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1、.单片机课程论文设计电子钟一、设计要求1、准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。2、小时以 24 小时计时形式，分秒计时为60 进位。3、校正时间功能（即调整时间）4、闹钟功能。5、整点报时。6、总结检验电路设计结果二、设计方案和论证本次设计时钟电路，使用了 ATC89C52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C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。1、总设计原理框图如下图所示：微型控制器时钟电路声光
2、报时校时输入数据显示.2、元器件清单名称数量STC89C52 单片机1 12M晶振1 PNP9015 三极管2 10k 排阻1 10k 微调电阻1 10k 电阻2 4.7k 电阻2 Led发光二极管1 四角按键4 蜂鸣器1 10uF电容1 30pF电容2 1602液晶显示器1 40脚插座1 铜板 15cm*15cm 1 排针和排插若干3、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，键盘用来校正液晶显示器上显示的时间。(5)单片机通过控制闹铃电路来完成定
3、时闹钟的功能。4、STC89C52 单片机介绍STC89C52 单片机是由宏晶公司代理销售的一款MCU，是由美国设计生产的一种低电压、高性能 CMOS 8 位单片机，片含8kbytes的可反复写的FlashROM和 128bytes 的 RAM，2 个 16 位定时计数器5。.STC89C52单片机部主要包括累加器ACC(有时也简称为A)、程序状态字PSW、地址指示器DPTR、只读存储器 ROM、随机存取存储器RAM、寄存器、并行I/O 接口 P0P3、定时器/计数器、串行I/O 接口以及定时控制逻辑电路等。这些部件通过部总线联接起来，构成一个完整的微型计算机。其管脚图如图所示。STC89C5
4、2 单片机管脚结构图VCC：电源。GND：接地。P0 口：P0口为一个8 位漏级开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1 口：P1口是一个部提供上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入 1 后，被部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。在 FLASH编程和校验时，P1口
5、作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4 个 TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出.电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的容。P2口在 FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3口管脚是8 个带部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4 个 TT
6、L门电流。当 P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期
7、的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH 地址上置0。此时，ALE 只有在执行MOVX，MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两
8、次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存储器。注意加密方式1 时，/EA 将部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源（VPP）。.5、上电按钮复位电路本设计采用上电按钮复位电路：首先经过上电复位，当按下按键时，RST直接与 VCC相连，为高电平形成复位，同时电解电容被电路放电；按键松开时，VCC对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然是复位，充电完成后，电容相
9、当于开路，RST为低电平，单片机芯片正常工作。其中电阻R2决定了电容充电的时间，R2越大则充电时间长，复位信号从VCC回落到 0V 的时间也长。6、晶振电路本设计晶振电路采用12M的晶振。晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。单片机的晶振并不是只能用12M，只要不超过20M就行，在准许的围，晶振越大，单片机运行越快，还有用12M的就是好算时间，因为一个机器周期为1/12 时钟周期，所以这样用12M的话，一个时钟周期为12us，那么定时器计一次数就是 1us 了，电容围在20-40pF 之间，这里连接的是30pF 的电容。机器周期=10*晶振周期=12*系统时钟周期.7.下载端口设计用
10、到的STC89C52单片机芯片的ISP 下载线是通过单片机的TXD，RXD引脚把程序烧进去的。管脚TXD和 RXD用于异步串行通信。其实STC89C52单片机的ISP 下载线就是一个max232芯片连接STC和计算机的串行通信口。计算机把程序从九针串口送到max232芯片，电平转换后送进单片机的串行口，也就是TXD和 RXD。然后单片机的串行模块把数据送到程序区。8、1602A液晶显示器.8.1 引脚功能说明1602LCD采用标准的14 脚（无背光）或16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表8-1 所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1 VSS 电源地9 D2 数据2 VDD 电源正极10
11、 D3 数据3 VL 液晶显示偏压11 D4 数据4 RS 数据/命令选择12 D5 数据5 R/W 读/写选择13 D6 数据6 E 使能信号14 D7 数据7 D0 数据15 BLA 背光源正极8 D1 数据16 BLK 背光源负极表 8-1：引脚接口说明表第 1 脚：VSS为地电源。第 2 脚：VDD接 5V 正电源。第 3 脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K 的电位器调整对比度。第 4 脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第 5 脚：R/W为读写信号线，高电平时
