1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)简易电子钟LED毕业设计说明书目 录绪 论2摘 要3第1章 总体设计方案41.1 数字电子钟的电路概述41.2 电路的设计方案41.3 总体简易设计电路图5第2章 系统的硬件设计62.1 系统的硬件构成及功能62.2 单元电路的分析与设计62.2.1 AT89C51单片机及其引脚说明62.2.2 晶体振荡器102.2.3 LED数码管102.2.4 74LS373的功能及引脚说明12第3章 系统的软件设计153.1 软件编程要点153.2 项目程序流程图153.2 项目的源程序18第4章 系统调试274.1常用调试工具274.1.1 keil软件274
2、.1.2 Proteus软件284.1.3 系统调试28第5章 总结29附录 整机电路图30参考资料31绪 论在信息技术急速发展的今天，计算机科学日新月异。而单片机作为计算机科学的一个分支，在微机控制领域得到长足的发展。随着单片机的发展与科学技术的提高，单片机已经成为人类生产生活中不可缺少的工具。现在，单片机的应用已经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、计算机的网络通讯与数据传输、工业自动化过程的实时控制和数据处理、广泛使用的各种智能IC卡、民用豪华轿车的安全保障系统、录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等
3、等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。 单片机要解决的问题多数是仍是老问题，新颖之处是比以前用较少的元件。尤其是设计逻辑关系复杂的控制系统，过去用通用的逻辑门集成电路芯片将需要几十片甚至上百片，而现在只用几片就能够实现，而且方便灵活，做设计修改或改动功能时，只消改写软件原文件重写芯片，免去了在硬件线路上大动干戈的苦差事。大连减少芯片个数主要是靠单片机的可编程性和高度集成化。使开发周期更短，制造成本更低，用电更省和可靠性更高。要求用各种逻辑门芯片实现的逻辑电路，可以用一片单片机芯片加上相应的控制软件就可以实现。摘 要计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是
4、它毕竟体积大。单片机在这种情况下诞生了。截止今日，单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。单片计算机即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer ）,是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到
5、学习、设计、开发软、硬的能力。本文通过对一个基于单片机的能实现定时，秒表，万年历，闹钟等功能的多功能电子时钟的设计学习，详细介绍了单片机应用中的数据转换显示，液晶显示原理，键盘扫描原理，单片机的定时中断原理。从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。系统由AT89S52、温度检测芯片、时钟芯片、液晶显示器、存储器、稳压电源等部分构成，能实现时钟日历显示的功能，能进行时、分、秒的显示和实时温度显示。也具有日历计算和时钟、日历的校准，定时时间的设定和闹铃等功能。文章后附有电路原理图、PCB板图和程序清单，以供读者参考。因水平有限，难免有疏落不足之处，敬请老师和同学能给与批评指正。关键字：定时
6、 秒表 闹钟 万年历第1章 总体设计方案1.1 数字电子钟的电路概述数字钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和报时功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。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，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。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秒发现胡一个“
7、分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”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。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态菁七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。1.2 电路的设计方案 根据功能和指标要求，本系统选用AT89C51单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对数字电子钟的设计
8、。具体设计考虑如下：（1）由于此次所要设计的是简单的数字电子钟显示时、分、秒功能，因此需要用LED数码管作为显示器。（2）同时用于调时、分的调时电路分别接引脚P1.1、P1.2。（3）用并行口P0.0-P0.7作为段选码,P2.0-P2.5作为位选码，相应的驱动芯片用74LS373。（4）同时还需晶体振荡电路，复位电路及中断电路。该数字电子钟可以完成以下功能：（1） 能准确的显示023小时59分59秒；（2）具有方便的校时功能；（3）具有特定作息报时功能； 通过将以上电路组合起来实现本次我所要设计完成的简易数字电子钟及其功能。1.3 总体简易设计电路图 中断电路调时电路 单片机AT89C51复
9、位电路晶振电路LED数码显示器74LS373芯片图1-1 总体结构框图工作原理：数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。这些都是数字电路中应用最广的基本电路。石英晶体振荡器产生的时标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现：“分”的显示电路与“秒”相同，“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路来实现。所有计时结果由六位数码管显示。第2章 系统的硬件设计2.1 系统的硬件构成及功能根据总体要求分析，数
10、字电子钟的电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”LED数码管显示电路、校时电路、复位电路等组成。秒信号发生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。“时、分、秒”分别通过不同进制的计数器来实现。74LS373将“时、分、秒”的输出状态经LED数码管显示出来。电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号。校时电路是用来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整的。根据实际情况，硬件的主要单片机为AT89C51芯片，它能够满足数据的采集、控制和数据处理的需求。调试时间时，有相应的调试时、分的按钮。2.2 单元电路的分析与设计2.2.1 AT89C51单片机及其引
11、脚说明AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用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AT89C51是一种高效微控制器，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单片机如图2-1： 图2-1 AT89C51单片机功能特性及引脚说明：AT89C51提供以下标准功能：4K字节F
12、LASH闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。1、主电源引脚（2根）（1） VCC:电源输入，接+5V电源；（2） GND：接地线。2、外接晶振引脚（2根）（1） XTAL1：片内晶振电路的输入端；（2） XTAL2：片内晶振电路的输出端。3
13、、控制引脚（4根）（1） RST/VPP：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位；（2） ALE/PROG：地址所存允许信号。当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器。ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（/PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器区中的8EA单元的DO位置位，可禁止ALE操作。该置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。此外，该
14、引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效；（3） PSEN：外部存储器读选通讯信号。当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次/PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的/PSEN信号不出现；（4） EA/VPP：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。4、可编程输入/输出引脚（32根）AT89C51单片机有4组8为可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯等，开发产品时就是利用这
15、些可编程引脚来实现我们想要的功能。（1） P0口：8位双向I/O口线，名称为P0.0-P0.7，作输入口时，应先软件置“ 1”。是一组8位漏双向极开路型I/O口，即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8位TTL逻辑门电路，对端口写1可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在FLASH编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻； （2） P1口：8位准双向I/O口线，名称为P1.0-P1.7，作输入口时，应先软件置“ 1”。是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。FLASH编程和程序校验期间，P1接收低8位；（3） P2口：8位准双向I/O口线，名称为P2.0-P2.7，作输入口时，应先软件置“ 1”。 是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路
