基于89C51单片机的数字钟设计

武汉大学电子信息学院电子系统综合设计课程论文基于89C51单片机的数字钟设计专业：年级：作者：指导教师：2012年6月5日目录1作品的背景与意义.....................................错误!未定义书签。2功能指标设计.........................................................13作品方案设计.........................................................13.1总体方案的选择...................................................13.1.1单片机的型号选择..........................................13.1.2数码管选择及显示原理.....................................23.1.3整体功能实现...............................................23.2主控模块89C51....................................................23.3显示方案比较.....................................................24硬件设计.............................................................34.1设计思路.........................................................34.1.1电源电路部分...............................................34.1.2显示部分...................................................34.1.3键盘部分...................................................34.2设计内容.........................................................44.3设计要求.........................................................44.4设备及工作环境...................................................44.5硬件结构及原理图.................................................44.5.1功能.......................................................44.5.2系统板上硬件连线...........................................55软件设计.............................................................65.1主程序流程图.....................................................65.2显示模块流程图...................................................76系统测试.............................................................76.1测试环境.........................................................86.2测试步骤.........................................................86.3测试结论.........................................................826.2.1测试数字钟的基本功能.......................................86.2.2测试数字钟的闹钟功能.......................................86.2.3测试数字钟的万年历功能.....................................87实验总结.............................................................8参考文献...............................................................9附录1系统电路图.....................................................10附录2系统软件代码...................................................10附录3系统器件清单...................................................10电子系统综合设计课程论文11作品的背景及意义数字钟开始迅速发展起来。现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能，是人民日常生活不可缺少的工具。数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。应用单片机控制技术，设计出以89c51单片机为核心的电子时钟，电子时钟能够显示时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，而且其片选的灵活性强。2功能指标设计应用单片机控制技术，设计出以89C51单片机为核心的电子时钟，电子时钟能够显示时、分、秒显示时间的功能，并通过控制键来实现时间的调整以及进入闹铃模式、万年历模式的转换。3作品方案设计3.1总体方案的选择3.1.1单片机的型号选择通过对多种单片机性能的分析，最终认为89C51是最理想的电子时钟开发芯片。89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，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89C51是一种高效微控制器，而且它与MCS-51兼容，且具有4K字节可编程闪烁存储器和1000写/擦循环，数据保留时间为10年等特点，是最好的选择。电子系统综合设计课程论文23.1.2数码管选择及显示原理数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起，即为公共商。阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为二极管的负极，又称为负极。通常的数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP是小数点位段。而多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端也会连接在一起。即，所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。3.1.3整体功能实现在6块LED数码管上能实现数字时钟的时、分、秒显示，按控制键实现时钟显示及调整功能。按不同的控制键可进入5个闹钟设置模式并进行开启及关闭。同时，按不同的控制键可进入万年历设置模式。3.2主控模块89C5189C51是一个8位单片机，片内ROM全部采用FLASHROM技术，晶振时钟为12MHz。89C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3。第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第40脚为电源端VCC，接+5V电源，第20引脚为接地端VSS，通常在VCC和VSS引脚之间接0.1μF高频滤波电容。3.3显示方案比较电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用电子系统综合设计课程论文3于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零，从而达到计时的功能。数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，故选用此种显示方案。4硬件设计4.1设计思路电子时钟主要由显示模块、校时模块和时钟运算模块三大部分组成。其中校时模块和时钟运算模块要对时、分、秒的数值进行操作，并且秒计算到60时，要自己清零并向分进1；分计算到60时，要自己清零并向时进1；时计算到24时，要清零。这样，才能循环记时。4.1.1电源电路部分在各种电子设备中，直流稳压电源是必不可少的组成部分，它是电子设备唯一能量来源，它的设计思路是根据我们以前学过的模电电子技术，要想得到我们所要的+6V输出电压，就需将交流220V的电压经过变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分。4.1.2显示部分显示部分是整个电子时钟最为重要的部分，它分为时间的显示和温度的显示两部分，共需要8位LED显示器。采用动态显示方式，所谓动态显示方式是时间（或温度）数字在LED上一个一个逐个显示，它是通过位选端控制在哪个LED上显示数字，由于这些LED数字显示之间的时间非常的短，使的人眼看来它们是一起显示时间数字的，并且动态显示方式所用的接口少，节省了CPU的管脚。由于端口的问题以及动态显示方式的优越性，在此设计的连接方式上采用共阴级接法。显示器LED有段选和位选两个端口，首先说段选端，它由LED八个端口构成，通过对这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。4.1.3键盘部分它是整个系统中最简单的部分，根据功能要求，本系统共需四个按键：功能移位键、功能加键、功能减键、定闹键。并采用独立式按键。电子系统综合设计课程论文44.2设计内容用89C51单片机CPU及接口电路设计并实现显示时间的实时时钟。4.3设计要求（1）在KEILC51上编写软件完成设计。（2）程序的首地址应使目标机可以直接运行，即从0000H开始。在主程序的开始部分必须设置一个合适的栈底。程序放置的地址须连续且靠前，不要在中间留下大量的空间地址，以使目标机可以使用较少的硬件资源。（3）6位LED数码管从左到右分别显示时.分.秒（各占用2位），采用24小时标准计时制。开始计时时为000000，到235959后变成000000。（4）在XD1—2键盘上选定3个键分别作为小时、分、秒的调校键。每按一次键，对应的显示值便加1。分、秒加到59后变为00；小时加到23后再按键即变为00。再调校时均不向上一单位进位（例如分加到59后变为00；但小时不发生改变）。（5）软件设计必须使用89C51片内定时器，采用定时中断结构，不得使用软件延时法。（6）上机调试程序。（7）写出设计报告。4.4设备及工作环境(1)硬件：计