电子时钟（课程设计）.doc

数字电子时钟 PAGE 15 一、设计要求和目的 1.设计要求 （1）单片机复位以后，自动进入计时状态，起始于00时00分00秒。 （2）设计键盘调整时完成时间的设定，并有设置闹钟的功能。 （3）用定时器实现计时功能。 （4）设置按键，如S0,S1,S2,S3,S4.按下S0进入调试状态，S1设置准确时间，按第一次小时，第二次分钟，第三次秒钟。S3设置闹钟。 2.设计目的 （1）通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习、了解和掌握。 （2）掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。 （3）通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。 （4）学会画单片机程序设计流程图。 （5）能够熟练的用proteus或者Multisim仿真软件的使用。 （6）巩固和加深对电子学理论知识的理解和掌握，为以后专业设计、课程设计及毕业设计准备必要的工艺知识和操作技能 二、总方案设计 本次设计时钟电路使用了AT89S52单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、秒用一扬声器来进行定时提醒同时使用单片机语言程序来控制整个时钟显示使得编程变得更容易，这样通过四个模块、键盘、芯片、扬声器、显示屏即可满足设计要求。 此设计原理框图如图2-1所示，此电路包括以下四个部分，单片机，按键，复位，晶振闹铃电路及显示电路。 图2-1设计原理框图 各部分功能实现 （1）单片机发送的信号通过程序控制最终在数码管上显示出来。 （2）单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作。 （3）为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校码管上显示的时间。 （4）单片机通过控制闹铃电路来完成 定时闹钟的功能。 三、硬件设计 3.1显示电路 本次设计选用的是六位数码管的动态显示驱动。通过单片机对数码管位选通COM端电路的控制，只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，是各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。动态显示可以大幅度地降低硬件成本和电源的功耗。动态显示方式设计上如果处理不当，易造成亮度低，闪烁问题。因此合理的设计既要保护驱动电路易实现，又要保证显示后的数据稳定，无闪烁。 电路中共阴极数码管的段码a、b、c、d、e、f、g、dp分别与单片机的P2．0～ P2．7依次相连，控制数码管中显示的字型；6个数码管的位选通信号由6个非门控制，分别接到单片机的P1．0～P1．5端口上。程序中通过P1．0～P1．5输出高低电平控制数码管的显示和关闭，高电平时对应数码管显示，显示内容由P2．0～ P2．7输出的段码控制。要将实时时钟值送到6个共阴极数码管中显示，这可通过调用编写的显示子程序来实现，实现过程是：先将（时、分、秒）3个记时值按个位和十位拆开成6个数字，然后查（0～9）段码表，再将段码分别送到显示缓冲区（片内数据存储30H~35H设定为显示缓冲区, 用于存放段码）中去，最调用显示子程序送到6个共阴极数码管中显示。部分电路图如下： 图3-1 3．2时钟电路 时钟是单片机的心脏，单片机个功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍的工作。因此，时钟频率直接影响到单片机的运行速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本次设计用的是内部时钟方式。电路图如下： 图3-2 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2 。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器。 3．2按键调时电路 按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。为了避免CPU多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。本次设计采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会产生相互影响。当需要计时暂停又或者计时的数值与实际的时间不同时，就可以通过按按键调节校准时间，本电路可以进行小时和分钟的加减极具人性化；按键与单片机连接的一端是由上拉电阻构成的高电平，然后通过按键，将另一端接到地（低电平）当按下按键，按键将单片机的一端强制为低低电平，然后按键恢复，又恢复高电位，这就单片机接收到一个负脉冲。电路图如下： 图3-3 3．4蜂鸣报时电路 使用蜂鸣器来实现报时，蜂鸣器的原理就是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声。 该电路有P0.7口外接20欧，2.2K电阻，三