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毕业设计题目新颖60秒LED旋转电子钟系别机电系专业班级姓名学号指导教师日期Ⅰ设计任务书设计题目新颖60秒LED旋转电子钟设计要求：1．用单片机设计一个新颖60秒LED旋转电子钟；2.该电子钟具有停（掉）电保护，年计时误差小于30秒。还应具有定闹，整点报时功能。3.设计完成该功能的硬件电路；4.设计完成上述功能的相应软件；设计进度要求：第一周：了解题目、弄清题目的要求；第二周：查找相关书籍，了解各个元件、软件的使用方法及注意事项；第三周：设计硬件原理图；第四周：设计软件系统；第五周：编写所需程序；第六周：调试程序并纪录相关的数据和错误；第七周：写毕业论文草稿并修改；第八周：毕业答辩。指导教师（签名）：II摘要现在市场上也出现了一些电子钟，它以六只LED数码管来显示时分秒，与传统的以指针显示秒的方式不同，违背了人们传统的习惯与理念，而且这类电子钟一般是采用大型显示器件，适用于银行、车站等公共场所，且外观设计欠美观，很少进入百姓家庭。此外，无论是机械钟、石英钟还是电子钟，都存在着共同的问题：时间误差。针对以上存在的问题，我们设计了一款采用LED显示器件显示的电子时钟，有效克服了时钟存在的误差问题，并能在夜间不必其它照明就能看到时间，且以60只发光管实现秒显示，接近于传统的秒针来显示秒的形式，用户容易接受，而且美观大方。另加七只装饰用的LED灯，使整个时钟显的相当美观新颖，故还可作为室内装饰用。关键词：电子钟，单片机，AT89C51，汇编语言，模块化Ⅰ目录前言....................................................................11总体方案设计..............................................................31.1系统框图..............................................................31.2系统功能介绍..........................................................31.3计时控制方案..........................................................41.4显示控制方案..........................................................41.5键盘控制方案..........................................................41.6软件总体设计方案......................................................52硬件设计..................................................................62.1AT89C2051单片机的介绍................................................62.2AT89C2051单片机引脚说明..............................................62.3单片机硬件资源分配....................................................82.4AT89C2051单片机的附属电路............................................82.4.1振荡电路............................................................82.4.2复位电路............................................................92.5CD4017的功能.........................................................92.6CD4069的功能........................................................122.7七段LED显示工作原理.................................................123软件设计.................................................................153.1系统主程序设计.......................................................153.2定时中断程序设计.....................................................153.3节电模式程序设计.....................................................163.4整点报时程序设计.....................................................173.5误差消除程序设计.....................................................184系统调试.................................................................214.1在伟福中的调试.......................................................214.2在KEIL中的调试......................................................234.3硬件故障检查.........................................................254.3.1单片机不工作的硬件检查.............................................254.3.2数码管显示的问题及解决方法.........................................254.3.3二极管循环点亮的问题...............................................255结论.................................................................26II致谢..................................................................27参考文献...................................................................28附录A硬件电路板...........................................................29附录B硬件原理图..........................................................30附录C材料清单............................................................311前言现在计算机系统已明显地朝巨型化、单片化、网络化三个方向发展。巨型化发展的目的在于不断提高计算机的运算速度和处理能力，以解决复杂系统计算和高速数据处理，比如系统仿真和模拟、实时运算和处理。单片化是把计算机系统尽可能集成在一块半导体芯片上，其目的在于计算机微型化和提高系统的可靠性，这种单片计算简称单片机。单片机的内部硬件结构和指令系统主要是针对自动控制应用而设计的所以单片机又称微控制器MCU（MicroControllerUnit）。用它可以很容易地将计算机嵌入到各种仪器和现场控制设备中，因此单片机又叫做嵌入式微控制器（EmbeddedMCU）。单片机自20世纪70年代问世以来，以其鲜明的特点得到迅猛发展，已广泛应用于家用电器、智能玩具、智能仪器仪表、工业控制、航空航天等领域，经过30多年的发展，性能不断提高，品种不断丰富，已经形成自动控制的一支中坚力量。据统计，我国的单片机年容量已达1～3亿片，且每年以大约16％的速度增长，但相对于国际市场我国的占有率还不到1％。这说明单片机应用在我国有着广阔的前景。对于从事自动控制的技术人员来讲，掌握单片机原理及其应用已经成为必不可少的学习任务。单片机经过30多年的发展，已经形成一个规格齐全、品种繁多的大家族，用户有非常大的选择余地。下面为读者简单介绍目前市面上常见的主流单片机。单片机的应用十分广泛，在工业控制领域、家电产品、智能化仪器仪表、计算机外部设备，特别是机电一体化产品中，都有重要的用途。其主要的用途可以分为以下方面。显示：通过单片机控制发光二极管或是液晶，显示特定的图形和字符。机电控制：用单片机控制机电产品做定时或定向的动作。检测：通过单片机和传感器的联合使用，用来检测产品或者工况的意外发生。通信：通过RS-232串行通信或者是USB通信，传输数据和信号。科学计算：用来实现简单的算法。那么单片机是不是解决上述应用的唯一选择呢？当然不是！目前，在自动控制中，一般有三种选择，分别是嵌入式微机、DSP和单片机。单片机最明显的优点是价格便宜，从几元人民币到几十元人民币。这是因为这类芯片的生产量很大，技术也很成熟。其次，单片机的体积也远小于其他两种方案。单片机本身一般用40引脚封装，当然功能多一些的单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引2脚，有的甚至只有8只引脚。当然，单片机无论在速度还是容量方面都小于其他两种方案，但是在实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能。例如，控制电冰箱的控制器就不需要使用嵌入式系统，用一片51就可以轻松实现。所以应用的关键是看能否够用，是否有很好的性能价格比。51系列的单片机已经面世十多年，依然没有被淘汰，还在不断发展中，这就说明是他有广阔的应用前景。目前市场上提供的无论是机械钟还是石英钟在晚上无照明的情况下都是不可见的。要知道当前的时间，必须先开灯，故较为不便。而我所设计的电子钟在晚上完全可以看见，不用开灯就能看见。这个新颖60秒旋转电子钟是以单片机为核心设计的，本设计采用的是ATMEL公司的AT89C2051芯片，美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含2Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes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，片内置用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大。在这里，我们设计的是一个可以设置新颖60旋转电子钟。31总体方案设计1.1系统框图按照设计要求，本电子钟需要由单片机AT89C2051、显示驱动器（上拉电阻）、七段数码管、60秒旋转译码驱动电路（CD4017和CD4069组成）、电源等组成。如图1.1所示图1.1系统框图1.2系统功能介绍电子钟的周边60只发光管顺时旋转来显示秒，中间四只LED数码管用于显示时间，中下方的七只LED灯顺时旋转(如图1.2)，供装饰用。其主要功能有：整点报时；四只LED数码管显示当前时分；每隔一秒钟周边的60只LED发光管旋转一格，装饰用的LED每隔一秒旋转一次。当发生停电事件时，由后备电池供电，系统进入低功耗状态，所有显示部件停止显示，这样即延长了电池的寿命，同时又保证了CPU继续计数，不至于因停电而时钟停止运行。当恢复供电后，系统自动恢复工作状态，不影响计时。4图1.2电子钟外表1.3计时控制方案利用MC