基于单片机的电子时钟设计.docx

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1、电子时钟具有长远的发展历史，它的出现使得人们对时间的概念有了进一步的认知和了解，可以说意义十分的重大。在时代的推动，以及市场的需求下，电子时钟的功能以及性能都有着质的突破，而且应用的范围也越来越广，到处都有着电子时钟的影子。电子时钟和人们的日常生活早已密不可分，同时也起到了重要的引导作用，例如工作、出行、娱乐、饮食等，在很大程度上给人们提供了便捷。本课题所设计的一种多功能电子时钟将51单片机作为一个核心交换器，它外接振荡电路来给单片机提供一个时钟信号，利用1ED数码管来实现时钟信息的显示，并且它采用按键的方式，可以对时、分、秒进行单独的调整，从而使之达到一个标准时间，实现定时闹铃。本设计以软、

2、硬件结合为整体的设计思路,并通过软件和硬件控制，充分发挥了单片机的作用。同时，该系统在技术上具有很高的实用价值，由于整个系统在结构和功能上都比较简洁，因此它具备良好的可持续性。关键词：电子时钟；51单片机；振荡电路；1ED数码管；按键模块AbstractE1ectronicc1ockhasa1ongdeve1opmenthistory,anditsappearancemakespeop1ehaveafurthercognitionandunderstandingoftheconceptoftime,whichcanbesaidtobeverysignificant.Underthepromot

3、ionofTheTimes,aswe11asthemarketdemand,thefunctionandperformanceofe1ectronicc1ockhaveaqua1itativebreakthrough,andtheapp1icationrangeismoreandmorewide,thereistheshadowofe1ectronicc1ockeverywhere.E1ectronicc1ockhas1ongbeeninseparab1efrompeop1e,sdai1y1ife,buta1sop1aysanimportantro1einguiding,suchaswork,

4、trave1,entertainment,food,etc.,toprovideconveniencetoa1argeextent.Amu1ti-functione1ectronicc1ockdesignedinthisprojectwi1151asacoreswitch,itexterna1osci11ationcircuittoprovideac1ocksigna1,using1EDdigita1tubetorea1izec1ockinformationdisp1ay,anditadoptsthewayofkeys,canadjusttime,minutes,seconds,soastoa

5、chieveastandardtime,rea1izetiminga1arm.Thisdesigncombinessoftwareandhardwareastheovera11designidea,andthroughthesoftwareandhardwarecontro1,givefu11p1aytothero1eofthemicrocontro11er.Atthesametime,thesystemhashighpractica1va1ueintechno1ogy,becausethewho1esystemissimp1einstructureandfunctionarere1ative

6、1ysimp1e,soithasgoodsustainabi1ity.Keywords:e1ectronicc1ock;51sing1echipcomputer;osci11ationcircuit;1EDdigita1tube;keymodu1e摘要IAbstractI11绪论11.1研究背景11.2 电子时钟的特点及应用11.3 设计目标11.4 设计意义22元器件的的选择22.1 芯片的选择22.2 2显示部件的选择32.3 其他元器件的选择31. 3.1NPN型三极管32. 3.2上拉电阻和下拉电阻33. 3.3单片机的选择44. 3.4蜂鸣器模块的选择43硬件电路设计43.1 硬件电

7、路的设计方案43.2 各功能模块电路设计51.1.1 1振荡电路51.1.2 复位电路61.1.3 按键模块61.1.4 时间显示模块71.1.5 发声模块84控制系统的软件设计84.1 主程序设计94.2 子程序设计94.2.1 按键子程序94.2.2 2.2显示子程序104.2.3 中断子程序105仿真调试115.1功能调试125.1.1校时调试125.1.2闹铃调试135.1.3复位调试135.2仿真结果分析13总结14参考文献15附录16致谢错误!未定义书签。1绪论1. 1研究背景时钟是人类最伟大的发明之一，早期人们就是通过太阳的位置来粗略的判断一天的时间，日辱的出现，使得人们对时间有

8、了一定的了解和掌握，虽然日辱的精确度不是很高，但只是引导人们的日常生活已远远足够。古时候人们为了计时，通常用烧香的方式来判断，但是香燃烧的速度受很多因素的影响，时间的判断很不准确，沙漏的出现，在很大程度上避免了外界因素的影响，虽然也不是很准确，但相比烧香来说已经好很多了。近代以后，钟表的出现表明了人们对时间的概念已经有很深的理解，最初的钟表都是机械式结构，需要经常转动发条给钟表提供动力，且只具有时间显示的功能，随着人们的不断研究，钟表也在不断的改变，直至出现了电子时钟，这是人们对时间掌握的一个很大的转折。电子时钟不仅走时精确，而且还可以进行闹铃，以此便可以看出人类的智慧是无穷的。直至今日，电子

9、时钟的种类数不胜数，各种各样的电子时钟出现在人们的眼前，相比以前功能也有了极大的改善，不仅能够显示时间，还能够计时、显示温度等功能，在一定程度上大大提高了实用性，不仅方便人们在各种场合使用，而且还可以应用到各种设备上，在时代的推动，以及市场的需求下，电子时钟功能的拓展和丰富是必不可少的。1.2电子时钟的特点及应用电子时钟不仅具有良好的计时特点，而且它体积轻小、用电量低，由于较强的实用性，使得电子时钟备受人们喜爱。现在的电子时钟通常以石英晶体作为稳频元件，不仅走时精度高，而且工作的稳定性大大提高，使用也较为方便，无需进行调试，且电子时钟利用集成电路代替了传统的齿轮结构进行传动，并用1ED灯代替传