12、进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和 R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第 6 脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第 714 脚：D0 D7为 8 位双向数据线。第 15 脚：背光源正极。第 16 脚：背光源负极。10823 1602LCD 的指令说明及时序1602 液晶模块部的控制器共有11 条控制指令，如表10-14 所示：序号指令RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回0
13、 0 0 0 0 0 0 0 1*3 置输入模式0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开/关控制0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位0 0 0 0 0 1 S/C R/L*6 置功能0 0 0 0 1 DL N F*7 置字符发生存贮器地址0 0 0 1 字符发生存贮器地址8 置数据存贮器地址0 0 1 显示数据存贮器地址9 读忙标志或地址0 1 BF 计数器地址10 写数到 CGRAM 或 DDRAM）1 0 要写的数据容11 从 CGRAM 或 DDRAM 读数1 1 读出的数据容表 10-14：控制命令表1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都
14、是通过指令编程来实现的。（说明：1 为高电平、0 为低电平）指令 1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令 2：光标复位，光标返回到地址00H。.指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令 4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令 6：功能设置命令 DL
15、：高电平时为4 位总线，低电平时为8 位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F:低电平时显示5x7 的点阵字符，高电平时显示5x10 的点阵字符。指令 7：字符发生器RAM 地址设置。指令 8：DDRAM 地址设置。指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令 10：写数据。指令 11：读数据。与 HD44780相兼容的芯片时序表如下：读状态输入RS=L，R/W=H，E=H 输出D0 D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H 输出D0
16、 D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0 D7=数据，E=高脉冲输出无9、时钟显示校正电路本设计利用按键开关来校正时钟显示的数字。当按钮按下时，将在相应的端口输入一个低电平，通过相应的程序来改变时钟显示。其中S1 按键开关用来选择要修改的数字；S2 按键用来增加所选数字的数值；S3按键用来减少所选数字的数值。.10、蜂鸣器电路电路接法：三极管选定PNP型，基极B连接 5V电压，发射极E连接一个1K左右的电阻后接I/O 口，集电极 C连接蜂鸣器后接地。单片机在复位后的个I/O 口是高电平，此时三极管是截止的，编写程序使选定的I/O为低电平，此时三极管导通，导通后蜂鸣器与电源正极连通，构成
17、一个工作回路，从而发出滴滴的响声。其中电阻R1在电路里起分压限流的作用，PNP三极管起到模拟开关的作用。11、外接电源电路外接电源电路用于连接外部5V电源与电子时钟电路，通过自锁开关控制电路的导通与断开，当开关闭合时，电路导通，外部电源给电路正常供电，电子时钟正常工作。当开关断开时，电路停止工作。.12、总电路原理图Y112MC130PC230PC310uR210KRESVCCVCC12J1123456789R910KVCCA1B2TAP3R510KVCCP1.0P1.1P1.2R44.7KVCCP2.5SIP2SPEAKERB1E2C3Q29015B1E2C3Q19015VCCR14.7KP
18、2.0X1X2X1X2P1.0P1.1P1.2P2.0P2.5P10/T1P11/T2P123P134P145P156P167P178RESET9RXD10TXD11INT012INT113T014T115WR16RD17X118X219GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40MC52MC_52112233445566DS8COMPONENT_11122S1S2S31 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141
19、516J3CON16D1LEDR1010k12J2CON2VCC.13、程序流程图软件程序从开始执行，先通过初始化各个寄存器，经过扫描按键来决定是否设定参数来执行相应功能的程序，进而在数码管上显示开始定时器及中断定时器初始化执行时钟秒表闹铃设定程序是 否 设定参数执行显示程序N Y.三、设计总结辛辛苦苦努力了一个月，终于有了成果，把理论变成了现实，出了欣喜外，还充满了成就感。1 实验中遇到的问题及解决方法实验中遇到了很多意想不到的问题，从一开始的设计原理图，程序的编写到最后的电路板制作，一直都是在发现问题和解决问题中度过。还好自己一路坚持了下来，把问题一一解决。设计的时候，程序的编写是比较难的
20、，还要都熬过来了制作电路板的时候，打孔时要很小心，刚开始打的孔都有点歪，多打的几个孔，才慢慢找到感觉。在 PCB板布线的时候，绕了好多弯，刚开始的时候，元件的位置没摆好，布线的时候，总是会有很多的跳线，布了好几天，元件的位置换了又换，最后才终于找到最佳的布线位置。如果刚开始的时候，就把元件的位置摆放好，跟原理图的相对位置一致，就不会有这么多的麻烦了。其实这些都不是问题，只要我们有耐心，够细心，都可以把它们解决。2 设计体会以前看别人的一个电子表卖十几块钱，心里面有点愤愤不平，现在，自己做过一个电子钟，才发现，其中的不容易，还有艰辛。其实做其他的事情也是一样，都会经过很多的困难，才能成功。突然想
21、起一句话“不经历风雨，怎么见彩虹”。其实想想，这一个月，也留下了很多美好的回忆。还记得那个晚上通宵达旦仿真，不成功，誓不睡觉，很困了，都还在弄着。却当仿真成功时，没有一丝睡意，有的只是心中的喜悦还记得那天废寝忘食打孔和焊板，还记得当数码管终于亮起来那一刻通过这次设计让我真正体会到了，有付出，才会有收获。四、参考文献1 自美电子线路设计实验测试M ：华中理工大学，1992.2 何立民单片机应用系统设计M ：航空航天大学，1993.3 楼然笛单片机开发M ：人民邮电，1994.4 付家才单片机控制工程实践技术M ：化学工业 2004.3.5 光才单片机课程设计实例指导 M ：航空航天大学 2004.6 朱定华单片机原理及接口技术实验M ：北方交通大学2002.11.7 湘涛江世明单片机原理与应用M.:电子工业,2006.