数字钟的设计论文

沈阳航空航天大学课程设计论文多功能数字钟的设计第1页0前言............................................................................................................................31总体方案设计............................................................................................................32硬件电路设计.............................................................................................................42.1单片机最小系统...............................................................................................42.1.1时钟电路设计.........................................................................................52.1.2复位电路设计........................................................................................62.2LCD显示电路设计...........................................................................................62.3按键选择电路设计..........................................................................................72.4蜂鸣器电路设计..............................................................................................83软件设计.....................................................................................................................83.1主程序设计.......................................................................................................93.1.1.中断服务子程序....................................................................................93.2LCD显示子程序.............................................................................................103.3键扫描子程序................................................................................................114调试分析...................................................................................................................124.1软件调试........................................................................................................124.1硬件调试........................................................................................................125结论及进一步设想...................................................................................................13参考文献......................................................................................................................13课设体会......................................................................................................................13附录1电路原理图...................................................................................................14沈阳航空航天大学课程设计论文多功能数字钟的设计第2页附录2程序清单.......................................................................................................15多功能数字钟的设计谭欣沈阳航空航天大学自动化学院沈阳航空航天大学课程设计论文多功能数字钟的设计第3页摘要：本文设计了一种基于单片机控制的多功能数字钟系统。该系统主要以单片机芯片AT89C52为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，主要由单片机最小系统、LCD液晶显示模块、按键选择模块、蜂鸣器模块组成。可以实现准确显示时间且能显示到秒，可随时进行时间及闹铃调整，具有24或12时制转换功能，并且设有一个“复位”按键。设计以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分能通过软件编程来实现，电路简单明了，系统稳定性高。同时，该数字钟系统还具有功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性。由于系统所用的元器件较少，单片机被占用的I/O口不多，因此具有一定的可扩展性。关键词：AT89C52单片机；LCD液晶显示；时制转换；复位0前言近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动着传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还要根据具体的硬件结构，以及针对具体的应用对象的软件结合，加以完善。单片机的应用的重要意义在于，它从根本上改变了传统意义设计理念和设计方法。曾经必须要通过模拟电路或者是数字电路实现的功能，单片机应用软件技术就可以实现，这种微控技术不仅简化了电路，而且还可以改变软件程序或者参数实现不同的设计。数字钟已经成为人们日常生活中不可缺少的必需品，广泛的应用于家庭以及办公室等公共场所。给我们生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字中集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时功能也可以完成数字钟的电路设计，因此进行数字钟的设计是必要的。本次设计的多功能数字钟就是应用单片机的计时功能为设计核心，当计时器满则实行中断程序，对LCD的显示的数字按进制进行刷新，当设定的闹铃时间与当前显示的时间相同时，则蜂鸣器和闹铃灯开始工作，达到提醒时间的作用。1总体方案设计针对本课题的设计任务，进行分析得到：本次设计用单片机做为总控制系统，由LCD进行数字显示，由6个开关键作为键盘进行对时间的调整和闹铃设定。根据设计要求采用AT89C52单片机做为控制器，时钟电路方案设计有两种：沈阳航空航天大学课程设计论文多功能数字钟的设计第4页时钟电路复位电路LCD显示电路蜂鸣器电路按键选择电路方案一：直接采用单片机定时计数器提供的秒信号，使用软件编程实现时、分、秒计数。采用此种方案可以减少芯片的使用，节约成本，实现的时间误差较小，但软件编程比较麻烦。方案二：采用时间专用芯片实现时钟，时钟芯片是一种高性能的针对时钟的芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年进行计数，而且精度比较高，芯片用的多，成本高，但软件程序设计较易实现。综合各方面因素，针对此次多功能数字钟的设计，我采用方案一来实现本次设计的要求。该多功能数字钟的设计，总体上大致可分为以下几个部分组成：1.时钟电路部分；2.复位电路部分；3.LCD显示电路部分；4.按键选择电路部分；5.蜂鸣器电路部分。系统原理框图如图1所示。图1系统原理框图整个电路的工作原理是由晶振芯片提供准确的时钟电路，由键盘调整数字钟的功能，并通过软件编程把时间数字通过LCD显示出来。2硬件电路设计2.1单片机最小系统单片机最小系统电路主要包括复位电路和时钟电路，是单片机工作的基础。所谓最小系统，是指一个真正可用的单片机的最小配置系统。对于单片机内部资源已能够满足系统的需要的，可直接采用最小系统。由于MCS—51系列单片机片内不能集成时钟电路所需要的晶体振荡器，也没有复位电路，因此在构成最小系统时，必须外接这些部件。根据片内有无程序存储器，MCS—51的单片机最小系统分为两种情况。第一种情况：8051/8751片内有4KB的ROM/EPROM,因此，只需要外接晶体振荡器和复位电路就可以构成最小系统。第二种情况：8031片内无程序存储器，因此，在构成最小系统时，不仅要外接晶体振荡器和复位电路，还应在外扩展程序存储器。本设计采用的89C52单片机，故无需外扩程序存储器。所需的电路如图2所示。AT89C52D1XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52X1CRYSTALC130pFC230pFR11kR2200C31uF沈阳航空航天大学课程设计论文多功能数字钟的设计第5页图2单片机最小系统2.1.1时钟电路设计MCS-51单片机内部的振荡电路是一个到增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2分别为反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和来自反向振荡器的输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。单片机内部虽然有震荡电路，但要形成时钟，外部还需要附加电路。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用.有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。51单片机的时钟产生方式有两种，分别为：内部时钟方式和外部时钟方式。利用其内部的震荡电路XTAL1和XTAL2引线上外接定时元件，内