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1、精品学习资源单片机电子时钟的设计摘要单片机自 20 世纪 70 岁月问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、进展很快；单片机体积小、重量轻、抗干扰才能强、环境要求不 高、价格低廉、牢靠性高、敏捷性好、开发较为简洁；由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化掌握、自动检测、智能仪器外表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51 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，以AT89S51 芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V 直流电源供电，通过数码管能够精确显示时间，调整时间，从而
2、到达学习、设计、开发软、硬件的能力；关键词：单片机；AT89S52欢迎下载精品学习资源第一章前言时钟，自从它创造的那天起，就成为人类的伴侣，但随着时间的推移，科学技术的不断进展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广；时钟电路在运算机系统中起着特别重要的作用，是保证系统正常工作的基础；在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保证系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小打算了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/ 计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度
3、要求不高的场合；二是用特地的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情形下，通常采纳这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302， DS12887，X1203 等都可以满意高精度的要求；本文主要介绍用单片机内部的定时/ 计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机 AT89S51 芯片和 LED 数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟；其次章方案论证与比较2.1 数字时钟方案数字时钟是本设计的最主要的部分；依据需要，可利用两种方案实现；方案一：本方案采纳 Dallas公司的专用时钟芯片 DS12887A；该芯片内部采纳石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能
4、，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简洁；方案二：本方案完全用软件实现数字时钟；原理为：在单片机内部储备器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息；利用定时器与软件结合实现1 秒定时中断， 每产生一次中断，储备器内相应的秒值加1；如秒值达到 60，就将其清零，并将相应的分字节值加 1；如分值达到 60，就清零分字节，并将时字节值加1；如时值达到24，就将十字节清零；该方案具有硬件电路简洁的特点；基于硬件电路的考虑，本设计采纳方案二完成数字时钟的功能；2.2 数码管显示方案方案一：静态显示；该方式每一位都需要一个8 位输出口掌握；静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪耀；
5、但当所显示的位数较多时，静态显示所需的 I/O 口太多，造成了资源的铺张；方案二：动态显示；利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必需保证扫描速度足够快，字符才不闪耀；调整参数可以实现较高稳固度的显示；动态显示节约了 I/O 口，降低了能耗；从 节 省 I/O口 和 降 低 能 耗 出 发 ， 本 设 计 采 用 方 案 二 ；欢迎下载精品学习资源第三章系统设计3.1 总体设计3.1.1 系统说明利用单片机（ AT89S51）制作简易电子时钟，由六个LED 数码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位；6 个 PNP管（ 9012）分别掌握六个数码管的亮灭，一个按
6、键用于时间调整；3.1.2 系统框图电源部分直流电源 4.5V复位电路按键 S2掌握部分单片机（ AT89S51 ）显示部分位选部分6 个 PNP 三极管（ 9012）6 个七段共阴极数码管显示秒，分钟及小时位图 3-1欢迎下载精品学习资源3.2 模块设计3.2.1 电源部分图 3-2如图 3-2 所示，从外部引入 4.5V 的直流电，为单片机、复位电路供应电源；3.2.2 复位电路图 3-3如图 3-3 所示，复位电路主要由型号为 1N4148的二极管，型号为 10UF/16V 的电解电容，型号为 104 的瓷片电容， 10K 的电阻以及按键 S1 构成， S1 接芯片的相应引脚 RST，当
