1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）課題名稱 數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)電子信息工程 專業(yè) 061311 班學(xué)生姓名 周明 學(xué)號 25指導(dǎo)老師 周延 技術(shù)職稱 講師 2008年12月22日江西航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名：周明 班級：061311 1.設(shè)計(jì)(論文)題目：數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì) 2.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)；用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒六位顯示，按鍵調(diào)整功能，使用5v電源。3.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間:設(shè)計(jì)一個(gè)能直接顯示時(shí)，分，秒的數(shù)字鐘，具有按鍵調(diào)整功能，要求二十四小時(shí)為計(jì)時(shí)一周期。要求電路電路以單片機(jī)為核心。日

2、期:自 2008 年 12 月 12日至 2008 年 12月 22日指導(dǎo)老師評語: 指導(dǎo)老師: 周延 系主任: 姚衛(wèi)華 目 錄一、 緒論4（一）引言.4（二）論文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 4二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案 4（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容要求.4（二）設(shè)計(jì)方案及電路框圖.5三、硬件單元電路設(shè)計(jì)、原理及器件選擇.5（一）振蕩電路.5（二）復(fù)位電路.6（三）控制電路.6（四）鍵盤電路.7（五）驅(qū)動電路.8（六）顯示電路.9（七）電源電路.10四、軟件設(shè)計(jì).10（一）程序流程圖.10（二）程序詳細(xì)設(shè)計(jì).13（三）程序清單.13五、總結(jié).17（一）物品清單與元件特性.17（二）設(shè)計(jì)總結(jié).17參考文獻(xiàn).18致謝.

3、18一、 緒論（一）引言 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時(shí)間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動報(bào)警、按時(shí)自動打鈴、時(shí)間程序自動控制、定時(shí)廣播、定時(shí)啟閉電路、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備，甚至各

4、種定時(shí)電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，在我國，單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備等各個(gè)方面，而51單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過對它的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，以at89s52芯片為核心，輔以必要的電路，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡易的電子時(shí)鐘，它由5v直

5、流電源供電，通過數(shù)碼管能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間，調(diào)整時(shí)間，從而到達(dá)學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開發(fā)軟、硬件的能力。（二）論文的研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 本系統(tǒng)采用石英晶振、單片機(jī)、鍵盤、數(shù)碼管和穩(wěn)壓集成電路組成。由led數(shù)碼管來顯示單片機(jī)所輸出的信號。采用了9012三極管來驅(qū)動數(shù)碼管。總體方案設(shè)計(jì)由控制電路和驅(qū)動顯示電路兩大部分組成。其中控制電路完成數(shù)字鐘的基本功能, 驅(qū)動顯示電路完成數(shù)字鐘的顯示功能。論文安排如下：1、緒論闡述單片機(jī)的發(fā)展，研究電子鐘所具有的現(xiàn)實(shí)意義。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案論述電子鐘的具體設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)要求。 3、單元電路設(shè)計(jì)、原理及器件選擇，說明電子鐘的設(shè)計(jì)原理以及器件的選擇，主要從振蕩電路、復(fù)位電路、

6、控制電路、鍵盤電路、驅(qū)動電路、顯示電路和電源電路五個(gè)方面進(jìn)行說明。 4、繪制整機(jī)原理圖，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作全部完成。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案 （一）設(shè)計(jì)內(nèi)容要求 1、設(shè)計(jì)一個(gè)有“時(shí)”、“分”、“秒”顯示的電子鐘；以24小時(shí)記時(shí)。2、用單片機(jī)為控制核心，數(shù)碼管顯示組成電子鐘。 3、畫出電路框圖，程序流程圖。 4、列出物品清單，列出程序清單。5、論文總字?jǐn)?shù)5000字以上。（二）設(shè)計(jì)方案及電路框圖該系統(tǒng)主要由電源部分、控制部分、鍵盤部分、驅(qū)動部分和顯示部分組成。三、硬件單元電路設(shè)計(jì)、原理及器件選擇（一）振蕩電路 1、石英晶體振蕩器的工作原理 石英晶體振蕩器的特點(diǎn)是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡單、

7、頻率易調(diào)整。它被廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、遙控器等各類振蕩電路中。它還具有壓電效應(yīng)：在晶體某一方向加一電場，晶體就會產(chǎn)生機(jī)械變形；反之，若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。在這里，我們在晶體某一方向加一電場，從而在與此垂直的方向產(chǎn)生機(jī)械振動，有了機(jī)械振動，就會在相應(yīng)的垂直面上產(chǎn)生電場，從而使機(jī)械振動和電場互為因果，這種循環(huán)過程一直持續(xù)到晶體的機(jī)械強(qiáng)度限制時(shí)，才達(dá)到最后穩(wěn)定，這種壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率。2、振蕩電路圖y1為12m晶振，產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號，從而保證單片機(jī)正常工作。c6、c7為30p的瓷片電容，作用是啟振速度

