基于c语言的数字电子钟设计.docx
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基于c语言的数字电子钟设计
一、功能要求
整体上要考虑：
结构简单大方、布局美观合理、操作方便易懂、尽量避免各元器件之间的相互影响。
1、以AT89C51单片机进行实现秒分时上的正常显示和进位，其中显示功能由单片机控制共阴极数码管来实现，数码管进行动态显示。
2、具有校时功能，按键控制电路其中时键、分键、秒键三个键分别控制时分秒时间的调整。
按秒键秒加1；按分键分加1；按时键时加1.
二、硬件设计
1、整体设计框图
2、管脚功能描述
（1）XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）：
振荡器输入输出端口，外接晶振电路。
（2）RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。
（3）P0口8个端口依次和LED显示器的A、B、C、D、E、F、G和Dp端口对应连接，实现对显示器的片选功能。
（4）P2.0~P2.5依次与LED显示器的1、2、3、4、5、6一一连接，实现对显示器的为选功能。
（5）P3.0~P3.2依次与按键电路的秒、分、时三个按键相连接。
通过按键实现对时间的调试功能。
3、整体原理设计
其计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外还有校时功能。
整个设计图由晶振电路、复位电路、AT89C51单片机、键盘控制电路组成。
显示电路将“时”、“分”、“秒”通过七段显示器显示出来，6个数码管的段选接到单片机的P0口，位选接到单片机的P2口。
数码管按照数码管动态显示的工作原理工作。
把定时器定时时间设为50ms，则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒，而20次计数可用软件方法实现，每累计60秒进1分，每累计60分钟，进1小时。
时采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。
校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整，时分秒三个控制键分别接单片机的p3.2、p3.1、p3.0进行控制。
按一下秒键秒单元就加1，按一下分键分就加1，按一下时键时就加1。
4、晶振电路
单片机的时钟产生方法有两种:
内部时钟方式和外部时钟方式。
本系统中AT89C51单片机采用内部时钟方式。
采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。
其电路图如下：
5、显示电路
LED显示器是现在最常用的显示器之一发光二极管（LED）分段
式显示器由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。
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，其硬件连接方式如下图所示。
6、键盘控制电路
键盘可实现对时间的校对，用三个按键来实现。
按时键来调节小时的时间，按分键来调节分针的时间，按秒键来调节秒的时间。
其电路连接图如下：
三、软件设计
1、主程序流程图
主程序是先开始，然后启动定时器，定时器启动后在进行按键检测，检测完后，就可以显示时间。
主程序流程图如下
2、按键控制流程图
按键处理是先检测秒按键是否按下，秒按键如果按下，秒就加1；如果没有按下，就检测分按键是否按下，分按键如果按下，分就加1；如果没有按下，就检测时按键是否按下，时按键如果按下，时就加1；每一次按后都有一次延迟，所有检测完后，就把时间显示出来。
3、显示电路流程图
由P2口进行位选功能，进行动态显示。
时间显示是先时个位计算显示，然后是时十位计算显示，再是分个位计算显示，再然后是分十位显示，再就是秒个位计算显示，最后是秒十位显示。
每一位显示后都有一个延时
4、中断电路流程图
定时器中断时是先检测1秒是否到，1秒如果到，秒单元就加1；如果没到，就检测1分钟是否到，1分钟如果到，分单元就加1；如果没到，就检测1小时是否到，1小时如果到，时单元就加1，如果没到，就显示时间。
四、系统测试
1、测试内容
（1）能否实现正常的时间显示
默认为走时状态，按24小时制分别显示“时时分分秒秒”六个数字，时间会按实际时间以秒为最少单位变化。
（2）能否进行正常的时间进位
当秒位为59时，下一次秒位数字变化分位是否加1同时秒位变为00；当分位为59时，下一次分位数字变化时位是否加1同时分位变为00；当时位为23时，下一次时位数字变化时为是否变为00.若满足以上要求则时间进位正常。
（3）能否通过按键进行时分秒的设定
按秒键对秒进行调整，按一下加一秒；按分键对分进行调整，按一下加一分；按时键对时进行调整，按一下加一小时，从而达到快速设定时间的目的。
若满足以上要求则符合方案要求。
若按一下连续加若干位，则按键延时时间设置太短，可以通过增大延时时间进行改进。
2、系统时钟误差分析
电子钟的走时误差S=S1-S2,S1表示程序实际运行计算所得的秒；S2表示客观时间的标准秒。
S>0时表示电子钟秒单元数值刷新滞后，即走时误差为“慢”；反之，S<0表示秒单元数值的刷新超前，即走时误差为“快”。
本次设计的单片机电子钟系统中，因条件有限S2所参照的时间是电脑显示时间，经测试S>0即走时“慢”。
其误差主要来源包括晶体频率误差，定时器溢出误差，延迟误差。
