单片机课程设计.doc

单片机电子时钟摘要：在日常生活中，电子时钟与我们密切相关，在很多地方都会用到电子时钟除了专用的时钟、 计时显示牌外，许多应用系统常常也带有实时时钟显示，如各种智能化仪器仪表、工业过程控制系统 以及家用电器等实现电子时钟的方法有多种，通过前面我们对单片机基本理论及相关知识的学习， 在这里，要求用单片机为主控制芯片设计一简单的单片机电子时钟 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功 耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应 用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作 为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善 关键词：电子时钟；单片机；计时SCM Electro nic ClockAbstract: In our daily life, the electr onic clock is closely related to the electr onic clock which will be used in many places. In addition to a dedicated clock, timing licenses, there are many applications which oftenwith real-time clock display, such as a variety of in tellige nt in strume ntati on, in dustrial process con trol systems and home appliances. There are many ways to realize the Electronic clock, through the front of learning our SCM basic theory and related kno wledge, here, the microc on troller-based con trol chip desig n a simple single-chip electronic clock. With the development of computer penetration in the social field and LSI in recent years, the using of microcontroller applications is constantly go deeper, because it has the features of a small size, low power consumption, cheap, reliable, easy to use. Therefore it is particularly suitable for the control of the system, more and more widely used in automatic control, Intelligent instruments, data acquisition, and military products and home appliances, SCM often used as a core comp onent in the structure, accord ing to the specific hardware and software for applicati on-specific object characteristics comb ined to make perfect.Keywords: electronic clock; microcontroller; timing目录第一章引言 1课程设计的目的 1课程设计内容 1第二章 总体方案设计 2总体思想--方案论证 2方案的选择 2第三章 硬件系统设计 4总电路设计 4器件的介绍 4单元模块设计 6第四章软件系统设计 9软件程序思想 9主程序及流程图 9子程序及流程图 12第五章 系统仿真 16KEIL 51 介绍 16PROTEUSH召 20仿真过程及仿真结果 28第六章结束语 29致谢 30参考文献 31第一章引言课程设计的目的本次设计中以单片机的发展过程和发展方向为背景，介绍了单片机的输入输出的工作原理和操作方法，中断的工作原理和操作方法， 74LS164译码器的工作原理和与 LED连接的方法。

通过它可以进一步学习与掌握单片机原理与使用方法 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展下面是单片机的主要 发展趋势单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法从前 必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了这种软件代替 硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命单片机模块中最常见的是数字钟，数字 钟是一种用数字电路技术实现时、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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙 碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大 雅但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸数字钟是采用数字电路实现对•时，分,秒.数字显示的计时装置，广泛用于个人家 庭,车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集 成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，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。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭 路灯、定时幵关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，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， 有着非常现实的意义课程设计内容本次做的数字钟是以单片机（ AT89C51为核心，结合相关的元器件（共阴极 LED数码显示器、数码管驱动器74LS164等），再配以相应的软件，是它具有星期，时，分，秒显示的功能，并且时，分，秒还 可以调整此次设计电子数字钟是为了了解电子数字钟的原理，从而学会制作电子数字钟而且通过电子 数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法第二章总体方案设计总体思想--方案论证1 .计时方案单片机电子时钟计时有两种方法：第一种是通过单片机内部的定时器 /计数器，采用软件编程来实现时钟计时，这种实现的时钟一般称为软时钟， 这种方法的硬件线路简单， 系统的功能一般与软件设计相关， 通常用在对时间精度要求不高的场合；第二种是采用专用的硬件时钟芯片计时，这种实现的时钟一般称为 硬时钟专用的时钟芯片功能比较强大，除了自动实现基本计时外，一般还具有日历和闰年补偿等功能,计时准确，软件编程简单，但硬件成本相对较高，通常用在对时钟精度要求较高的场合。

