基于51单片机的数字时钟设计的毕业设计概要.docx
《基于51单片机的数字时钟设计的毕业设计概要.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片机的数字时钟设计的毕业设计概要.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
基于51单片机的数字时钟设计的毕业设计概要
摘要2
Abstract3
第一章绪论4
1.1多功能数字钟设计的背景4
第二章AT89C51单片机简介4
2.1单片机介绍4
2.2单片机的应用特点5
2.3单片机的应用领域5
2.4单片机的中断与定时系统5
2.4.1MCS－51单片机中断系统5
2.4.2MCS-51单片机的定时器/计数器6
2.4.3MCS-51定时器/计数器的四种工作方式7
2.5AT89C51引脚功能介绍7
第三章设计方案9
3.1主程序9
3.2数码管显示模块10
3.3定时器计数器T0中断服务程序10
3.4按键处理模块10
第四章硬件电路设计10
4.1复位电路11
4.2时钟电路11
4.3按键电路12
4.4数码管显示电路13
4.5电源电路设计14
第五章软件设计与程序代码15
5.1软件选择与介绍15
5.1.1软件介绍15
5.1.2Proteus7.8的特点15
5.2软件仿真电路全图16
5.3源程序代码16
第六章结论21
参考文献22
致谢23
摘要
近几年，单片机在各个领域得到广泛的应用。
从工业到人们的日常生活，大部分的科技产品都是通过单片机来控制。
在它问世之前，自动控制设备得不到广泛的应用，这是因为控制设备的体积庞大，耗电量大，价格昂贵。
在第一台微处理器成功研制不久，第一个单片机就问世了。
因为其小巧的体积，低功耗，以及高效的性能，单片机受到了大家的欢迎。
本设计利用STC89C51单片机对电子时钟进行开发，设计了实现所需功能的硬件电路，应用C语言进行软件编程，并用Proteus软件进行演示、验证。
主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机STC89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机的数字电子时钟。
它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，且配有8个独立键盘，可以灵活地调节时间和日期，并具有一定的扩展性。
关键词：
单片机，数字时钟，动态显示，LED数码管显示，独立按键。
第一章绪论
多功能数字钟设计的背景
单片机自从1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年之久了。
由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，单片机应用领域已经从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等方面迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。
本文讨论的单片机多功能数字钟系统的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能多等多种特点。
不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供扩展，有着广泛的应用实践领域。
第二章STC89C51单片机简介
2.1单片机介绍
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
概括的讲：
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可。
用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。
我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！
它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。
单片机是靠程序的，并且可以修改。
通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。
一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！
但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！
只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
2.2单片机的应用特点
随着集成电路技术的发展，单片机的功能越变越强，涉及到各个电子应用领域。
目前单片机的系列也十分多，各有各的特点，如目前的MCS51系列、PIC系列等等，通过这几年的应用，普通感觉到特别需要单片机具有如下几个应用特点：
1.低功耗、宽电压工作范围，内部看门狗；
2.高速指令系统，单字节指令，精简指令集易学易用；
3.内部ROM结构，且具有廉价OTP（一次性写入程式）ROM，以便小批量生产，减少MASK风险；
4.程序保密功能，防止拷贝，保护成果；
5.方便的开发工具（仿真器与烧入器）。
2.3单片机的应用领域
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。
2.4HT1380引脚功能介绍
