电子钟的设计

第I页共31页南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者:学号：教学点:专业:题目:指导者：评阅者：年月第II页共31页南京理工大学毕业设计（论文）评语学生姓名：班级、学号：题目：综合成绩：指导者评语：指导者(签字)：年月日第III页共31页毕业设计（论文）评语评阅者评语：评阅者(签字)：年月日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会（小组）负责人(签字)：年月日第IV页共31页毕业设计说明书（论文）中文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/计数器进行中数年定时，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第V页共31页毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleClockdesignAbstractToday'sinformationtechnologyrapiddevelopment,useconvenient,lowcostelectronicequipmenthasgraduallybecomeourdailylifethemainstayofelectronicproducts.Usesoftwareinsteadofhardwareelectronicequipment,andcangreatlysavingcostforresources,therefore,tosavesoftandharddesignwillbecomeourmoderndesignmainstream.ThisdesignisusingMCS-51seriesmicrocontrollertimer/counterinsideofseveralyearswithsoftwaredelayrealizationtiming,whenthetiming,minutesandseconds.Theschemetosavehardwarecosts,andenabledesignersintiming/counteruseandprogramminggetexerciseandimproved,thereforethissystemwillusethesoftwaremethodrealizingthetimer.Keywordsmicrocontrollercountersoftware目次1绪论...................................................................11.1数字时钟的发展史..................................................11.2设计的目的与意义..................................................11.3设计的基本思路与主要内容..........................................12简易数字时钟系统的整体设计..............................................32.1系统功能要求......................................................32.2整体方案..........................................................33硬件设计与分析..........................................................53.1硬件设计原理......................................................53.2AT89C51单片机介绍................................................53.3单片机最小应用系统................................................53.4显示电路..........................................................63.5键盘及其接口......................................................83.6系统原理图........................................................94软件设计...............................................................114.1主程序的设计.....................................................114.2键输入程序.......................................................114.4延时程序.........................................................144.5中断程序.........................................................145调试与运行.............................................................185.1电路仿真.........................................................185.2调试和运行.......................................................18结论....................................................................20致谢....................................................................21参考文献.................................................................22附录一系统原理图......................................................24附录二组件清单........................................................25附录三程序清单........................................................26第1页共31页1绪论1.1数字时钟的发展史电子钟有着很长的历史，从民国19年的电钟，研制始于60年代中期的国内电晶体、半导体管钟，到研制始于70年代末的石英电子钟，再到今天我们所用的智能电子钟。以前的电子钟存在着很多缺点，其外观体积庞大，在功能上有死摆、走时时间不长、走时精确度不高等缺点。如今无论是外观，还是在功能上，电子钟都有了很大的改进。虽然世界绝大多数钟表都是中国制造，但钟表对于国内市场来说只是个小行业，2003年总盘子不过才100多亿，但不是没有前景。近年来，市场在急剧膨胀。根据国外的统计数据显示，发达国家人均一生拥有手表23块，发展中国家12块，而目前中国的城镇人口人均拥有量不多于6块，空间很大。比如彩电一般是一个家庭一台，手表则是每人一块，但从销售量来看，光TCL一家公司两个月的彩电销量可以接近300万台，而我们手表每年总共才卖200多万只。所以绝对不是市场潜力不够的问题，而是我们应该如何去做的问题。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，给电子钟加上电自第2页共31页动计时，设计一个按键对时钟进行复位和三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AT89C51芯片，它无须外扩程序存储器，设计电路很简单。由于只用了四个按键，所以采用独立式按键使设计更简单。显示时、分、秒加两个分隔符，采用8位的数码管，用常用的74LS244来驱动LED数码管显示字符。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3页共31页2简易数字时钟系统的整体设计2.1系统功能要求以单片机技术为核心，充分应用各种外围电路元器件，设计一个通过显示器显示时间（时、分、秒）的电子钟。要求：1、上电时，时、分、秒显示为00时、00分、00秒,并以秒为单位开始计时；2、运行状态下，按动控制按扭S-SET，对秒进行调整；3、运行状态下，按动控制按扭M-SET，对分进行调整；4、运行状态下，按动控制按扭H-SET，对小时进行调整。5、当数字时钟运行到正点时，实现自动报时功能。6、当按下T-SET键是实现小时由24进制和12进制的相互转换。2.2整体方案电子钟的电路图主要由单片机（AT89C51）、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、分、秒进行调整，即实现调时的功能。其数字钟系统整体结构如图2-1所示。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:动态显示则是一位一位地轮流点亮显示器地各个位（扫描）。对于显示器七段数码管AT89C51驱动LED显示器位选按键第4页共31页的每一位而言，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