7、开关按下时引脚 RST为高电平 1，断开时引脚为低电平0；欢迎下载精品学习资源3.2.3 程序下载接口图 3-4如图 3-4 所示，由 AT89S ISP 构成的两排十针下载口，板图上有一个小方框，为1 号引角；下载线的凸口为正方向，凸口的右侧边的第一个插孔为1 号引角；3.2.4 位选部分图 3-5图 3-5 为位选电路，三极管的集电极接数码管的公共端，当P2 口对应的引脚输出高电平常三极管导通，对应的数码管显示数据；这样，在同一时刻，6 位 LED中只有选通的那 1 位显示出字符，而其他 5 位就是熄灭的；欢迎下载精品学习资源3.2.5 数码管的连接电路图 3-6图 3-6 为数码管的引脚
8、图，每位的段码线（ a,b,c,d,e,f,g,dp）分别与 1 个 8 位的锁存器输出相连，由 AT89S51掌握组合 09 十个数据，如令其显示 1 就 b,c 引脚（即 2，3 引脚）送高电平，此时数码管显示 1；由于各位的段码线并联， 8 位 I/O 口输出段码对各个显示位来说都是相同的 ；3.2.6 掌握部分图 3-7AT89S51 供应以下标准功能： 4K 字节 Flash闪速储备器， 128 字节内部 RAM，32I/O 口线，看门狗（ WD）T ，两个数据指针，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，片内振荡器准时钟电路；欢迎下载精品学习
9、资源如图 3-7 所示， AT89S51 有 40 引脚，双列直插（ DIP）封装，所用引脚功能如下：VCC运行时加 4.5V GND接地XTAL1振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端XTAL2振荡器反相放大器的输出端RST复位输入，高电平有效，在晶振工作时，在RST引脚上作用 2 个机器周期以上的高电平，将使单片机复位；WDT溢出将使该引脚输出高电平，设置SFT AUXR的 DISRTO位（地址 8EH）可打开或关闭该功能；EA/VPP片外程序储备器拜访答应信号；欲使CPU仅拜访外部程序储备器（地址为 0000H-FFFFH）， EA端必需保持低电平（接地），假如EA 端为高电平（接 V
10、cc 端）， CPU就执行内部程序储备器中的指令；无自锁开关（ S2 P3.7 ）开关接相应引脚P3.7 ，当开关按下时，相应引脚为低电平 0，断开时引脚为高电平 1；第四章原理图与 PCB图图 4-1欢迎下载精品学习资源图 4-2第五章软件设计欢迎下载精品学习资源5.1 程序流程图T0 中断主程序开头现场爱护重装定时器初值设定定时器常数，满 20 次否？开中断秒值加 1满 60 秒否？到 1 秒？秒缓冲单元清零分值加 1显示时间满 60 分否？分缓冲单元清零时值加 1满 24 小时否？时缓冲单元清零复原现场终止欢迎下载精品学习资源时钟调整程序欢迎下载精品学习资源按键 S2 时间 t1关闭显示
11、，省电S2 是否按下欢迎下载精品学习资源分钟闪耀，调时状态欢迎下载精品学习资源按键 S2 时间t0.5时 钟 闪耀 ， 调 时状态欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源分值加 1按键 S2 时间 t1000 次1） ISP Flash ROM32 个可编程 I/O 口电解电容10UF/16V4.0-5.5V 工只作电压范畴22 个 16 位可编程定时 /计电数器阻全双工 UART 串行中断口电线阻10k4.7k全静态工作只模式：时钟频率10-33MHz128x8bit 内只部 RAM6 个中断源中断唤醒省电模式芯片芯片座AT89S51低功耗闲暇片和掉电模式611看门狗（ WDT ）电路无源晶
12、振DIP4012M3 级程序加只密锁掉电标识和只快速编程特性 16.2 设计总结1.表 6-2 AT89S51 功能特性：7 段数码管0.5 寸/ 共阴只6三极管9012个6二极管1N4148只1按键无自锁只2本设计单排插针条1能够很精确的双排插针条1走时，并能够电池盒个1通过硬件对时电路板9.55*5.664CM21钟进行时间调整；欢迎下载精品学习资源2. 功能介绍：3. 显示 XX： XX：XX时间4. 时间可调：调整键（ S2）按下时间小于1 秒（ t0.5s ）分钟位闪亮，此时按下S2 键（ t0.5s ）该个位数值加 1，当加到 9 时，再按下 S2 键就该个位显示 0，分钟十位加
13、1；调试要点：第一确保各器件的完好性，其次检测各芯片的电源线和地线 是否接触良好，然后焊接器件，接好电源用万用表检测各电源端、地端 的状态是否正常；检查无误后插上AT89S51并烧写一简易的程序，观看电路是否能协同工作；最终烧写工作程序，依据显示现象调试程序直至 胜利；上电运行时，数码管开头显示00：00： 00，时钟开头走时；制作心得：在这次课程设计的调试过程中，我遇到很多问题，如：由于 跳转指令出错，导致整个程序在运行时进入死循环，修改时没有依据流程盲目查找缘由铺张很多时间，又由于考虑不周，时钟显示29： 89；该电路缺少整点报时及闹钟功能，由于才能和时间问题只能到此为止，很是遗憾，但在查找资料的过程中学到了很多，同时在协作过程中增进同学间的友情；参考文献（ References）：1刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录 M.北京：高等训练出版社，1957. 15-182何龄修 .读顾城南明史J .中国史讨论， 1998 ，（ 3）： 167-173.3基于嵌入式Linux的智能机器人设计吴松王少荣机电工程技术2007年036卷004 期欢迎下载