基于51单片机的电子时钟的设计

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沈阳航空航天大学课程设计论文
电子时钟的设计
电子时钟的设计
许山 沈阳航空航天大学自动化学院 摘要：传统的数字电子时钟采用了较多的分立元器件，不仅占用了很大的空间 而且利用率也比很低，随着系统设计复杂度的不断提高，用传统时钟系统设计 方法很难满足设计需求。
单片机是集CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种接口于一体的微控制器。 它体积小、成本低、功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51系列 的单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。，本次设计提出了系统总 体设计方案，并设计了各部分硬件模块和软件流程，在用C语言设计了具体软件 程序后，将各个模块完全编译通过过后,结果证明了该设计系统的可行性。该设 计给出了以AT89C2051为核心，利用单片机的运算和控制功能，并采用系统化 LED显示模块实时显示数字的设计方案，适当地解决了实际生产和日常生活中对 计时高精确度的要求，因此该设计在现代社会中具有广泛的应用性。 关键字：AT89C2051,C 语言程序，电子钟。
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[2012 年 7 月 16 日完成]
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附录 1 电路原理
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附录 2 程序清单
#include<reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar table[]="TIME"; sbit lcden=P3^4; sbit lcdrs=P3^5; sbit beep=P3^6; extern void key1(); extern void key2(); extern void key3(); uchar num,hour=12,minite,second, ahour,aminite,asecond,a,F_k1,F_k2,F_k3; void delay(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } void write_com(uchar com) { lcdrs=0; P0=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; } void write_data(uchar date) { lcdrs=1;
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P0=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0; } void write_add(uchar add,uchar date) { uchar aa,bb; aa=date/10; bb=date%10; write_com(0x80+add); write_data(0x30+aa); write_data(0x30+bb); } void init() { lcden=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80); } void display(uchar h,uchar m,uchar s) { write_com(0x80+0x04); write_data(':');
2 硬件电路设计
(1) 时钟电路设计 单片机利用外部 12MHZ 晶振构成振荡电路作为时钟源，时钟电路的原理如
下图。
(2) 独立按键输入电路
图 2 时钟电路图
按键处理设置为:当有没键按下时，时钟正常运行；当按一次 K1，时钟停
止走动，按 K2 对秒进行调整；当 K1 按 2 次时，按 K2 对分进行调整；当 K1 按
0 前言
利用 51 单片机开发电子时钟，实现时间显示、调整和闹铃功能。具体要求 如下： （1） 按以上要求制定设计方案，并绘制出系统工作框图； （2） 按要求设计部分外围电路，并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等
正确可靠的连接，给出电路原理图； （3） 用仿真器及单片机实验箱进行程序设计与调试； （4） 利用键盘输入调整秒、分和小时时刻，数码管显示时间； （5） 实现闹钟功能，在设定的时间给出声音提示。
秒进行设置；当按下 4 次 K3 时，闹钟设置完毕进入时钟显示界面。电路图如下 图
图 3 独立按键电路
(3) 单片机系统 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh
Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位 微处理器，俗称单片机。外形及引脚排列如下图
write_data(0x30+(h/10)); write_data(0x30+(h%10));
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write_data(':');
write_data(0x30+(m/10)); write_data(0x30+(m%10)); write_data(':'); write_data(0x30+(s/10)); write_data(0x30+(s%10)); write_data(' '); write_data(' '); write_data(' '); write_data(' '); } void main() { init(); TMOD=0X01; TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65535-50000)%256; EA=1; TR0=1; ET0=1; for(num=0;num<4;num++) { write_data(table[num]); } while(1) { key1(); key2(); key3(); if(ahour==hour&&aminite==minite&&second<10)
参考文献
1、《单片机原理及应用》李建忠 编 西安电子科技大学出版社。 2、《单片微型计算机原理与接口技术》 高峰 编 电子工业出版社。 3、《单片机应用新技术教程》邹逢兴 编 高等教育出版社。 4、《16 位微型计算机原理接口及其应用》 朱宇光 编 电子工业出版社。 5、《微型计算机原理与接口技术》 吴秀清 编 中国科学技术出版社。 6、《微型计算机接口技术》 邓亚平 编 清华大学出版社。 7、《单片机原理及及应用》 王迎旭 编 机械工业出版社。
