单片机课程设计：数字电子钟

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1、摘要：数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。本文介绍基于单片机的数字电子钟电路的设计方法，并对基于单片机的应用进行了初步探讨。系统采用了以广泛使用的单片机AT89C51为核心，并采用LED显示电路，键盘输入电路，闹钟电路所设计的一款时钟电路。在这次设计中，采用LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。关键词：数字电子钟单片机

2、AT89C5120目录一、数字电子钟的基本原理4二、设计方案41设计要求42设计思路43设计总体框架图5三、硬件设计51时钟与复位电路设计51）时钟电路设计52）复位电路设计52LED显示电路设计63按键电路设计74蜂鸣器电路设计85数字电子钟硬件原理图8四、软件设计81系统软件设计流程图81）主程序82）按键处理流程图93）定时器中断流程图104）时间显示流程图112源程序清单91）主程序清单132)LED动态显示程序清单153)计时程序清单164)设置时间程序清单17五、结论20六、参考资料2020一、数字电子钟的基本原理

3、数字电子钟是一个显示“时”，“分”，“秒”的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外还有校时和闹钟功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由显示器、单片机，还有校时电路和蜂鸣器电路组成。6个数码管的段选接到单片机的P2口，位选接到单片机的P0口。数码管按照数码管动态显示的工作原理工作，将标准秒信号送入“秒单元”，“秒单元”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分单元”的时钟脉冲。“分单元”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时单

4、元”。“时单元”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。显示电路将“时”、“分”、“秒”通过七段显示器显示出来。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整，按一下S,秒单元就加1，按一下M,分就加1，按一下H，时就加1。蜂鸣器电路在时间到时会有声音信号产生。二、设计方案1设计要求1）采用六位数码管，显示小时、分钟、秒，并且可以任意设定时间。2）可以查看并设定闹钟，闹钟的显示方式采用与时间相同的显示方式。3）系统共有三个按键：H：按下一次后，小时数加一，时间正常显示。M：按下一次后，分钟数加一，时间正常显

5、示。S:按下一次后，秒钟数加一，时间正常显示。2设计思路1）单片机选用AT89C51。2）计时单元由单片机内部的定时器/计数器1来实现。3）时间采用7段LED数码管，动态扫描方式。动态扫描的定时时间由单片机内部的定时器/计数器0来实现。4）LED数码管的位码输入由P0口产生，段码由P2口产生。5）时间调整与定时时间的输入，通过接入键盘电路实现。206）报警声由蜂鸣器产生，蜂鸣器接入P3.7引脚。3设计总体框架图AT89C51LED显示器位码驱动电路按键输入电路时钟电路6位LED显示器电路复位电路LED显示器段码驱动电路蜂鸣器电

6、路三、硬件设计1时钟与复位电路设计1）时钟电路设计单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2两个引脚间，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。C1、C2取22p,石英晶体选择12MHz。2）复位电路设计单片机的RST引脚为主机提供一个外部复位信号输入端口。复位信号是高电平有效，高电平有效持续时间应为2个机器周期以上。单片机复位方式选用上电复位，R1=1K,C3=22u。202LED显示电路设计显示电路由LED显示器、段驱动电路、和位驱动电路组成。由于单片机的并行口不能直接驱动LED显示器，

7、必须采用驱动电路芯片，使之产生足够大的电流，显示器才能正常工作。分段式显示器（LED数码管）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。采用共阴极LED数码管。显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒，因此需要6个数码管，采用动态显示方式显示时间，对于多位LED显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示。20段驱动芯片选择74LS373，位驱动芯片选择UDN2595LW。可采用单片机的P0、P2口作为与LED输出接口

8、，P0口作为LED位码输出信号，P2口作为LED段码输出信号。下图中R4是上拉电阻，作用是保证LED可靠导通与截止，可选择8脚排电阻（7*100）。3按键电路设计该设计需要实现校对时间和输入定时（闹钟）时间，所以用三个按键来实现，选用独立式键盘。按H来调节小时的时间，按M来调