等级:HUNAN INSTITUTE OF ENGINEERING课程设计课程名称_______ 单片机原理与应用课程设计__________ 课题名称______________ 简易时钟设计_______________专业_____________ 电子信息工程_______________ 班级______________ 电信1301班 _______________ 学号__________________ 31 ___________________ 姓名_________________ 彭颗___________________ 指导老师___________________ 林国汉_________________2016年3月25日电气信息学院课程设计任务书课题名称 ________________________________ 简易时钟设计_________________________________ 姓名彭颗专业电子信息工程班级1301 学号01指导老师 _____________________________________ 林国汉 __________________________________ 课程设计时间 ____________ 2016年3月14日-2016年3月25日(3、4周) _________________ 教研室意见意见：审核人: ____________________ 一、任务及要求设计任务：本课题要求以MCS-51系列单片机为核心，设计一个数字时钟。

(1)具有时钟和跑表功能，用LED或者液晶显示器进行显示；(2) 具有时钟调整功能(3)具有闹钟功能，(4) *能将闹钟时间在AT24C02保存(5) *其它功能设计要求：(1)确定系统设计方案；(2)进行系统的硬件设计；(3)完成应用程序设计；(4)应用系统的硬件和软件的调试。

二、进度安排第一周：周一：集中布置课程设计任务和相关事宜，查资料确定系统总体方案。

周二〜周三：完成硬件设计和电路连接周四〜周日：完成软件设计第二周：周一〜周三：程序调试周四〜周五：设计报告撰写。

周五进行答辩和设计结果检查。

三、参考资料1、51单片机C语言教程郭天祥编著电子工业出版社2、单片机原理与应用第2版王迎旭主编机械工业出版社3单片机原理与应用及C51程序设计杨加国清华大学出版社，20091.1设计方案 (1)1.2设计思路及系统框架图 (1)2硬件电路设计.................................................................. •2.1单片机AT89C51 (2)2.2复位电路和时钟电路 (3)2.3 LED显示电路和按键电路 (4)3软件设计 (5)3.1主程序 (5)3.2数码管显示模块 (5)3.3按键模块 (5)3.4定时器模块 (6)4调试........................................................................ -74.1系统调试 (7)4.2调试中遇到的问题及解决方法 (7)5总结........................................................................ -8参考文献 (9)附录A原理图.................................................................... -9附录B程序清单 (10)1 总体方案设计1.1 设计方案(1)、通过单片机内部的计数/ 定时器，采用软件编程来实现时钟计数，一般称为软时钟，这种方法的硬件线路简单，系统的功能一般与软件设计相关，通常用在对时间精度要求不高的场合。

(2)、采用时钟DS1302芯片，它的功能强大，功能部件集成在芯片内部，具有自动产生时钟等相关功能，硬件成本相对较高；软件编程简单，通常用在对时钟精度要求较高的场合。

方案选择：最终这次我选择的是方案( 1)，因为方案( 1)硬件电路简单，操作更方便简单。

1.2设计思路及系统框架图我们采用的是AT89C51作为时钟控制芯片。

电子时钟主要由时钟显示模块、校时模块、秒表模块和闹钟模块组成。

其中需要对时，分，秒的数值进行操作，并且秒计算到60 的时候，要自己清零并向分进1；分计算到60的时候，要自己清零并向时进1，时进到24 的时候，要清零，这样才能进行循环计时。

秒表模块需要重新显示一个秒表界面，同时也应该需要通过另外一个定时器T1 对秒表进行操作，从而保证在秒表界面，时钟显示模块的时间还在进行。

闹钟模块则需要设计闹钟时间，当设计的闹钟时间和时钟的时间相等，蜂鸣器响起，从而达到闹钟功能。

此外还要实现对时间的调整功能，AT89C5啲P3.2、P3.3、P3.5外接三个独立按键，当按下P3.2 按键时，系统进行功能切换，依次可以切换成时钟功能，秒表功能，时钟设置功能，闹钟设置功能；当按下P3.3 按键时，时钟显示时对显示的数码管进行加一的功能，或者在进入秒表功能时，实现启动和暂停功能；当按下P3.5 按键时，对显示的数码管进行移位的功能，达到调整时间的目的。

