单片机课程设计

《单片机技术》课程设计说明书。

数字电子钟。

院、部：电气与信息工程学院

学生姓名：曾霞玲。

指导教师：凌云职称讲师

专业：通信工程

班级：通信1202 班

完成时间： 2024年12月28日

电子钟由于它的的简单方便受到人们的欢迎，所以设计一个简易数字电子钟很有必要。本电子钟采用atmel公司的at89s52单片机为核心，使用12mhz 晶振与单片机at89s52 相连接，通过软件编程的方法实现以24小时为一个周期，同时8位7段led数码管(两个四位一体数码管)显示小时、分钟和秒的要求，并在计时过程中具有定时功能，当时间到达提前定好的时间进行蜂鸣报时。

本次课程设计是应用单片机芯片at89s52设计出的数字时钟电路，整个系统以单片机作为**控制器，硬件电路主要由三个部分构成，即：单片机最小系统、数码管显示电路、键盘控制电路。设计完成的作品具有时间显示、校正功能，走时准确、显示直观、运行稳定等优点，达到课程设计的性能指标。

本设计的优点是：1.能直观的从数码管显示器上读出时间信息；2.

电路组成清晰明了，按键操作简单；3.相比于传统的指针式时钟，本产品误差很小，能耗小；4.软件编程采用 c 语言，可读性强；5.

本设计采用的是可编程芯片 at89s52，用户可根据自身的其他要求，重新导入新的程序，具有更新能力。

关键词：电子钟；at89s52；数码管；按键。

1 设计课题任务、功能要求说明及方案介绍

1.1 设计课题任务。

设计一个具有特定功能的电子钟，具有时间显示、报时等功能。并有时间设定，通过指示灯，来进行时间调整。

1.2 功能要求说明。

设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“p.”，进入时钟准备状态；第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从00时00分00秒开始运行，进入时钟运行状态；再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，按下功能选择键后，选择调时、调分、调秒，然后通过按加键、减键来修改时间。

1.3 设计课题方案总体介绍及工作原理说明。

本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片at89s52作为核心控制器，基于单片机的自身资源通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，利用单片机的控制作用，通过八位七段式数码显示管直接显示“时-分-秒”时间信息，以及发光二极管的指示来实现相关的功能。设计课题的硬件系统框图如图1所示：

图1 数字电时钟硬件框图。

1.3.1 芯片（at89s52）

图2 at89s52

工作原理：单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。其中有**处理器cpu,内部数据存储器，内部程序存储器，定时/计数器，并行io口，串行io口，中断控制电路，时钟电路，位处理，内部整线。

1.3.2 独立按键电路。

图3 按键电路。

功能及作用：通过按键电路和软件编程可以实现单片机的多种功能，用起来极其方便，实现功能多样化。

1.3.3 复位电路。

图4 复位电路。

功能：关于单片机的复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机的复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态。

1.3.4 晶振电路。

图5 晶振电路。

功能：晶振可以说是单片机的时钟，有着固定稳固的频率，是一个标准，没有它的话，估计单片机的程序会乱跑，也有可能运行不了。

1.3.5 电源电路。

图6 电源电路。

功能：此最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的usb口供给，也可使用外部稳定的5v电源供电模块供给。电源电路中一般接入了电源指示led。

1.3.6 **口电路。

图7 **电路。

功能：用pc的usb口供电，通过**口把程序导入单片机芯片内。**口分别接在单片机的rst引脚以及p15、p16、p17口线上实现数据传送。

1.3.7 led显示电路。

图8 led显示电路。

功能：本设计采用的是led数码管动态显示方式。采用八个共阴的数码管显示器进行显示，加上一个74hc573作为驱动和8个470ω的电阻起限流的作用。

将段控口接在p2口上，位控口接在p1口上，实现对显示的控制。

2 设计课题硬件系统的设计。

2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍。

2.1.1 单片机最小系统。

本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现，单片机最小系统模块，输入模块、输出模块、电源模块。

（1）单片机最小系统模块：包括低功耗、高性能cmos8位微控制器at89s52;

复位电路；晶振电路。本模块at89s52为控制核心，单片机系统复位由复位电路完成，单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚xtal1，其输出端位位引脚xtal2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容。