8、快，穩(wěn)定振蕩頻率。 （二）復(fù)位電路1、復(fù)位電路工作原理當(dāng)mcs-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳rst(全稱reset)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果rst持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器pc0000h，這表明程序從0000h地址單元開始執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動后，片內(nèi)ram為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)rom區(qū)中的內(nèi)容，21個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。2、復(fù)位電路圖為上電自動復(fù)位。（三）控制電路1、單片機(jī)at89s52芯片：at89s52是一種低功耗、高

9、性能cmos8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，at89s52 可降至0hz 靜態(tài)邏

10、輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu停止工作，允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。2、控制電路圖p1口為段口，p3.0 p3.5為位口。因使用內(nèi)rom，ea/vp接高電平。 （四）鍵盤電路1、獨(dú)立式按鍵指用i0口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根i0口線，每根i0口線上按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他io口線的工作狀態(tài)，即一個(gè)按鍵對應(yīng)著個(gè)端口輸入，每一個(gè)按鍵都有一個(gè)按鍵電路來判斷其是否按下。上拉電阻確保按鍵松開時(shí)，io口線有確定的高電平。當(dāng)io口線內(nèi)部有上接電

11、阻時(shí)，外電路可以不配置上拉電阻，可以采用查詢方式或中斷方式讀取按鍵。 2、鍵盤電路圖在此使用的是獨(dú)立式按鍵，因io口線內(nèi)部有上接電阻，在此就沒有配置上拉電阻。s1：時(shí)加1；s2：分加1；s3：分減1。（五）驅(qū)動電路1、驅(qū)動電路原理數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的i/o端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如bcd碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用i/o端口多，如驅(qū)動5個(gè)數(shù)

12、碼管靜態(tài)顯示則需要5×840根i/o端口來驅(qū)動，要知道一個(gè)89s52單片機(jī)可用的i/o端口才32個(gè)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的i/o線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選

13、通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的com端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的i/o端口，而且功耗更低。2、驅(qū)動電路圖在這里有的是pnp的9012的三極管做驅(qū)動，r8、r9為限流電阻。（六）顯示電路1、數(shù)碼管的分類按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元

14、（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(com)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極com接到+5v，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(com)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極com接到地線gnd上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。2、電路圖本設(shè)計(jì)使用的

15、是共陽數(shù)碼管。（七）電源電路1、選擇7805的理由用 78系列三端穩(wěn)壓ic 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠 、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓ic型號中的78后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為正5v。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，所以在此使用。2、電源電路圖系統(tǒng)使用5v共電，所以選擇7805穩(wěn)壓集成電路。四個(gè)電容都為濾波電容。四、軟件設(shè)計(jì)（一）程序流程圖計(jì)數(shù)單元清零th0，tl0 裝入初值開中斷，并允許t0 中斷數(shù)據(jù)處理時(shí)加1按鍵按下？hour 加1hour=24 嗎？分加1按鍵按下？分加1按鍵

16、按下？分加1按鍵按下？分加1按鍵按下？分加1按鍵按下？minite 加1minite=60 嗎？分減1按鍵按下？minite=00 嗎？數(shù)據(jù)顯示hour=0minite=00鍵盤掃描開 始minite=60通過查表方式顯示數(shù)據(jù)位選數(shù)值6嗎？50毫秒秒計(jì)數(shù)加150毫秒計(jì)數(shù)20 嗎？50毫秒計(jì)數(shù)0second 加1second=60嗎？second=0，并minite 加1minite=60嗎？minite=0，并hour 加1hour=24嗎？hour=0中斷返回t0 中斷入口minite 減1位選數(shù)值+1返回返回（二）程序詳細(xì)設(shè)計(jì)1、實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)的基本原理 利用mcs-51系列單片機(jī)的可編程定

17、時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)。(1)計(jì)數(shù)初值計(jì)算； 把定時(shí)器設(shè)為工作方式1，定時(shí)時(shí)間為50ms，則計(jì)數(shù)溢出20次即得時(shí)鐘計(jì)時(shí)最小單位秒，而20次計(jì)數(shù)可用軟件方法實(shí)現(xiàn)。使用to，方式1，50ms定時(shí)，fosc=12mhz。計(jì)算可得：th0=3ch，tl0=0b0h。(2)從秒到分和從分到時(shí)的計(jì)時(shí)是通過累加和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)。2、電子鐘的時(shí)間顯示 電子鐘的時(shí)鐘時(shí)間在六位數(shù)碼管上進(jìn)行顯示，因此，在內(nèi)部ram中設(shè)置顯示緩沖區(qū)共6個(gè)單元。  ds1   ds2   ds3  ds4  ds5   ds6 