或者在进入秒表后，实现清零功能。

在单片机内部构建三个模块：控制模块、译码模块、定时模块，用以实现自动计数、译码显示功能。

单片机外部构建四个电路：时钟电路、复位电路、外部按钮电路、显示电路，用以实现对单片机内部计数控制以及译码输出的正确显示。

该电子时钟是将秒、分、时显示在人的视觉器官面前的一种计时装置。

故将计时周期设置为24小时，当显示满刻度是23时59分59秒时，数码管显示为0。

为了确保时间正常校对，在系统中设有校对按钮，用以实现对数码管显示的正确调整。

如图1 所示为系统框架图51 •单片机时沖设盘电路复位电路匚三、外綁按钮电捽制模块数码管显示电路图1系统框架图2硬件电路设计2.1 单片机AT89C51AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS勺8位微处理器，俗称单片机。

AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEI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，ATME的AT89C51 是一种高效微控制器。

AT89C51单片机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。

如图2所示为AT89C5啲管脚图PU .0/^00 PO.1PO POPO .4/AO4PO 5/AD5 PO -皂jygePOP2\O/A©P2 .1 /A9P2.2X^1 OR^.3£A1 1 P24r/A1 2P3! .5«M 3 P2 -6XA1 4P^.Z J TAI S 38 33 Z?吕3031422芽Q.1N.34.SB7rqr存P3.O/RXD P3.1JTXDP3 ^/!MTOP3.34MT4P3； .4rrcjP3.SJT1!]^3 6JVMF?P3 Z/RD^甲：？筑3X 4耳E1尸卜1 7图2 AT89C51管脚由于电路原理中只用到单片机的po、pl、p2 口，所示下面对这三个端口进行详细介绍。

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P0 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/地址的低八位。

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外部必须接上拉电阻。

本次课设中我P0 口接的是74LS245的输入和8个电阻。

P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的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，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1 口作为低八位地址接收。

本次P1 口接的数码管的6个位选端口。

P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的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，其管脚被内部上拉电阻拉高，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。

这是由于内部上拉的缘故。

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“ T时，它利用内部上拉优势，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内容。

P2 口在FLASH S程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

本次课设中P2 口接的是开关和蜂鸣器。

2.2复位电路和时钟电路计算机在启动运行时都需要复位，复位时使中央处理器CPU和内部其他部件处于一个确定的初始状态，从这个状态开始工作。

AT89C51单片机有一个复位引脚RST高电平有效。

在时钟电路工作以后，当外部电路使得RST端出现两个机器周期（24个时钟周期）以上的高电平，系统内部复位。

复位有两种方式：上电复位和按钮复位。

在此次的设计中，我采用按键复位，只要RST保持高电平，AT89C51单片机将循环复位。

复位期间，ALE、PSEN输出高电平。

RST从高电平变为低电平后，PC指针变为0000H，使单片机从程序存储器地址为0000H 的单元开始执行程序。

当单片机执行程序出错或进入死循环时，可按复位按钮重新启动。

在本次设计中，时钟电路设计就是采用内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。

AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。

引脚XTAL1和XTAL2是高增益反相放大器的输入端和输出端。

这个高增益反相放大器将与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。

外接晶体振荡器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。

此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，我的电容为选取18pF。

如图3所示为复位和时钟电路。

图3复位和时钟电路> XTA.L1 XTAL2 RST2.3 LED 显示电路和按键电路些.升.g .严.Q•複式聲 ............ J[b^ ....... tww 零• • •b* ■ ■ * * * * * * 卄JB tWWJ ..................................图4 LED 显示电路和按键电路在本次的设计中，采用的6位的数码管显示器。

数码管如果按照段数分可为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元， 也 就是多了一个小数点的显示；如果按能够显示多少个“ 8”分类的话，也可以可 分为1位、2位、4位等数码管，如果按照发光二极管单元的连接方式又可以分 为共阳极数码管和共阴极数码管。