1、HT1380的引脚功能
HT1380采用DIP8封装形式封装，其引脚分配如图3所示。
各引脚的功能及其用法如下。
1）、脚（NC）:
空引脚。
2）、脚（X1）：
内部振荡器输入脚。
3）、脚（X2）：
内部振荡器输出脚。
HT1380片内集成有高增益的自激振荡放大电路，2）脚、3）脚为该放大电路的输入、输出引脚，2）脚、3）脚间接外接32.768khz的晶振，就可以产生频率为32.768khz的时钟信号。
4）、脚（GND）：
接地引脚。
5）、脚（RST）：
复位引脚。
当RST=0时，芯片复位，单片机对HT1380所建立的控制逻辑无效，所有数据传送终止。
当RST=1时，所建立的控制逻辑有效。
只有RST=1时，才可以对HT1380进行读、写或测试操作。
6）、脚（I/O）：
数据输入/输出引脚。
7）、脚（SCLK）：
串行时钟输入引脚。
8）、脚（VCC）：
电源引脚。
2、HT1380的应用电路
HT1380的应用电路如下
。
HT1380的SCLK、I/O、RST脚分别与单片机的3根I/O口线P1.1、P1.2、P1.3相接，单片机的P1.1口线充当时钟线，向HT1380传送时钟信号，P1.2口线充当数据线，用来与HT1380之间传输数据，p1.3口线充当芯片选择控制线，控制芯片的选择。
C1、C2为5P~8P的小电容，起稳频和加速起振的作用。
第三章设计方案
通常通过单片机设计电子时钟有2种方法：
一是通过单片机内部的定时器计数器。
采用软件编程实现时钟计数，一般称为软时钟，这种方法硬件线路简单，程序比较复杂。
系统的功能一般与软件相关。
通常用于对时间精度要求不高的场合。
二是采用时钟芯片他的功能强大，功能不见集成在芯片内需，自动产生时钟等相关功能。
硬件成本较高，软件编程。
通常对时钟精确度要求较高的场合。
电子时钟的系统软件程序有、由主程序和子程序组成，主程序包含初始化参数设置，按键处理，数码管显示模块等。
在设计时候、各个模块都采用子程序结构设计。
在主程序中调用。
由于定时器，计数器采用中断方式处理，应此还用辨析定时器，中断服务子程序，在定时器，计数器中断服务子程序种对时钟进行调整。
3.1主程序
主程序执行流程图如图1所示。
主程序先对显示单元和定时器计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有建按下，则转入相应的功能程序。
图1主程序执行流程图
3.2系统框图
项目系统框图如图2所示。
3.3数码管显示模块
本设计的显示模块采用6位一体共阴极数码管，显示分为时钟显示模式，显示时钟模式，从右到左依次显示秒个位，秒十位，分个位，分十位，时个位，时十位；数码管显示的信息用6个内存单元存放，这6个内存单元为显示缓冲区，其中秒个位和秒十位，分个位和分十位，时个位和时十位分别由秒数据，分数据和小时数据分拆得到。
在本系统种数码管显示采用软件译码动态显示。
在存储器中首先建立一张显示信息字段码表，显示的时候，先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码表中查出的所显示的字段码。
从P2口输出，同时在P1口将对应的位选码输出，选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓冲区的内容。
3.4按键处理模块
按键处理设置为：
如果没有按键，则为时钟模式，时钟正常走时，当依次按下时间按键和秒按键时秒单元每次加1或减1，当加到59后跳为00，当按下分按键的时候，分单元每次加1或减1，当加到59的时候跳到00；当按下时按键的时候，时单元每次加1，当加到23的时候跳为00，反之亦然。
第四章硬件电路设计
4.1复位电路
MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。
复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。
上电复位：
上电复位电路是—种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。
上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。
为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。
只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。
按键复位：
电路在运行过程中，也可以通过按键进行复位。
当按下复位按键，复位引脚RST通过按键与地相接，得到低电平，从而实现复位。
电路图如图2所示：
图2复位电路
4.2时钟电路
时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。
因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。
常用的时钟电路有两种方式：
一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。
本文用的是内部时钟方式。
电路图如图3所示：
图3时钟震荡电路
MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。
这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。
4.3按键电路
按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。
