课程设计智能电子数字时钟的设计
21页1、数字电子时钟设计一、 摘要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。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,并且星期,时,分,秒还可以调整。通过电子数字钟的设计进一步了解和掌握单片机原理与使用方法。关键词:数字电子钟 单片机AT89C51 共阴极LED数码显示器 74LS164驱动芯片 二、 系统总体方案设计本次设计课题为智能电子数字时钟的设计,采用AT89C51单片机内部定时器实现数字时钟的定时功能,采用单片机的串口和74LS164扩展并口实现LED静态驱动。电子时钟系统的整体框图如图2-1所示。单片机AT89C51
2、电源按键输入74LS164驱动显 示 电 路晶振电路报时电路复位电路图2-1 电子时钟的整体框图2.1主控芯片AT89C51简介AT89C51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。其引脚图如图2-2所示。图2-2 AT89C51引脚图2.2.电子时钟功能及工作原理2.2.1电子时钟功能及方案介绍电子时钟设置6个按键通过程序控制来完成电子时钟的启、停及时间调整。调整时钟时只设计了星期加键、时加键、分加键以及秒加键,没有设置减秒减分减时键,可通过循环调节得到正确的调节数值。S/T键控制电子时钟的启、停; H键调整时;M键调整分; S键调整秒;W键设置星期; RES键复位键。可调整运行的电子时钟具有三种工作状态:“P
3、.”状态、运行状态、调整状态。(1)“P.”状态,依靠上电或按复位键RES进入。在此状态下,按W、H、M、S键均无效,按S/H键有效,进入运行状态;(2)运行状态,按奇数次S/H键进入。在此状态下,按W、H、M、S键均无效,只有按S/H键有效,按下S/H键后,退出运行状态,进入调整状态;(3)调整状态,按偶数次S/H键进入。在此状态下,按S/H、W、H、M、S键均有效,如按下S/H键,则退出调整状态,进入运行状态;按下W、H、M、S键,则分别对星期、时、分、秒加1,调整结束后必须按S/H键,即可退出调整状态,进入运行状态;基本功能要求:“P.”稳定地显示在LED显示器的最左端数码管(LED6)上,无S/H键按下(在“P.”状态下,按下W、H、M、S键无效),则不进入电子时钟的运行状态,继续显示“P.”。按下S/H 键后,电子时钟以起始时间:0星期00时00分00秒开始运行。再次按下S/H 键后,电子时钟退出运行状态,进入调整状态,利用W、H、M、S键把电子时钟的显示时间修改为当前实时时间,时间修改正确后可再次按下S/H键,电子时钟则退出调整状态,进入运行状态。计时方案:利用AT89C5
4、1单片机内部的定时/计数器进行中断定时,配合软件延时实现星期、时、分、秒的计时。键盘/显示方案:AT89C51的P3.0、P3.1口外接一个74LS164扩展芯片,用74LS164芯片的八个端口作LED的段码输出口。采用静态显示方式,通过对LED八个端口输入的不同的二进制数据使得它的时间显示也不同,从而可以得到我们所要的时间显示。对于四十个管脚的AT89C51来说,LED八个段选管脚太多,于是我选用74LS164芯片来扩展主芯片的管脚。74LS164是数据移位寄存器,具有串行输入,并行输出的特点。P0.0P0.4端外接五个按键S/H、W、H、M、S,S/H键控制电子时钟的启、停,W、H、M、S键分别调整星期、时、分、秒。RST口接一个复位键RES,当发现系统运行不正常,进入死循环,显示数值严重失真时,按复位键,其内部功能为使单片机复位,强行使单片机从头开始运行,跳出出错区。2.2.2时钟计时的基本方法利用AT89C51单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计数。(1)计数初值计算:把定时器设为工作方式1,定时时间为50ms,则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒,而计数可用软件
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