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毕业设计论文单片机原理与应用技术课程设计报告题目:基于单片机控制的时钟控制电路专业班级:姓名:时间:指导教师:1目录1引言…………………………………………………………………………………………12总体设计方案……………………………………………………………………12.1设计思路………………………………………………………………………12.2总体设计框图…………………………………………………………………13单元电路分析…………………………………………………………………23.1AT89C51简介……………………………………………………………………23.2串行显示电路……………………………………………………………………33.3整点报时电路……………………………………………………………………33.4校时电路…………………………………………………………………………43.5复位电路及晶振电路…………………………………………………………………44主程序流程图…………………………………………………………………55总结与体会…………………………………………………………………………………6参考文献……………………………………………………………………………6附图1总体电路图……………………………………………………………7附录1源程序…………………………………………………………………82基于单片机控制的时钟控制器摘要：本设计是基于单片机控制的时钟控制器，通过向单片机输入不同的指令可以实现24小时制时钟的基本显示和连续的调时，调分和调秒的功能，同时又扩展了整点报时功能。该电路硬件较为简单、计时精度高、可控性好，可以随时调整和设定时间，并且调时间的误差小，操作简单、通用性强。关键词：中断单片机定时器时钟控制器六位串口数码管显示1引言随着科技的发展，电子技术得到了飞速的发展，尤其是近些年来单片机的应用更为普遍。嵌入式系统与单片机已深入到国民经济众多技术领域，从军事、工业到家庭日常生活，单片机因其体积小、功能强、价格低廉而得到广泛应用。在此基础上，越来越多各式各样的时钟也逐渐走进我们的生活，它们设计精巧、方便、耐用、美观，深得各层领域的厚爱随着科技的进步，而单片机控制的数字时钟的出现则打破了人们对时钟的传统概念，因为数字时钟不仅可以通过数字直观地显示出时间，还可以定时发出各种声、光、电信号，以启动各种设备实现实时控制、时间顺序控制。该设计既有一般时钟的基本显示和调整功能，同时又增加了整点报时功能。所使用的单片机，低功耗，具有实时时钟功能。2总体设计方案2.1设计思路本电子钟有5部分组成，分别是调时电路，复位电路，晶振电路，报警电路和6位数码管串口显示电路，调时电路四个轻触式按键，分别命名为：确定键k1.模式设定键K2、加调整键K3、减调整键K4。，报警电路采用了一只NPN型的三极管及蜂鸣器为报警电路。复位电路的功能是只要按下手动按纽，无论电路处于何种状态，电路都会恢复到初始状态的显示。电源电路由桥式整流、电容滤波和三端稳压器7805的构成，可以用交流电压供整个系统工作。此数字钟可与任何6～12V/100mA的交直流电源适配器配合工作，适应性强。使用AT89C51和其他的附属电路组成电子钟。显示部分的基本原理：显示电路采用静态数码显示技术，由于一次只能让一个数码管显示，然而要显示6位的数据，必须由数码管一个一个轮流显示才可以实现，人的视觉暂留的时间为0.1秒，所以每位显示的间隔不必超过20ms，为了保证正确显示，必须每隔2ms，就要刷新一个数码管。本电路使得每个数码管显示的时间大约在2ms，而这刷新时间我们采用软件延时程序.每隔12ms对数码管刷新一次。分别用于调节时.分.秒。在软件设计方面，应完成时钟控制电路的各项要求整个系统工作时，秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计3数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出，通过六个七段LED显示器显示出来。校时电路是直接加一个脉冲信号到时计数器或者分计数器或者秒计数器来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。2.2总体设计框图。如图1所示。图1基于单片机的时钟控制器总体设计框图3单元电路分析3.1AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程、可擦除的8位只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory），可在低电压下工作。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微处理器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51提供以下标准功能：4K字节闪速存储器，128字节RAM，32根I/O引线，两个16位定时器/计数器，五个中断源，两个中断优先级，一个全双工串行口，一个精密模拟比较器以及片内振荡器和时钟电路。此外，AT89C51是用可降到0频率的静态逻辑操作设计的并支持两种可选的软件节电工作方式。空闲方式停止CPU工作但允许RAM，定时器/计数器，串行口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM内容但振荡器停止工作并禁止所有其它部件的工作直到下一个硬件复位。AT89C51的管脚排列如图2所示。