这样就构成一个稳定的自激振荡器。

（2）输入模块：本模块共用到了5个按键，1个电源开关，一个复位键，单片机运行期间，利用按键完成复位操作。4个按键独立式键盘，s1键控制电子钟的启动\调整状态，s2键为加1键，s3键为减1键，s4为功能选择键。

且s1、s2、s3、s4任一键都独自连一个i/o口，说明它们可以独立实现相应的电子钟功能。

（3）输出模块：本次设计显示为8位，采用2个四位一体数码管（共阴极）

作为显示窗口，既可以节约成本又能简化电路。同时设置各功能的指示灯，用以区分是时、分、秒这三者之一在做调整。

（4）电源模块：现在市面上销售的编程器有很多都是由pc机的usb口直接供电为了降低本设计的成本及节省设计时间，没有另外设计编程器，而直接购买了市场上的usb供电及**器。

2.1.2 设计课题电路原理图、pcb图。

此处电路原理图以及pcb原理图的绘制均使用ad软件完成，ad提供了一个集成的设计环境，包括了原理图设计和pcb布线工具，集成的设计文档管理，支持通过网络进行工作组协同设计功能。根据硬件接线要求设计绘制电路原理图及pcb。具体电路原理图见附录a。

pcb图见附录b。

2.2 设计课题元器件清单。

见附录d：元器件清单。

3 设计课题软件系统的设计。

3.1 设计课题使用单片机资源的情况。

设计课题使用单片机资源的情况如下：

p0口输出数码管位控信号，p2口输出数码管段控信号；p1接独立式键盘；晶振12mhz，接单片机xt1和xt2口；启动键/停止键（实物图上左起第一个）p1.0；调整选择键（实物图上为左起第四个键）p1.3；通过选择键选择调整位；增加键（实物图上为左起第二个键）p1.

1，按一次使选中位加1，长按会一直加1；（实物图上为左起第三个键）p1.2，按一次使选中位减1，同样长按会一直减1。

3.2 设计课题软件系统个模块功能简要介绍。

本设计的软件系统主要采用以下基本模块来实现，主程序、中断服务程序、键盘输入程序模块、数码管及其驱动模块和延时模块。

主程序：主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运用及其控制。

中断服务程序：通过at89s52自身的资源，及定时器来实现定时一秒的功能。由于定时器比单纯的延时精确，所以会让设计的电子钟更精确，采用定时器0，用工作方式1，定时50ms，循环20次，就达到了1s。

键扫描与处理程序：确认键是否按下，当有键按下时，得到相应的键值。方便主程序调用时取出键值。

键功能程序：从键扫描程序得到相应的键值后按照键值执行相关的键功能程序。

数码管及其驱动模块：主要是用于驱动数码管及利用数码管显示时间。

延时模块：由于本次设计采用的是数码管共阳极动态显示，p2口段控信号与p0口位控信号要保持协调才能把时分秒的信息完整的显示出来。由于视网膜暂留效应，通过调用10毫秒的延时程序，动态逐个点亮数码管。

实现时间信息的显示。

3.3 设计课题软件系统程序流程框图。

3.3.1 主程序流程框图。

图9 主函数流程图。

系统初始化后，数码管显示p.。调用键扫描程序，判断是否有键按下，当有键按下时，执行各键对应的键功能。

3.3.2 显示程序流程框图。

图10 显示函数流程图。

p2口控制段控，p0口控制位控，因为要用到八个数码管，所以设置i的初始值为1，在判断i的值是否为8，为8就结束。把段控跟位控送给哪个数码管，被选中的数码管就显示相应的数值。

3.3.3 时分秒转换程序流程框图。

图11 时分秒转换函数流程图。

此流程图主要用来判断时是否等于24、分跟秒是否等于60，当满足这个条件时，都应清零。当秒等于60时，分要加1；当分达到60时，时要加1；当时为24时，所有清零。并且在最后要进行数据处理，送至数码管显示。

3.3.4 键扫描与处理程序流程框图。

图12 键扫描与处理函数流程图。

此流程中首先是键处理的功能，主要是保存键值。然后判断按下的键的键值，执行相应的功能。

3.3.5 键功能程序流程框图。

图13 键1功能函数流程图。

此流程图主要是判断键值为1的键按下几次，当按下为一次时，开定时器，时钟开始计时。当再按下一次时，关定时器。

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