晶体频率产生震荡，容易产生走时误差；定时器溢出的时间误差，本应这一秒溢出，但却在下一秒溢出，造成走时误差；延迟时间过长或过短，都会造成与基准时间产生偏差，造成走时误差。
3、软件调试
仿真部分采用protus7.5professional软件，可以很容易的实现各种系统的仿真。
先进行原理图的绘制；绘制好后再选择Keil软件来生成.hex文件，选择运行，观察显示结果，根据显示的结果和课题的要求再修改程序，再运行查，直到满足要求。
4、仿真图
//基于AT89C51单片机的电子钟C语言程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
/*七段共阴管显示定义*/
ucharcode
dispcode[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,
0xBF,0x86,0xCB,0xCF,0xEF,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xDF};/*定义并初始化变量*/
ucharseconde=0;
ucharminite=0;
ucharhour=12;
ucharmstcnt=0;
sbitP3_0=P3^0;//second调整定义sbitP3_1=P3^1;//minite调整定义sbitP3_2=P3^2;//hour调整定义
/*函数声明*/
voiddelay（uchark）;//延时子程序
voidtime_pro（）;//时间处理子程序
voiddisplay（）;//显示子程序
voidkeyscan（）;//键盘扫描子程序
voidinit（）;//定时子程序
/*****************************/
/*延时子程序*/
/****************************/
voiddelay（uchark）
{
ucharj;
while（（k--）!
=0）
{
for（j=0;j<125;j++）
{;}
}
}
/**************************/
/*时间处理子程序*/
/**************************/
voidtime_pro（void）
{
if（seconde==60）//制
{seconde=0;
minite++;
if（minite==60）//秒钟设为60进分钟设为60进制
{minite=0;
hour++;
if（hour==24）//时钟设为24进制{hour=0;}
}
}
}
/*****************************/
/*显示子程序*/
/*****************************/
voiddisplay（void）
{
P2=0xfe;
P0=dispcode[hour/10];//
十位
delay（4）;
P2=0xfd;
P0=（dispcode[（hour%10）]）|0X80;//
个位
delay（4）;
P2=0xfb;显示小时的显示小时的
P0=dispcode[minite/10];//显示分的十位
delay（4）;
P2=0xf7;
P0=（dispcode[minite%10]）|0X80;//显示分的个位
delay（4）;
P2=0xef;
P0=dispcode[seconde/10];//显示秒的十位
delay（4）;
P2=0xdf;
P0=dispcode[seconde%10];//显示秒的个位
delay（4）;
}
/*******************************/
/*键盘扫描子程序*/
/*******************************/
voidkeyscan（void）
{
if（P3_0==0）//按键1秒的调整
{
delay（30）;
if（P3_0==0）
{
seconde++;
if（seconde==60）
{seconde=0;}
}
while（!
P3_0）;
}
if（P3_1==0）//按键2分的调整{
delay（30）;
if（P3_1==0）
{
minite++;
if（minite==60）
{minite=0;}
}while（!
P3_1）;
}
if（P3_2==0）//按键3小时的调整{
delay（30）;
if（P3_2==0）
{
hour++;
if（hour==24）
{hour=0;}
}
}
while（!
P3_2）;
}
voidtimer0（void）interrupt1using0//50ms中断一次
{
TH0=0x3c;
TMOD=0x11;
mstcnt++;定时器0方式1，
if（mstcnt==20）
{
seconde++;
mstcnt=0;//对计数单元清零}
}
/*******************************//*定时子程序*/
/*******************************/voidinit（）
{
P3=0xff;//初始化p3口，全设为1TMOD=0x11;//time0为定时器，方式1TH0=0x3c;//预置计数初值TL0=0xb0;EA=1;ET0=1;
TR0=1;
}
/**************************/
/*主函数*/
/**************************/voidmain（void）
{
init（）;
while
（1）
{
keyscan（）;//按键扫描time_pro（）;//时间处理
display（）;//显示时间}
}
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