时钟控制器设计任务书1.设计目的与要求设计出一个用于数字时钟的控制器，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1）显示：可以显示时、分和秒（2）调时功能：时（0-24）、分和秒（0-60）可以连续可调（3）时间日误差< 2秒（4）增加整点报时功能（5）增加闹钟任意设定功能2．设计容（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；（5）PCB文件生成与打印输出；3．编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
4．答辩在规定时间，完成叙述并回答问题。
目录1.引言 (1)2 总体设计方案 (1)2.1 设计思路 (1)2.2 方案确立 (1)2.3 设计方框图 (2)3 设计原理分析 (2)3.1 系统硬件电路设计 (2)3.2 主控器件AT89S51 (2)3.3 译码器74HC245 (3)3.4 显示电路…………………………………………………………………3-3.5 按键电路 (4)3.6 复位电路 (4)3.7 蜂鸣电路 (5)3.8 时钟电路 (5)3.9 总体原理图 (5)3.10程序框图 (5)4 结束语 (7)参考文献 (8)附录1 电路总原理图 (9)附录2 总程序 (10)基于单片机控制的时钟控制器摘要：本设计以Atmel公司的AT89S51单片机为控制系统的核心，模型采用单片机作为主控制器，以汇编语言为程序设计的基础，设计的一个用两个四位一体数码管串口显示的时钟控制电路，包含了时钟控制电路的基本功能：数码显示，时间调整，闹钟设定，秒表显示等，按照二十四小时循环，具有调节方便，简单实用，可靠性强的优点，有很高的利用价值。
关键词：单片机AT89C51 74LS245 数码管1 引言数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒及数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
为了适应时代的潮流，本设计采用AT89S51单片机为核心，使得计时的精度有了很大的提高，而且调节也变的简单实用，采用数字显示也跟加的直观方便。
2 总体设计方案2.1 设计思路本设计采用AT89S51单片机为控制核心，产生精确的时钟震荡，来控制数码管显示电路来进行数码显示，外围电路主要有复位电路，震荡电路，按键电路，显示电路，蜂鸣电路组成；复位电路可及时的对单片机进行复位，恢复到初始的状态，震荡电路主要用于计数，定时，产生合适的波特率，按键电路主要是给人们提供一个合适的人机对话的界面，方便人们进行实时的调节，显示电路主要用于数码的显示，蜂鸣电路用于闹铃设定等辅助功能。
2.2 方案确立本设计主要有包含了时钟电路，按键扫描，显示电路等几个部分。
由单片机实现时钟功能单片机部具有定时器，可方便实现定时功能。
按键电路：键盘分为矩阵式键盘扫描电路和独立式按键电路。
矩阵式键盘电路，此类键盘是采用行列扫描方式，优点是当按键较多时可以降低占用单片机的I/O口数目，缺点是电路复杂且会加大编程难度。
独立按键电路，每个键单独占有一根I/O接口线，每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。
缺点是当按键较多时占用单片机的I/O数目较多，优点是电路设计简单，且编程极其容易。
由于该系统采用了常规钟表式的校对方式，用键较少，系统资源足够用，故采用了独立按键电路。
显示电路分为：静态显示法与动态显示法，由于静态显示法需要数据锁存器等硬件，接口复杂一些，又考虑到时钟显示只有6位，且系统没有其它复杂的处理任务，所以决定采用动态显示法。
2.3 硬件设计方框图电路的设计以AT89S51单片机为核心，包含了按键电路，复位电路，震荡电路，数码显示电路，整点报时电路等一系列独立环节，下面介绍一下电路设计过程中的总体框图，如图1所示。
图1 时钟电路总体框图3 设计原理分析用AT89S51单片机控制的数字时钟电路，外接震荡电路，按键电路，显示电路，蜂鸣电路等：用单片机电路P0口来输出7段码数据，P2.0～P2.5口作列扫描输出；按键用P1口控制，分别用于调节时,分,以及秒表和闹钟的设定；P1.7口接5V的小蜂鸣器，用于按键发音以及定时提醒，整点报时提醒等；采用74HC245作为数码管的段码驱动，为了提供共阳LED数码管的列扫描驱动电压，用三极管8550做电源的驱动输出；采用12MHZ晶振，可提高秒计时的精确性；在软件设计方面，应完成时钟控制电路的各项要求。
3.1 系统硬件电路设计系统硬件电路主要组成：主控制器AT89S52、译码器74HC245、显示电路、蜂鸣器电路，复位电路时钟电路。