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图 5 LCD 液晶显示图
3 软件设计
本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、时间调整程序、 延时程序四大模块。系统的流程图如下图
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设计思路： 本系统主要可分为主程序、定时计数中断程序、时间调整程序、延时程序
4 调试分析及说明
(1) 时钟正常运行调试仿真图
图 6 正常运行仿真图
(2) 闹钟调试仿真图
图 7 对闹钟时间进行设置
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图 8 设置好的闹钟时间
(3) 时间调整仿真
图 9 闹钟响铃
图 10 对时分秒的调整
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5 结论
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和 LCD 液晶驱动程序。定时中断程序是利用单片机内部定时器 0 实现 1 秒的定 时，然后利用软件延时实现分小时，时间调整程序是利用单片机的内部存贮器， 把调整好的时间写到显示时间的存贮单元，然后启动定时器开始计时并显示， 延时程序是利用软件实现延时达到去抖的目的。液晶启动程序是为了把单片机 的数据送到显示器的同时让显示器的第 6 脚使能断的电平实现由 1 到 0 的跳变， 使显示器执行显示的命令。主程序就是利用这些子程序中断程序实现显示、定 时、闹钟等功能。
下 3 次时，按 K2 对小时进行调整，当按下 4 次 K1 时，校时完毕，时钟按设定
的时间进行正常走时。当按 1 次 K3 进入闹钟设置界面，时钟继续进行走时，按
K2 对秒进行设置；当按 2 次 K3，按 K2 对分进行设置；当按 3 次 K3，按 K2 对
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图 4 单片机系统图
(4) ＬＣＤ液晶显示 LCD1602 采用标准的 16 脚接口，第 1 脚：VSS 为电源地;第 2 脚：VDD 接 5V
电源正极；第 3 脚：V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱， 接地电源时对比度最高；第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平 1 时选择数据寄存 器、低电平 0 时选择指令寄存器；第 5 脚：RW 为读写信号线，高电平(1)时进 行读操作，低电平(0)时进行写操作；第 6 脚：E(或 EN)端为使能(enable)端。 第 7～14 脚：D0～D7 为 8 位双向数据端；第 15～16 脚：空脚或背灯电源。电 路如下图
1 总体方案设计
该电子时钟由 89C51，BUTTON，1602 LCD 液晶屏等构成，采用晶振电路作 为驱动电路，利用单片机内部定时计数器 0 通过软件扩展产生的一秒定时，达 到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。 闹钟和时钟的时分秒的调节是由一个按键控制，而另外一个按键控制时钟和闹
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课设体会
两周的课程设计到目前为止可以说是告一段落了，我也顺利的完成了自己 的课题简易电子时钟的设计，由于自己一心准备考研在这次课程设计上除了那 些必要的时间其余也么有花太多的时间，本想改进的第三个跑表功能由于在程 序上出了点问题就没花时间去做了，所以这次设计还不算很完美
刚开始被拿到这个课题的，感觉挺迷茫的，当时就只知道软件编程要用到 定时器，自己也就在这方面懂一点，其余的关于硬件电路，液晶显示电路的驱 动的什么都不知道，后来回来之后就看了一下 51 单片机课程设计那本书，在网 上找了一些资料对硬件电路的设计有了一定的了解。在大脑里面有了一个大致 的思路了，于是就把仿真软件装好开始了我的课设。
本次课设让我对单片机有了更深入的认识，现代社会中几乎处处都有单片 机的影子，电子产品离不开它。课设提高了我的单片机实际运用能力，也发现 了自己以前学习的不扎实，对问题不求甚解。现在才知道“书到用时方少”啊！ 学习还是得扎实。本次课设能顺利完成，甚是感谢指导老师的帮助。
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目录
0 前言…………………………………………………………………1 1 总体方案设计………………………………………………………1 2 硬件电路设计………………………………………………………2 3 软件设计……………………………………………………………4 4 调试分析及说明……………………………………………………5 5 结论…………………………………………………………………7 参考文献 ……………………………………………………………7 课设体会 ……………………………………………………………8 附录 1 电路原理………………………………………………………9 附录 2 程序清单……………………………………………………10
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钟的时间的调节。
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图 1 系统结构框图
该电子时钟由 STC89C51，BUTTON，1602 LCD 液晶屏等构成，采用晶振电路 作为驱动电路，晶振电路的晶振频率为 12MHZ,使用的定时器/计数器工作方式 0，通过软件扩展产生的一秒定时，达到时分秒的计时，60 秒为一分钟，60 分 钟为一小时，24 小时为一天，又重 00:00:00 开始计时。没有按键按键按下时， 时钟正常运行，当按下调节时钟按键 K1，就会关闭时钟，当按下闹钟按键 K3 时时钟就会进入设置时间界面，但是时钟不会停止工作，按 K2 键，，就可以对 时钟和闹钟要设置的时间进行调整。
本次电子时钟的设计基本完成：当没有键按下时，时钟正长运行；当按一次 K1，时钟停止走动，按 K2 对秒进行调整；当 K1 按 2 次时，按 K2 对分进行调 整；当 K1 按下 3 次时，按 K2 对分进行调整，当按下 4 次 K1 时，校时完毕， 时钟按设定的时间进行正常走时。当按 1 次 K3 进入闹钟设置界面，时钟继续进 行走时，按 K2 对秒进行设置；当按 2 次 K3，按 K2 对分进行设置；当按 3 次 K3，按 K2 对秒进行设置；当按下 4 次 K3 时，闹钟设置完毕进入时钟显示界面。