《电子钟的设计》word版

1、 课 程 设 计 课程名称: 专业课程设计 设计课题: 电子钟的设计 指导教师: 方芳 专业： 电子信息工程 班级： 1382052 姓名： 郭国信 学号： 138205206 电子信息工程 专业课程设计题单 班级 1382052 学生 郭国信 课程名称 专业课程设计 课 题 电子钟的设计 设计要求 利用单片机最小系统设计一个电子钟 用8255扩展键盘及显示接口 显示方式：* 时* 分* 秒 时间可以任意修改 课 题 发 给 日 期 2016.06.08 课程设计完成日期 2016.07.03 指 导 教 师 方芳 评语： 评分： 摘要当今信息科技高速发展，使用方便、低成本电子设备已逐步成为我们日常生活中电子产品的主力军。用软件代替硬件的电子设备能大大地节省成本，且有利于资源的节约，因此，以软代硬的设计必将成为我们现代设计的主流。本设计是利用MCS-51系列单片机内部的定时器/计数器进行定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，且能够使设计者在定时/计数器的使用中及程序设计方面得到锻炼和提高，因此本系统将采用软件方法实现计时。关键词： 单片机 计数器 软件目录第一章

2、实验要求及设计思路41.1 设计内容及要求41.2 设计的目的与意义41.3 设计的基本思路与主要内容5第二章 系统组成及工作原理62.1 系统组成62.2工作原理7第三章 硬件设计与分析93.1 硬件设计原理93.2 AT89C52单片机介绍93.3单片机最小应用系统93.4显示电路113.5键盘及其接口12第四章 软件设计134.1 主程序的设计134.2 定时中断程序144.3 显示子程序1644 按键处理程序16第五章 调试与运行18第六章 结论与体会18参考文献20附录一 系统原理图21附录二 元件清单22附录三 实验程序23第一章 实验要求及设计思路1.1 设计内容及要求设计一个电子钟，要求如下：（1） 利用单片机最小系统设计一个电子钟（2） 用8255扩展键盘及显示接口（3） 显示方式：* 时* 分* 秒（4） 时间可以任意修改单片机显示器键盘图 1-1 电子钟系统结构1.2 设计的目的与意义人类的生活包括：工作、学习、休息以及参与社会的多种实践活动，环环有条理，更加丰富多彩。应该说时钟的计时功能与人类的各种行为和活动有着密切的联系，于是时钟的作用便体现出来，生活中有许多

3、人，因为只顾工作而忘记时间，从而耽误了重要的安排或者计划，造成不可挽回的损失，使之后悔莫及。我们要养成良好的时间观念，就需要电子钟时刻提醒我们。因此，电子钟已成为人们日常生活中必不可少，它的应用非常广泛，应用于家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。现在投入生产的大多是智能时钟，它的功能很全面，但价格有点昂贵，大多数学生或者经济条件较差的人，想要拥有它，都有点困难。因此，在这里设计一个较简单的电子钟，它能完成计时和校时的功能。这个时钟系统很简单，投入生产的成本很低，因此，它的价格比较便宜，对于学生很实用。1.3 设计的基本思路与主要内容设计一个电子产品，首先了解它能实现的功能，时钟系统最基本的功能就是实现计时，在这里设计的数字电子时钟，它能实现计时和校时的功能，给电子钟加上电自动计时，设计一个按键对时钟进行复位和一个按键对时间切换，六个按键对时间进行调整。 硬件设计很简单，主要包括：单片机、按键电路、驱动显示电路，以及LED显示器四个部分。单片机选用AT89C52芯片，它无须外扩程序存储器，设计电路很简单。通过程序扩展，用了八个按键，所