3.2 主控器件AT89C51AT89S51是一款低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片含4k Bytes ISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
管脚如图2所示。
图2 DIP-40封装89C51引脚图3.3译码器74LS24574LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。
74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。
当89S51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。
当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输;（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。
P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。
管脚如图3所示。
图3 74LS245管脚图3.4 显示电路LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。
这种显示块有共阴与共阳两种结构。
共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮。
共阳极LED显示块的放光二极管阳极并接。
显示块与单片机接口非常容易，只要将一个8位并行输出口语显示块的发光二极管引脚相连即可（AT89S51需要加上拉电阻）。
此次电路采用2个4位共阳LED数码管，从P0口输出段码，列扫描用P2.0～P2.7来实现。
如图4所示。
图4 74LS245驱动段码显示电路图3.5 按键电路按键调节电路有四个独立的按键接到P1口的P1.0—P1.3端口，控制着电路的调时，调分以及秒表功能和闹钟的设定。
具体电路如下图5所示。
图5 按键电路图3.6 复位电路AT89S51单片机的复位电路，如图5所示中左边电路。
在RESET输入端出现高电平时实现复位和初始化。
在震荡器运行的情况下，要实现复位操作，必须使RST引脚至少保持两个机器周期的高电平。
在CPU在第二个机器周期执行部复位操作，以后每一个机器周期重复一次，直至RST端电平变低复位期间不产生ALE信号。
当RST引脚返回低电平以后，CPU从0地址开始执行程序。
3.7 蜂鸣电路蜂鸣器是广泛应用于各种电子产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。
三极管8550作蜂鸣器的驱动，增加了蜂鸣器的驱动电流。
蜂鸣器的正极性的一端接到三极管的集电极，另一端连接到地，三极管的基极由单片机的P1.7管脚控制，底电平时蜂鸣器响，高电平时不响。
另外，蜂鸣器的声音大小及音调可以通过调整P1.7管脚的置低时间及输出的波形进行控制。
蜂鸣器的连接电路的原理图如图5所示。
3.8 时钟电路AT89S51部片有一个由反相放大器构成的振荡电路，XTAL1和XTAL2分别为震荡电路的输入端和输出端。
时钟可以由部方式产生或外部方式产生。
在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，部震荡电路就产生自己震荡。
定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
外部方式的时钟电路，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。
一般要求输入方波信号的频率低于33Mhz。
本文设计的系统采用的是部方式的时钟电路。
如图6所示。
图6 时钟电路原理图3.9 总体原理图见附录13.10程序框图主程序如图7所示首先是初始化部分,主要是计时单元清零，中断初始化，启动定时器工作，然后是调用显示子程序，接着是判断有无按键。
无按键则回到调用显示子程序处；有按键，则执行按键处理子程序，执行完后回到调用显示子程序处，重复循环。
定时器T0中断如图8所示图7 主程序流程图图8 中断程序流程图4 结束语三周实习很快就过去了，通过自行设计、焊接和调试一个单片机系统，我熟悉了单片机基本的开发流程和单片机的深入学习。
在完成这个设计的同时，我复习了书本上的许多相关容，受益匪浅。
因此我在获得理论知识的同时，实践中也获得了许多书本上没有的东西。
提高了调试以及查找并解决问题的能力，我深入了解了焊普通元件与电路元件的技巧、数字时钟的工作原理及其它各电路元件的作用等。
这些知识不仅在课堂上有效，对以后的学习工作有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义；也对自己的动手能力是个很大的锻炼。
