数字电子表的设计.doc

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1、单片机原理及系统课程设计评语：考勤10分守纪10分过程30分设计报告30分答辩20分总成绩（100分）专业：班级：姓名：学号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年12月31日数字电子时钟设计1设计目的及要求1.1设计目的数字电子时钟的电路由时钟显示电路、校时电路等构成，以AT89C51作为主控芯片，使用12MHz的晶振，用八位七段共阳数码管显示输出信息。可通过键盘（按钮）对其进行调整。最终使系统具有时、分、秒的时间调整功能。达到时钟应具有的功能。1.2设计要求实现24小时的时钟显示、校准功能。（1）显示功能：

2、“时”、“分”、“秒”的数字显示（“时”从0~23，“分”0~59，“秒”0~59）。（2）校准功能：当刚接通电源或数字时钟有偏差时，可以通过手动的方式去校准。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23小时59分59秒，其用按键实现校时功能，通过按钮1实现调整时、分、秒的模式选择，按钮2实现时、分、秒的加1调整，按钮3实现时、分、秒的减1调整。2设计方案及原理2.1设计方案简述本次设计时钟电路，使用了AT89C51单片机芯片控制电路，并用软件实现数字时钟。根据数字电子时钟的设计思路，可以将它分为四个部分：晶振脉冲电路，校正电路

3、，AT89C51单片机和LED显示管，它们之间的连接关系见设计原理框图如图1所示。图1总体硬件设计方案框图2.2设计原理在单片机内部存储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，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将时字节清零。本设计采用动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显

4、示，但必须保证扫描速按钮1实现调整时、分、秒的模式选择，按钮2实现时、分、秒的加1调整，按钮3实现时、分、秒的减1调整。3硬件设计本设计利用单片机内部的定时器/计数器来实现的，以单片机AT89C51、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。此电路由1个AT89C51单片机，1个7个电阻的排阻，1个12MHz晶振，1个八位七段共阳数码管，3个按钮开关，2个10PF电容等组成。3.1AT89C51AT89C51的引脚图如图2所示。在单片机内部，XTAL1和XATAL2是外部晶体的两个引脚，分别做为外接晶体振

5、荡器的输入和输出端来使用。P1、P2、P3口都是通用的8位准双向I/O，除此之外，P0口还可以作为地址数据总线来使用，P2口还可以作为高八位地址总线使用。在本系统中P1口做输入用，P0口低七位做数码管段的输出，P2口八位做数码管段码的输出。图2AT89C51的引脚图3.2显示器采用发光二极管LED分段式显示器，其由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。LED数码管有共阳、共阴之分。本课设中采用共阳极连接，显示电路显示模块需

6、要实时显示当前的时间即时、分、秒，因此需要6个数码管，另需两个数码管来显示横。采用动态显示方式显示时间，时的十位和个位分别显示在第一个和第二个数码管，分的十位和个位分别显示在第四个和第五个数码管，秒的十位和个位分别显示在第七个和第八个数码管，其余数码管显示横线。3.3排阻在很多单片机电路中，其I/O管脚检测信号是以高、低电平来判断是否有信号变化的，比如5V为高电平；0V为低电平。那么这些管脚如果不接上拉电阻的话，其电平信号就可能是随机的了，0V~5V之间不一定是什么状态，这样的话单片机就不能正确地判断是不是有信号电平变化了。

7、因此给I/O管脚上接一个上拉电阻使它的检测信号由不确定电平状态拉到5V电平，单片机就能准确地判断是不是有信号变化了。3.4晶振晶振的全称叫做晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。本设计采用的晶振频率为12MHz。4软件设计利用AT89C51单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计数。(1)计数初值计算：使用定时器T0，以工作方式1进行1ms的定时，fosc=12

8、MHz，则TH0=FCH，TL0=18H。(2)因为设定1ms定时，采用定时方式进行溢出次数累计，计满1000次即得到1秒计时，所以七段数码管每一位都会扫描125次。(3)从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。主程序流程图如图3所示。图3主程序流程图5系统仿真及实际调试其仿真结