q6=P32;sbit q7=P31;sbit q8=P30;/按键123456sbit k3=P00;sbit k2=P01;sbit k1=P20;/显示时间uint h=0;uint min=0;uint miao=0;/计数器计时变量uint jishu1=0;/时分秒变量uint h1=18; /uint m1=0;/uint s1=20;/延时函数msvoid _delay_ms（uint t） uint i,j; for（i=0;it;i+） for（j=0;j0）t-; /显示

9、子函数void dispaly（） /- /显示时间 /载入第12345678个数码管显示缓冲- num0=SEG7h%100/10; num1=SEG7h%10; num2=dian; num3=SEG7min%100/10; num4=SEG7min%10 ; num5=dian; num6=SEG7miao%100/10; num7=SEG7miao%10; PP=num0; /送位码 q1=0; /延时后关闭位码 _delay_ms（1）; q1=1; /送段码- PP=num1; q2=0; q2=1; PP=num2; q3=0; q3=1; PP=num3; q4=0; q4=1

10、; PP=num4; q5=0; q5=1; PP=num5; q6=0; q6=1; PP=num6; q7=0; q7=1; PP=num7; q8=0; q8=1;/按键处理函数void key（） /按键端口拉高 k1=1;k2=1;k3=1; /判断按键 if（k1=0）_delay_ms（50）;if（k1=0）h=（h+1）%24; if（k2=0）_delay_ms（50）;if（k2=0）min=（min+1）%60; if（k3=0）_delay_ms（50）;if（k3=0）miao=（miao+1）%60;/主函数-void main（void） _delay_us（1

11、）; /-定时器0配置 TMOD=0x01; /使能定时器0 ET0=1; /定时器的初值 TH0=（65536-50000）/256; TL0=（65536-50000）%256; /停止开启定时器0 TR0=1; /使能中断 EA=1; while（1） dispaly（）; /-显示子函数 key（）; /-按键处理 /-T0 计数 void Time0（） interrupt 1 /重装初值50ms; /时间缓冲+1; jishu1=jishu1+1; if（jishu1=20） jishu1=0; miao+; if（miao59） min+; miao=0; if（min59）h=

12、h+1;min=0; if（h=24）h=0;4 系统调试与实验Keil软件是德国Keil公司推出的单片机软件编译器，其中uV3集成化开发环境工具和C51编译器主要用于典型的8051单片机系统开发。Keil uV3可以编辑、编译汇编语言、C51语言，连接定位目标文件和库文件，创建“.hex”文件，调试目标程序等。所以我们可以用该软件来开发工程，调试程序，最终生成的“.hex”文件是可以执行的代码文件，用于Proteus中单片机系统的程序开发与仿真。打开Keil Vision 3，新建KEIL项目，选择AT89C51单片机作为CPU，新建汇编源文件，编写程序，并将其导入到“Source Grou

13、p 1”中。在Option for Target对话框中，选中”Output“选项卡中的”Create HEX File。最终会生成“.hex”代码文件。在Proeus ISIS中，画出上述原理图，鼠标双击89C51芯片，在Program File栏中添加生成的“.hex”文件。完成后即可开始调试。下图是分别为开机状态和启动状态下的数字钟调试结果。 开机状态 启动状态 本次设计完成了一个数字钟的设计，其显示格式为“：00重新计时，达到了课程设计的目的和要求。5 总结 在本次设计中，从开始的收集资料到修改程序、设计电路、画原理图、到完成调试这一过程中，使我更加熟悉了单片机的相关知识以及仿真软件的

14、应用，同时也提高了自己的动手实践能力，更为重要的是培养了自身科学严谨的学习态度，一点小错误都有可能导致结果的偏差。同时为我以后做毕业设计积累了一定的经验。可以说本次课程设计让我收获颇丰。 通过本次实验，是我对已学过的电路、数电、模电等电子的知识更深一步的了解。刚开始做这个设计的时候感到不知从何下手，脑子里比较凌乱，通过从温已学过的知识和参考一些文献，和老师的指导，使我对所设计的课题有所了解。 最后，感谢一下老师给我一次实践的机会。使我增加了知识面。参考文献阎石。数字电子技术基础.5版.北京：高等教育出版社，2006 张毅刚。单片机原理及接口技术M.人民邮电出版社，2011 康华光。电子技术基础：数字部分.4版.北京:高等教育出版社.2000基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计M.人民邮电出版社，2012 朱清慧。Proteus教程，清华大学出版社，2008 彭伟，等。单片机C语言程序设计实训100例M.北京:电子工业出版社，2010