10、统的指针对时间进行显示，大大减少了它的机械结构，继而降低了走时的误差，不仅实现了对时、分、秒的显示，还能够对时间进行校对，使得电子时钟性能又上了一个台阶。在科技的推动下，电子时钟的款式和功能在不断的翻新，现有的电子时钟在原有的功能上，不断拓展开发,增加了不少新功能。由于其功能的多样化，使用方便性不断提高，不管是人们的日常生活，还是在各种工业技术领域上，电子时钟使用的频率都在不断的增加。比如在超市、商场、汽车和火车站等公共设施场所，电动车、公交车、出租车等各种交通工具上，随处乐见电子时钟的应用，可以说电子时钟已经和人们的日常生活和工作密不可分，在各种机械设备上也是不可缺少的。1.3设计目标本课题

11、设计主要分为四个部分，其中以AT89C51单片机为核心枢纽，通过其向外部发送时钟信号；以石英振荡器为主要计时部件，通过石英振荡器分频后得到一个稳定的方波信号，从而确保数字电子钟的计时准确以及稳定；以1ED灯为核心显示部件，通过输入相应的命令或数据便可显示所需要的时间；以蜂鸣器为主要的定时闹铃部件，当输出的为低电平时，蜂鸣器不发出声音，当输出为高电平时，蜂鸣器发出声音。根据硬件电路设计编写C语言程序并载入到单片机内，完成对外接电路的控制，以此来实现能够显示时、分、秒，并且可以校时和闹铃的电子时钟。1.4设计意义现在人们对时间的观念越发重视，不管是做什么，都会提前准备，规定时间，在什么时间开始，什

12、么时间结束，时间的定时计数在人们的日常生活中早已根深蒂固。例如正常工作日几点上班、几点下班，购买的车票、机票等，都设置了规定的时间。电子时钟在此便起到了关键的作用，使得人们无论什么时候、在什么地方，都可以知道此刻的时间，电子时钟在一定程度上对人们起到了一定的督促作用。本设计的电子时钟是以硬件电路和软件系统相结合为整体的设计思路，主要是以单片机为枢纽并与外接电路相配合，从而实现所需要的功能，不仅能够检验和巩固我们所学的专业知识，而且基于单片机设计的电子时钟，更易于后期对电子时钟的优化以及其功能的开发。2元器件的的选择2.1芯片的选择单片机诞生于1971年，它的研发标志着微机时代的开始，由于单片机

13、具有良好的性价比，单片机的发展也是极为的迅速。单片机的发展主要分为SCMMCU.SOC三大阶段，每一阶段都使单片机有了全新的突破。单片机的发展无形之中使得嵌入式系统一步步迈向MCU阶段，就是为了能够让应用系统尽可能的更多的集中在芯片上。也正是这一原因，单片机变得逐渐的SoC化。自单片机诞生以来，到现在为止单片机的种类越来越多，其中51单片机、AVR单片机、P1C单片机、STC单片机和STM32单片机性能相比其他类型的单片机性能相对较为出众，能够提供给使用者一个良好的使用环境，且使用起来也相对较为方便，从而被人们广泛的应用。基于本设计而言，AVR单片机没有位操作，而且AVR单片机C语言的撰写与5

14、1单片机撰写的方法有很大的差别;P1C单片机在程序编写的全过程都需要一直不断的进行存储体的选择；STC单片机内部结构缺少乘法器，乘除法运算都是通过一个4周期的指令来完成的；STM32单片机不管是在性能，还是结构上完全能够实现本设计所需要的功能，但是由于其I/O端口过多，这样就显得有点大材小用；51单片机能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，这是很多单片机不具有的功能，而且它能通过一条指令就能完成乘除法运算。虽然51单片机的运行速度相比其他单片机的运行速度要慢一点，很多功能需要扩展，但是对本设计的实现没有任何的影响。AT89C51单片机是51系列单片机中很典型也是非常具有代表性的一款芯片，它

15、不仅具有51系列单片机的所有特点，最重要的是它内部具有闪烁存储器，可反复的的写入或清除IOOO次，这样一来其使用的灵活性就大大的增加，也使得后期对功能的开发变得便捷。2. 2显示部件的选择显示部件其作用就是将通过处理的数据或者是信号的结果进行输出。它的出现和应用让人们在日常生活和工作中都十分的受益。现在最常见的显示部件主要为1ED和1CD两种，也就是因为它们的性能十分的优异，使其应用在各种公共场合以及电子设备上。1ED作为一个显示部件具有很多的优点，它不仅显示反应速度很快，屏幕的刷新速率也很高等，良好的实用性，以至于1ED使用的范围更加的广泛。相比之下，1CD虽然具有在使用时能够调节亮度以及使

16、用的时间较长等优点。但是，在同等环境进行显示的情况下,1CD在使用的过程中屏幕的拐角会出现明暗不均的现象,而且1CD在运行的过程中，耗电量还是很高的，显示出来的效果也不是很好，因而选用1ED数码管作为本设计的显示部件。1ED数码管是通过它内部的多个发光二极管的经过亮暗的组合来完成输出显示的，数码管的显示分为静态和动态两种类型。动态显示是将数码管的所有码段相同的一端连接在一起，并接到同一个输出端口上，其他的位端分别与对应的输出端口相连接,两个端口输出的信号在彼此的作用下，从而达到显示的效果；静态显示的数码管，它的任意一个码段都需要连接一个单独的能够锁存数据输出端口，处理器将显示的内容送到输出端口上，就能出现需要显示的字符，只有到下一个字符送出，前一个字符才会消失。虽然静态显示能够保持显