2 .显示方案对于电子时钟而言，显示是另一个重要的环节显示通常采用两种方式： LED数码管显示和LCD液晶显示其中LED数码管显示亮度高，显示内容清晢，根据具体的连接方式可分为静态显示和动态显示，在 多个数码管时一般采用动态显示，动态显示时须要占用 CPU的大量时间来执行动态显示程序，显示效果往往和显示程序的执行相关 LCD液晶显示一般能显示的信息多，显示效果好，而且液晶显示器一般都带控制器，显示过程由自带的控制器控制，不须要 CPU参与，但液晶显示器造价相对较高为了便于比较与学习，这里给出两种设计方案，一种是软件计时 LED数码管显示的单片机电子时钟，另一种是硬件定时 LCD液晶显示的单片机电子时钟软件计时 LED数码管显示的单片机电子时钟总体设计 框图如图2-1所示硬件定时LCD液晶显示的单片机电子时钟总体设计框图如图 2-2所示图2-1软件计时LED显示时钟总体框图 图2-2硬件定时LCD显示时钟总体框图方案的选择对于电子时钟而言，显示是另一个重要的环节显示通常采用两种方式： LED数码管显示和LCD液晶显示其中LED数码管显示亮度高，显示内容清晢，根据具体的连接方式可分为静态显示和动态显示，在 多个数码管时一般采用动态显示，动态显示时须要占用 CPU的大量时间来执行动态显示程序，显示效果往往和显示程序的执行相关。

LCD液晶显示一般能显示的信息多，显示效果好，而且液晶显示器一般都带控制器，显示过程由自带的控制器控制，不须要 CPU参与，但液晶显示器造价相对较高掌握单片机最小系统的电路原理图；硬件的焊接、连接；独立编辑、编译软件；上电以后自动进入计时 状态，起始于00:00:00设计键盘调整时间，完成时间设计定时时间为 1/20秒，采用定时器实现采用LED数码管显示，时、分，秒采用数字显示采用 24小时制，具有方便的时间调校功能第三章硬件系统设计总电路设计软件计时LED数码管显示的时钟的具体硬件电路如图 3-1所示，其中单片机采用应用广泛的 AT89C51,系统时钟采用12MHz的晶振，8个数码管显示，小时与分钟、分钟与秒钟之间用短横线间隔，采用共阳极 七段式数码管，由于并口上没有连接其它的硬件电路，所以 P0 口直接作段选码输出端， P2 口作位选码输出端采用简化按键方式，只设定 3个开关K0 K1和K2,通过P1 口低3位相连其中K0键为调时模式选择键，K1为加1键，K2为减1健图3-1 软件计时LED显示时钟硬件电路图器件的介绍CPU和外部定时计数器：定时/计数技术在计算机系统中具有极其重要的作用。

计算机系统都需要为 设备提供定时控制或对外部事件进行计数例如，分时系统的程序切换，向外部设备输出周期性定时控制 信号，对外部事件个数统计 等另外，在检测、控制和智能仪器等设备中也经常会涉及到定时因此，计 算机系统必须有定时和计数技术定时/计数的本质是计数，对周期性信号计数 就实现定时通常，实现定时的方法有三种：软件定时、硬件定时、可编程定时软件定时是利用 CPU执行指令需要若干指令周期的原理，运用软件编程，然后循环执行一段程序而产生延时，再配合简单输出接口可以向外送出定时控制信号这种方法的优点是不需要 增加硬件或硬件很简单，只需要编制相应的延时程序以备调用缺点是执行延时程序占用了 CPU寸间，所以定时的时间不宜太长， 且在某些惰况下不宜使用 硬件定时是通过硬件电路 （多偕振荡器件或单稳器件）实现定时，故定时参数的调整不灵活，使用不方便，其成本较低可编程定时结合了软件定时使用灵活和 硬件定时独立的特点， 它以大规模集成电路为基础， 通过编程即可改变定时时间或工作方式， 又不占用CPU的执行时间在计算机系统中通常用到的是可编程定时， 51单片机内部就集成了可编程的定时 /计数器，它是51单片机中使用非常频繁的重要功能模块。

LED显示器：LED数码管显示器是由发光二极管按一定的结构组合起来的显示器件在单片机应用系统中通常使用的是 7段或8段式LED数码管显示器，8段式比7段式多一个小数点这里以 8段式来介。