4、以采用独立式按键使设计更简单。显示时（年）、分（月）、秒（日）加两个分隔符，采用8位的数码管，利用8255扩展的数码管及键盘达到时间显示和修改的功能。 简易数字时钟可实现校时和整点报时功能，该软件采用C语言来实现，主要包括主程序、键输入程序、显示程序、定时程序和中断程序等软件模块。把原程序加入原理图，做出电子钟的仿真，以秒计数并显示时、分、秒。其中秒和分为60进制，小时为24进制计数。可通过按键实现时钟复位和分、秒、时的校正。第二章 系统组成及工作原理2.1 系统组成电子钟的电路图主要由单片机（AT89C52）、键盘电路、驱动显示电路和LED显示器四部分组成，它主要实现时钟的显示，以及对时（年）、分（月）、秒（日）进行调整，即实现调时（日）的功能。其数字钟系统整体结构如图2-1所示。 七 段 数 码 管AT89C52驱动 LED显示器位选 按 键图2-1 电子钟系统整体结构1. 显示方案方案一:静态显示就是当CPU将要显示的字或字段码送到输出口，显示器就可以显示出所要显示的字符，如果CPU不去改写它，它将一直保持下去；静态显示硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢。方案二:动态显示则是一

5、位一位地轮流点亮显示器地各个位（扫描）。对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次；动态显示耗能较小，但编写程序较复杂。动态显示硬件连接简单，信息刷新速度快。由于本次设计是对时间进行显示，如采用静态显示，则所占用的I/O口较多，电路较复杂,所以在此选择的是方案二，采用动态显示。2. 键盘方案方案一:独立式键盘。独立式键盘的各个按键相互独立，每个按键独立地与一根数据输入线（单片机并行接口或其它芯片的并行接口）连接。独立式键盘配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根接口线，在按键数量不多时，接口线占用多。所以，独立式按键常用于按键数量不多的场合。方案二:矩阵式键盘。矩阵式键盘采用的是行列式结构,按键设置在行列的交点上.(当接口线数量为8时,可以将4根接口线定义为行线,另4根接口线定义为列线,形成4*4键盘,可以配置16个按键。)由于本设计只用了八个按键，不需要采用矩阵式键盘，所以选用第一种方案,采用独立式键盘。3. 计时方案采用软件控制:利用单片机内部的定时/计数器进行定时，配合软件定时实现时（年）、分（月）、秒（日）的计时。该方案能够使设计者，在设计的过程中容易实现，且节省硬件成

6、本，因此本系统将采用软件方法实现计时。2.2工作原理AT89C52内部有三个16位的定时器/计数器，利用它们可以获得精准的时间。设计中定义40H-47H8个单元为时间显示缓冲区，里面存放00H-0AH之间的数，其中0AH在查表时会查到的字形码。我们让定时器T1定时50ms。同时再定义一个单元来记录T1定时器记满50ms的次数，当该单元中的次数达到了20次时，即时间走了1s钟，马上执行时间加1s的程序。即要对40H-47H中的秒缓冲单元加一，再将更新后的40H-47H依次查表后送8255去显示，这样便实现了电子钟走时的功能。8255的PC口接有按键开关，平时不按下，对应的PC口会获得一个高电平，可一旦有键按下，对应的PC口便会接地而获得一个低电平。设计中使用了八个PC口。这样，每个键都会有一个确定的键值对应着。如此，我们便可在程序中根据读取到的键值让单片机去执行相应的设置时（年）、分（月）、秒（日）加、减和确定等功能程序。数码管的动态显示是指一位一位地轮流点亮各个数码管。对于每一个数码管来说，每隔一段时间点亮一次。通常点亮时间为1ms左右，相隔时间为20ms。图2.2中，PA口的输出为段

7、数据口，接显示器的各个段极，PB口输出为位扫描口，将PB0和PB1分别接入两个74HC573锁存器的LE锁存使能输入引脚。显示时，首先使PB口的B0为低电平，B1-B7为高电平，则仅第一位数码管的公共阴极为低电平（被选通）；同时PA口输出第一个显示数据的段码，这时第一位数码管将显示出第一个显示数据。持续1ms左右后，使B0为高电平，关闭第一个数码管，随后使B1为低电平，选通第二位数码管，并由PA口输出第二个显示数据，并持续1ms左右。用类似的方法依次选通第3，第4，第8位即完成一次循环显示。如果连续地循环便可在数码管上稳定地显示所需显示的内容。图2.2 电子钟硬件电路图 第三章 硬件设计与分析3.1 硬件设计原理时钟电路的核心是AT89C52单片机，其有256 个字节的内部RAM，80H-FFH 高128 个字节与特殊功能寄存器（SFR）地址是重叠的。3.2 AT89C52单片机介绍AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、2

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