按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。
闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。
抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关，一般在5-10ms之间。
为了避免CPU多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。
本文采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会产生互相影响。
电路图如图4所示：
图4按键电路
P1.4口所接的按键为模式切换按键，当不按下此按键时为时钟显示模式，当按下此按键时为日期和星期显示模式。
当为时钟显示模式的时候，端口连接分别表示如下：
P0.4口表示调整秒、分“+”，按一下则时加1，当加到59后再加一次为0；
P0.3口表示调整秒、分“-”，按一下则时减1，当减到0后再减一次为59；
P0.4口表示调整时“+”，按一下则时加1，当加到23后再加一次为0；
P0.3口表示调整时“-”，按一下则时减1，当减到0后再减一次为23；
P0.2口表示确认键；
P0.1口表示调整秒按键；
P0.5口表示调整分按键；
P0.6口表示调整时按键；
4.4数码管显示电路
数码管是由6个发光二极管构成的显示器件。
在数码管中，若将二极管的阳极连在一起，称为共阳极数码管；若将二极管的阴极连在一起，称为共阴极数码管。
本设计用到的6个数码管均是共阴极的。
当发光二极管导通时，它就会发光。
每个二极管就是一个笔划，若干个二极管发光时，就构成了一个显示字符。
将单片机的I/O口控制相应的芯片与数码管的a-g相连，低电平的位对应的发光二极管亮，这样，由I/O口输出不同的代码，就可以控制数码管显示不同的字符。
本设计的6个数码管均采用动态显示方式，系统采用动态显示方式，用P0口来控制LED数码管的段控线，而用P2口来控制其位控线。
动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即循环点亮每一个数码管，这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮，但由于人眼存在视觉残留效应，只要每位数码管间隔时间足够短，就可以给人以同时显示的感觉。
电路图如图5所示：
图5数码管显示电路
电路第五章软件设计与程序代码
5.1软件设计
5.1.1系统框图如图
5.1.2程序流程图如图
5.2软件仿真电路全图
图7软件仿真电路全图
此图为时钟显示模式，显示内容为15时9分49秒
图8软件仿真电路全图
此图为日期和星期显示模式，显示内容为6月4日星期二
5.3源程序代码
#include
#defineucharunsignedchar
#defineDCOUNT6
#defineMinusVal0x02
#definePlusVal0x04
#defineRightVal0x08
#defineLeftVal0x10
#defineTimeVal0x20
#defineDateVal0x40
#defineSetVal0x80
#defineCKeyVal25
#defineport_sP1
#defineport_bP2
#definekeyportP0
uchardatawcnt,second;
intdatatimcnt;
uchardatah,m,s;
ucharcodeled[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
//ucharcodeledctrl[]={0xfe,0xfd};
ucharbuf[8];
ucharcodeledctrl[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};
ucharidatadisdat[6];
ucharidatakeytim;
uchardataflashsite;
ucharsecond_buff;
ucharm_buff;
ucharh_buff;
intk;
bitdown,keytreated,setdis,dattim;
voiddisplay（uchar）;
voiddisplay_hms（）;
voidinit_T1（void）;
voiddisdate（void）;
voiddistim（void）;
voidkey（void）;
voidmain（）
{
second_buff=0;
m_buff=0;
h_buff=0;
second=0;
h=m=s=0;
init_T1（）;
timcnt=0;
wcnt=0;
while
（1）
{display_hms（）;
//PCON|=0x01;
}
}
voidinit_T1（void）
{
TMOD=0x11;
TL1=（65536-9216）%256;
TH1=（65536-9216）/256;
TL0=（65536-1843）%256;
TH0=（65536-1843）/256;
PT1=1;
ET1=1;
ET0=1;
EA=1;
TR1=1;
TR0=1;
}
voidtim_T1（void）interrupt3using1
{
TL1=（65536-9216）%256;
TH1=（65536-9216）/256;
timcnt++;
if（timcnt>=100）
{
timcnt=0;
second++;