实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。
没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。
最后，感老师对我们这次实习的辛勤指导和帮助。
参考文献[1] 光飞,楼然苗,佳文编著.单片机课程设计实例指导.:航空航天大学. 2004[2] 黄仁欣主编.单片机原理及应用技术. ：清华大学. 2005.[3] 高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.:电子工业. 2002[4] 肖玲妮.印刷电路板设计教程.[M].:清华大学,2003.[5] 康华光.电子技术基础.[M].;高等教育,2006.[6] 余小平等.电子系统设计.[M].:航空航天大学,2007.附录1：电路总原理图附录2：总程序ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP INIT0START: MOV 70H,#0MOV 71H,#0MOV 72H,#0MOV 73H,#0MOV 74H,#0MOV 75H,#0MOV 76H,#0MOV 77H,#0MOV 78H,#0MOV 79H,#0MOV 7AH,#0MOV 7BH,#0MOV 7CH,#0MOV 7DH,#0MOV 7EH,#0MOV 72H,#0AH ;对连字符进行装值MOV 75H,#0AHMOV 60H,#0MOV 61H,#0MOV 63H,#0MOV 64H,#0CLR P1.7MOV TMOD,#01H ;选择定时器/计数器T0的方式1MOV TL0,#0B0H ;对低位赋初值MOV TH0,#03CH ;高位赋初值SETB EASETB ET0SETB TR0START1: LCALL SCANLCALL KEYSCANSJMP START1DL1MS: MOV R6,#14H ;延时1子程序DL1: MOV R7,#19HDL2: DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1RET DELAY: MOV R6,#10D1: MOV R7,#30DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETDL20MS: ACALL SCAN ;延时20ms子程序ACALL SCANACALL SCANRET;整点报时将秒和分的单元与零比较SCAN: MOV A,7EH ;7F单元的容为0CJNE A,79H,NEXTMOV A,7DHCJNE A,7AH,NEXTSETB P1.7AJMP NEXT1NEXT: CLR P1.7NEXT1:MOV A,79HCJNE A,#0,NEXT2MOV A,78HCJNE A,#0,NEXT2SETB P1.7LJMP NEXT3NEXT2:CLR P1.7;数码管总显示程序开始分两部分;校正时间和数码管正常工作的显示程序NEXT3: MOV A,78HMOV B,#0AHDIV AB ;时间秒的十位送给A，时间秒的个位送BMOV 71H,A ;时间秒要显示的十位MOV 70H,B ;时间秒要显示的个位MOV A,79HMOV B,#0AHDIV AB ;时间分的十位送给A，时间分的个位送BMOV 74H,A ;时间分要显示的十位送地址MOV 73H,B ;时间分要显示的个位送地址MOV A,7AHMOV B,#0AHDIV AB ;时间时的十位送给A，时间时的个位送BMOV 77H,A ;时间时显示的十位送地址MOV 76H,B ;时间时要显示的个位送地址MOV R1,#70HMOV R5,#0FEHMOV R3,#09HSCAN1: MOV A,R5 ;数码管正常工作的显示程序MOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTR ;对字段表取值显示MOV P0,AMOV A,R5LCALL DL1MSINC R1MOV A,R5RL AMOV R5,ADJNZ R3,SCAN1MOV P2,#00HMOV P0,#00HJB P1.3,QQLCALL DL1MSJB P1.3,QQHERE: JNB P1.3,HERESJMP LOOP1QQ: LJMP LASTLOOP1:JB P1.1,LOOP2LCALL DL1MSJB P1.1,LOOP2HERE1:JNB P1.1,HERE1INC 7DHMOV A,7DHCJNE A,#18H,LOOP2MOV 7DH,#00H LOOP2:JB P1.2,LOOP3LCALL DL1MSJB P1.2,LASTHERE3:JNB P1.2,HERE3INC 7EHMOV A,7EHCJNE A,#3CH,LOOP3MOV 7EH,#00H;调制闹铃的时间显示LOOP3: MOV DPTR,#TAB MOV