18、;  30h    31h  32h    33h   34h   35h顯示緩沖區(qū)從左至右依次存校時(shí)，分、秒的數(shù)值。3、電子鐘的時(shí)間調(diào)整 電子鐘設(shè)置3個(gè)按鍵通過程序控制來完成電子鐘的時(shí)間調(diào)整。 s1鍵調(diào)整加時(shí) 接p2.0； s2鍵調(diào)整加分接 p2.1；        s3鍵調(diào)整減分 接p2.2；  （三）程序清單 s1 equ p2.0 ;調(diào)時(shí)鍵 s2 equ p2.1 ;調(diào)分鍵 s3

19、 equ p2.2 disp equ 30h ;顯示緩沖首地址 hour equ 41h ;小時(shí)記數(shù)單元 min equ 42h ;分記數(shù)單元 sec equ 43h ;秒記數(shù)單元 ms equ 44h ;50毫秒記數(shù)單元 org 0000h ljmp start ;跳轉(zhuǎn)主程序 org 000bh ljmp t0int ;跳轉(zhuǎn)中斷程序 org 0100hstart: mov hour,#12 mov min,#00h mov sec,#00h mov ms,#00h mov sp,#60h ;堆棧指針 mov tmod,#01h ;t0方式1初始化 mov th0,#3ch ;t0賦初值 mo

20、v tl0,#0b0h setb ea setb et0 setb tr0 mov a,#0ffh ;關(guān)閉顯示 mov p3,a loop: lcall conv ;調(diào)用bcd轉(zhuǎn)七段碼子程序 lcall sdisp ;調(diào)用動態(tài)顯示子程序 lcall loop1 sjmp looploop1: jb s1,l2 ;調(diào)時(shí)加 lcall delay jb s1,l2 mov p3,#0ffh jnb s1,$ inc hour mov a,hour cjne a,#24,l3 mov hour,#00h l3: lcall sdisp l2: jb s2,l6 ;調(diào)分加 lcall delay jb

21、 s2,l6 mov p3,#0ffh jnb s2,$ clr tr0 mov sec,#00h inc min mov a,min cjne a,#60,l7 mov min,#00h l7: setb tr0 lcall sdisp l6: jb s3,l5 ;調(diào)分減 lcall delay jb s3,l5 mov p3,#0ffh jnb s3,$ clr tr0 mov sec,#00h mov a,min cjne a,#00,l4 mov min,#60 l4: dec min setb tr0 l5: lcall sdisp ret conv: mov a,hour ;時(shí)bc

22、d碼轉(zhuǎn)換 mov b,#10 div ab mov dptr,#table movc a,a+dptr mov disp,a mov a,b movc a,a+dptr mov disp+1,a mov a,min ;分bcd碼轉(zhuǎn)換 mov b,#10 div ab mov dptr,#table movc a,a+dptr mov disp+2,a mov a,b movc a,a+dptr mov disp+3,a mov a,sec ;秒bcd碼轉(zhuǎn)換 mov b,#10 div ab mov dptr,#table movc a,a+dptr mov disp+4,a mov a,b m

23、ovc a,a+dptr mov disp+5,a retsdisp: mov r0,#disp ;動態(tài)顯示子程序 mov r2,#06h mov a,#0feh dp: push acc mov a,r0 mov p1,a pop acc mov p3, a lcall delay1 rl a inc r0 djnz r2,dp rett0int: push acc ;t0中斷子程序 mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h inc ms ;50毫秒記數(shù) mov a,ms cjne a,#20,tt1 mov ms,#00h inc sec ;秒記數(shù) mov a,sec cjne

24、 a,#60,tt1 mov sec,#00h inc min ;分記數(shù) mov a,min cjne a,#60,tt1 mov min,#00h inc hour ;時(shí)記數(shù) mov a,hour cjne a,#24,tt1 mov hour,#00h lcall sdisp tt1: pop acc reti delay: mov r6,#50 ;10ms延時(shí)子程序 d1: mov r7,#100 djnz r7,$ djnz r6,d1 retdelay1: mov r6,#5 ;1ms延時(shí)子程序 d2: mov r7,#100 djnz r7,$ djnz r6,d2 rettable: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h ;七段碼表 end五、總結(jié)（一）物品清單與元件特性元 件 名 稱規(guī) 格 型 號數(shù)