if（second>=60）
{second=0;
m++;}
if（m>=60）
{m=0;
h++;}
if（h>=24）h=0;
buf[0]=second%10;
buf[1]=second/10;
buf[2]=0x40;
buf[3]=m%10;
buf[4]=m/10;
buf[5]=0x40;
buf[6]=h%10;
buf[7]=h/10;
}
//display_hms（h,m,second）;
}
/*voiddisplay（uchartime）
{
port_s=0;
port_b=ledctrl[wcnt];
if（wcnt==0）xzzx
{port_s=led[time%10];}
else
{port_s=led[time/10];}
wcnt++;
wcnt=wcnt%2;
}*/
voidtim_T0（void）interrupt1using2
{TL0=（65536-1843）%256;
TH0=（65536-1843）/256;
key（）;
wcnt++;
wcnt=wcnt%8;
}
voiddisplay_hms（）
{
//port_s=0;
switch（wcnt）
{case0:
{port_b=ledctrl[wcnt];
port_s=led[buf[0]];break;}
case1:
{
port_b=ledctrl[wcnt];
port_s=led[buf[1]];break;}
case2:
{
port_b=ledctrl[wcnt];
port_s=buf[2];break;}
case3:
{
port_b=ledctrl[wcnt];
port_s=led[buf[3]];break;}
case4:
{
port_b=ledctrl[wcnt];
port_s=led[buf[4]];break;}
case5:
{
port_b=ledctrl[wcnt];
port_s=buf[5];break;}
case6:
{port_b=ledctrl[wcnt];
port_s=led[buf[6]];break;}
case7:
{port_b=ledctrl[wcnt];
port_s=led[buf[7]];break;}
}
}
voidinit_distim（void）
{distim（）;
flashsite=6;
setdis=0;
dattim=0;
}
voidinit_disdat（void）
{disdate（）;
flashsite=6;
setdis=0;
dattim=1;
}
voidinit_settim（void）
{distim（）;
flashsite=6;
setdis=1;
dattim=0;
}
voidinit_setdat（void）
{disdate（）;
flashsite=0;
setdis=1;
dattim=1;
}
voidkplus（void）//0x04确定
{//if（setdis）
//disdat[flashsite]=（disdat[flashsite]+1）%10;
second=second_buff;
m=m_buff;
h=h_buff;TR1=1;
}
voidkminus（void）//0x02秒的设置
{//if（setdis）
//disdat[flashsite]=（disdat[flashsite]+10-1）%10;
TR1=0;
second_buff=second;
k=0;
}
voidktim（void）//0x20分的设置
{//if（setdis）init_settim（）;
//elseinit_distim（）;
TR1=0;
m_buff=m;
k=1;
}
voidkdat（void）//0x40时的设置
{//if（setdis）init_setdat（）;
//elseinit_disdat（）;
TR1=0;
h_buff=h;
k=2;
}
voidkleft（void）//0x10自加
{//if（setdis）
//flashsite=（flashsite+1）%DCOUNT;
switch（k）
{
case（0）:
second_buff++;
if（second_buff>59）second_buff=0;
buf[0]=second_buff%10;
buf[1]=second_buff/10;break;
case
（1）:
m_buff++;
if（m_buff>59）m_buff=0;
buf[3]=m_buff%10;
buf[4]=m_buff/10;break;
case
（2）:
h_buff++;
if（h_buff>23）h_buff=0;
buf[6]=h_buff%10;
buf[7]=h_buff/10;break;
}
}
voidkright（void）//0x08自减
{//if（setdis）
//flashsite=（flashsite+DCOUNT-1）%DCOUNT;
switch（k）
{
case（0）:
second_buff--;
if（second_buff==255）second_buff=59;
buf[0]=second_buff%10;
buf[1]=second_buff/10;break;
case
（1）:
m_buff--;
if（m_buff==255）m_buff=59;
buf[3]=m_buff%10;
buf[4]=m_buff/10;break;
case
（2）:
h_buff--;
if（h_buff==255）h_buff=23;
bu
升级会员 