1、福建工程学院软件学院题 目： 时钟 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 日 期： 2013 年 10 月 11 日 课 设 报 告目 录1 摘要 .12 设计要求 .12.1 功能需求 .12.2 设计要求 .13 硬件设计及描述 .13.1 总体描述 .13.2 系统总体框图 .13.3 Proteus 电路图 .23.4 各部分硬件介绍 .24 软件设计流程及描述 .64.1 程序流程图 .64.2 函数模块及功能 .74.2.1 单片机主控制模块 .74.2.2 数码管显示模块 .84.2.3 按键模块 .94.2.4 计时模块 .105 功能实现 .116 心得体会 .137 源
2、程序 .131 摘要众所周知单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本设计要制作的就是单片机于生活中最为常见的几种应用时钟。本设计以 AT89S52 单片机作为核心，可以显示当前的时间，时间也可以人为设定，显示格式为时（两位） ，分（两位） ，秒（两位） 。设置时间的数值、启动定时器。时钟显示电路由数码管组成， 制作该装置的材料需要
3、有软硬件的支持，硬件方面 AT89C51 单片机，晶振，电源，数码管。2 设计要求2.1 功能需求1、在数码管上显示初始时间如 12-23-33，从初始设置的时间开始走时，每一秒自动加 1，当 59 秒后自动向分进位、59 分后自动向时进位。2、通过按键设置时间，按下键 1，时钟分加 1；按下键 2，时钟分减 1,。从而实现用按键设置时间的功能。2.2 设计要求本次设计的是时钟，本电路是由 AT89S52 单片机为控制核心，通过按键实现时钟分的自增自减进行时间的设置，在数码管上进行显示。3 硬件设计及描述 3.1 总体描述单片机采用 STC90C516RD+，采用 MCS-51 实验开发板。在
4、实验开发板上，根据功能需求，设定了控制模块由 AT89S52 单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V 超低压工作，选用 12MHZ 的晶振，使得单片机有合理的运行速度；输入模块由按键控福建工程学院软件学院 单片机课程设计1制，设定或调整时间信息；输出模块有数码管显示时间信息，通过对 AT89S52 单片机的编程控制数码管的显示。 3.2 系统总体框图 系统总体框图如图 3-1 所示：图 3-1 系统总体框图3.3 Proteus 电路图整体 Proteus 电路图如下图 3-2 所示：图 3-2 整体 Proteus 电路图3.4 各部分硬件介绍AT89C51 单片机为 40 引
5、脚双列直插芯片,有四个 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS-51 单片机共有 4 个 8 位的 I/O 口（P0 、P1、P2、P3） ，每一条 I/O 线都能独立地作输出或输入。18引脚和 19 引脚接时钟电路,XTAL1 接外部晶振和微调电容的一端 ,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2 接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。第 9 引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20 引脚为接地端,40 引脚为AT89S52 主控制模块数码管显示模块计时模块按键输入模块福建工程学院软件学院 单片机课程设计2电源端。如下图 3-3 所示：
6、图 3-3AT89C51 仿真图74HC573 的八个锁存器都是透明的 D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。表 3-1 为74HC573 的引脚功能表：表 3-1 74HC573 引脚功能表PIN No 引脚号 SYMBOL 符号 NAME AND FUNCTION 名称及功能1 O
7、E 3 State output Enable Input (Active LOW)3 态输出使能输入（低电平）福建工程学院软件学院 单片机课程设计32, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 D0 to D7 Data Inputs 数据输入12,13,14,15,16,17,18,19 Q0 to Q7 3 State Latch Outputs 3 态锁存输出11 LE Latch Enable Input 锁存使能输入10 GND Ground 接地(0V)20 VCC Positive Supply Voltage 电源电压下图 74HC573 的仿真图，其中引脚 29 分别接 A
8、T89C51 的 P0，引脚 1219 分别接数码管的 A、B、C、D、E、F、G、D 、P 端，引脚 1 接电源端，引脚 11 接地端。图 3-4 74HC573 仿真图74HC138 按照三位二进制输入码和赋能输入条件,从 8 个输出端中译出一个低电平输出。两个低电平有效的赋能输入端和一个高电平有效的赋能输入端减少了扩展所需要的外接门或倒相器,扩展成 24 线译码器不需外接门;扩展成32 线译码器,只需要接一个外接倒相器。在解调器应用中,赋能输入端可用作数据输入端。下表为 74HC138 的真值表，其中 H 表示高电平，L 表示低电平。表 3-2 74HC138 真值表福建工程学院软件学院
9、 单片机课程设计4下图为 74HC138 的仿真电路图，其中，引脚 1、2、3 分别接 AT89C51 的P00、P01、P02，引脚 4、5 接地，引脚 5 接一个上拉电阻并接电源端，Y0Y7 分别接数码管的引脚 18。图 3-5 74HC138 仿真图下图为按键 K1、K2 的仿真图，K1 接 AT89C52 的引脚 P32 控制时钟的分钟自加、K2 接 P33 控制时钟的分钟自减。福建工程学院软件学院 单片机课程设计5图 3-6 开关 K1、k2 仿真图下图为共阴数码管的方真图，其原理详见下文。图 3-7 共阴数码管仿真图4 软件设计流程及描述 4.1 程序流程图 程序流程图如图 4-1
10、 所示：福建工程学院软件学院 单片机课程设计6开始显示当前时间开始走时按键 1 按下 ？分位自增按键 2 按下 ？分位自减走时YNNY判断超时 ？进位操作YN外部中断请求图 4-1 程序流程图4.2 函数模块及功能 4.2.1单片机主控制模块AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。AT89S52 单片机为 40 引脚双列直插芯片,有四个 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS-51 单片机共有 4 个 8 位的 I/O 口（P0、P1、P2、P3） ，每一条 I/O 线都能独立地作输出或输入。18引脚和 19 引脚接时钟
11、电路,XTAL1 接外部晶振和微调电容的一端 ,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2 接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。第 9 引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20 引脚为接地端,40 引脚为电源端。引脚图如图 4-2 所示：福建工程学院软件学院 单片机课程设计7图 4-2 AT89S52 引脚结构 4.2.2数码管显示模块LED 数码管显示器的内部由 8 个发光二极管组成。其中 7 个长条形的发光二极管排列成“日”字形，另一个圆点形状的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用。数码管的外观引脚结构如图 4-3 所示：图 4-3 数码管的外观引脚结构LED 数码显示器的内部结构有两种不同的形式：一种是 8 个发光二极管的阳极全部连接在一起组成公共端，8 个发光二极管的阴极则单独引出，称为共阳极显示器，如图 4-4。另一种是 8 个发光二极管的阴极全部连接在一起组成公共端，8 个发光二极管的阳极则单独引出，称为共阴极显示器，如图 4-5 所示：