A,7DHMOV B,#10DIV ABMOV 64H,AMOV 63H,BMOV A,7EHMOV B,#10DIV ABMOV 61H,AMOV 60H,BMOV P2,#0F7HMOV A,60HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYMOV P2,#0EFHMOV A,61HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYMOV P2,#0DFHMOV P0,#40HLCALL DELAYMOV P2,#0BFHMOV A,63HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYMOV P2,#07FHMOV A,64HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ALCALL DELAYJB P1.3,LOOP4LCALL DL1MSJB P1.3,LOOP4HERE4:JNB P1.3,HERE4LJMP LASTLOOP4:LJMP LOOP1LAST: RET ;"0~9"和"-"的字段表TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7 FH,6FH,40H;定时/计数器T0中断程序INIT0: PUSH ACCPUSH PSWCLR ET0CLR TR0MOV TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHSETB TR0INC 7BHMOV A,7BHCJNE A,#14H,OUTT0;50ms是否到20次，没有到就继续执行50ms的延时MOV 7BH,#00INC 78HMOV A,78HCJNE A,#3CH,OUTT0;一秒的延时是否计到60次，没有就继续执行MOV 78H,#00INC 79HMOV A,79HCJNE A,#3CH,OUTT0MOV 79H,#00INC 7AHMOV A,7AHCJNE A,#18H,OUTT0 ;60分钟的延时是否计到24次，没有就继续执行程序MOV 7AH,#00OUTT0: SETB ET0 ;启动定时器T0POP PSWPOP ACCRETI;按键处理程序KEYSCAN:CLR EAJNB P1.0,KEYSCAN0 ;P1.0有按键按下则跳转到子程序JNB P1.1,KEYSCAN1 ;P1.1有按键按下则跳转到子程序JNB P1.2,KEYSCAN2 ;P1.2有按键按下则跳转到子程序KEYOUT: SETB EARETKEYSCAN0:LCALL DL20MS ;20ms的延时消抖JB P1.0,KEYOUTWAIT0: JNB P1.0,WAIT0;判断按键是否松手，松手就往下执行程序INC 7CHMOV A,7CHCLR ET0CLR TR0CJNE A,#04H,KEYOUT ;按下第一次和第二次对时、分选定MOV 7CH,#00 ;按下第三次时就启动计时SETB ET0SETB TR0LJMP KEYOUTKEYSCAN1:LCALL DL20MS ;按键加一的程序JB P1.1,KEYOUTWAIT1: JNB P1.1,WAIT1MOV A,7CHCJNE A,#03H,KSCAN11 ;如果功能键按下则对时加一调整INC 78HMOV A,78HCJNE A,#60,KEYOUTMOV 78H,#00LJMP KEYOUTKSCAN11: CJNE A,#02H,KSCAN12INC 79HMOV A,79HCJNE A,#60,KEYOUT ;如果加到60则清零MOV 79H,#00LJMP KEYOUTKSCAN12:CJNE A,#01H,KEYOUTINC 7AH;如果功能键是按下第二次则对分进行加一调整MOV A,7AHCJNE A,#18H,KEYOUTMOV 7AH,#00LJMP KEYOUTKEYSCAN2:LCALL DL20MS ;延时消抖程序JB P1.2,KEYOUTWAIT2: JNB P1.2,WAIT2 ;判断是否放开按键MOV A,7CH;如果功能键是按下第一次对时进行减一CJNE A,#03H,KSCAN22DEC 78HMOV A,78HCJNE A,#00H,KEYOUTMOV 78H,#3BHLJMP KEYOUTKSCAN22:CJNE A,#02H,KSCAN23DEC 79HMOV A,79HCJNE A,#00H,KEYOUT1MOV 79H,#3BHLJMP KEYOUTKSCAN23:CJNE A,#01H,KEYOUT1DEC 7AHMOV A,7AH;如果功能键是按下第二次则对分进行减一CJNE A,#00H,KEYOUT1MOV 7AH,#17HLJMP KEYOUT1KEYOUT1: SETB EARETEND。