VCC：电源；GND：接地；P0～P3口：四个并行双向口；X1、X2：外接12M晶振；AT89C51单片机晶振电路复位电路调时按纽四端接口六个数码管串口显示电路报警电路EA/VP31X119X218RESET/VPD9RD/P3717WR/P3616INT0/P3212INT1/P3313T0/P3414T1/P3515P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD/P3111RXD/3010Vss2040VddAT89C514RST/PROOG：复位端；ALE/P：地址锁存端；PSEN：外部程序读选通端；图2AT89C51管脚排列图EA/Vp：访问片内ROM使能端。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口；P3.0：RXD（串行输入口）；P3.1：TXD（串行输出口）；P3.6：WR（外部数据存储器写选通）；P3.7：RD（外部数据存储器读选通）。3.2显示电路显示电路采用静态数码显示技术，用74LS164作为数码管的驱动芯片，74HC164是串行输入并行输出的移位寄存器，并带有清除端，其中Q0-Q7为并行输出端，MR为清除端，当它为零电平时使74HC164清零，A、B为串行输入端，CLK为时钟脉冲输入端，在脉冲的上升沿实现移位。当CLK=0、MR=1时，74HC164保持原来的数据状态。图中外接6片74HC164作为6位LED显示器的静态连接口，74HC164的低电平输出电流为8MA，可直接驱动共阳极LED。采用软件译码向74HC164输出字型码，由于显示器是静态的主程序可不必扫描显示器。直接由单片机的串行口输出数据和时钟控制信号达到静态显示的目的如图3。TXDRXD11221111101033445512121313668899VCC14GND7U111221111101033445512121313668899VCC14GND7U211221111101033445512121313668899VCC14GND7U311221111101033445512121313668899VCC14GND7U411221111101033445512121313668899VCC14GND7U511221111101033445512121313668899VCC14GND7U6D6D7D8VCCabfcgdeDPY76124910abcdefg5dpdp88124567891033LED1abfcgdeDPY76124910abcdefg5dpdp88124567891033LED2abfcgdeDPY76124910abcdefg5dpdp88124567891033LED3abfcgdeDPY76124910abcdefg5dpdp88124567891033LED4abfcgdeDPY76124910abcdefg5dpdp88124567891033LED5abfcgdeDPY76124910abcdefg5dpdp88124567891033LED6图36位数码管串口显示电路3.3报警电路该电路由P2.0口外接串联3.3K电阻、5.6K电阻、三极管8550以及蜂鸣器构成，该电路可5以实现时钟电路的整点报时功能，每到一整点的时候，该电路就工作，蜂鸣器就发出声音。如图4所示。VDD5v2sc18155.6k3.3k图4报警电路3.4校时电路。如图5所示。本电子钟设计有四个轻触式按键，分别命名为：确定键k1.模式设定键K2、加调整键K3、减调整键K4。由P1.0口外接校时转换按钮，P1.1口外接确定按钮，P1.2口外接加一按钮，P1.3口接减一按钮。该电路可以实现连续的调时，调分和调秒的功能，误差可以控制在2秒以内，可以在任何时候达到准确调时，调分和调秒的功能具体实现过程是：按下复位按纽，6个数码管显示全部是零，按K2可以调秒，加调整键K3，减调整键K4，按下K1就可以确定，再次按下模式设定键K2，就可以调分，在按一次模式设定键K2，就可以调时，和调秒一样，最后调好按下模式设定键K2。VDDK2K1K3K4P1.0P1.1P1.2P1.3图5校时电路3.5复位电路晶振电路该电路采用上电复位和按钮复位，有一个22uF的电容、一个按钮、一个10K的电阻和一个220欧电阻构成。手动按K1，无论电路处于何种状态，电路都会恢复到初始状态的显示。晶振电路可以给单片机提供所需要的时钟频率。复位电路及晶振电路图6所示。6NYNZ112MHZC130PFC230PF1819图6复位电路及晶振电路4主程序流程图主程序首先是初始化部分,主要是计时单元清零，中断初始化，启动定时器工作，然后是调用显示子程序，接着是判断有无按键。无按键则回到调用显示子程序处；有按键，则执行按键处理子程序，执行完后回到调用显示子程序处，重复循环。流程图7和8。为了保证系统的可靠运行,在主程序之外还增加了定时中断程序。本电子钟的记时是用单片机内部的定时计数器T0，定时50ms，即，0.05s,20次中断即为1s，60s为1min,60min为1h,24h为1天，如此循环，从而实现记时功能。图7主程序流程图YNYYNYNN记时单元初始化,T0初始化启动定时器T0工作调用显示程序调按键判断子程序有键按下?按键处理T0中断保护现场秒单元加1秒单元清零，分单元加1分单元清零，时单元加1时单元清零恢复现场中断返回到1s了吗？到60s了吗？到60分了吗？到24时了吗？开始22010kVDD9脚C1K17图8中断程序流程图5总结与体会经过三周的实习设计，我设计的时钟电路实现了它最基本的功能，在设计过程中遇到了许多意想不到的困难，但通过自己的努力和许多同学的帮助最终一一得到解决。经过三个星期紧张的实习设计，我受益非浅，更加熟练的掌握了PROTEL99，EWB及EDA软件的用法，从最基本的找元件，查资料做起，更一步了解了完整的电子设计的一般步骤，在此次实习中，也使我充分看到了自己的专业知识的浅薄，在查阅资料的时候，很多的东西是以前闻所未闻的，充分的暴露了自己的专业知识的狭窄和其它文化科知识的欠缺。通过本次的实习设计我更清