数字电子时钟课题设计解析.docVIP

引言 本系统采用单片机AT89C51控制，以AT89C51为核心，它完成整个系统的信息处理及协调功能，本次设计我们选用ATMEL公司的AT89C51芯片，其功能强大，兼容性好，还支持软件选择的空间和掉电两种节电方式。本设计的软件，硬件都采用模块化的设计方法，提高了设计的效率。 本系统采用单片机AT89C51控制，以AT89C51为核心，它完成整个系统的信息处理及协调功能，本次设计我们选用ATMEL公司的AT89C51芯片，其功能强大，兼容性好，还支持软件选择的空间和掉电两种节电方式。本设计的软件，硬件都采用模块化的设计方法，提高了设计的效率。 —P2.3是数码管的段选；P2.4—P2.6是数码管的位选。P1.0和P1.1是发光二极管。是显示制式切换后的工作制式.P1.2是蜂鸣器，作闹铃和准点报时用。P0.0—P0.7是按键的判断输入口，是对时间调整\闹铃时间设置,和其他功能的区分。 三、设计的作用以及目的 该课题主要有两种方案：一种是用数字电路通过硬件实现，另一种是用单片机通过软件编程实现。在以上两种方案中：第一种是直接采用的是数字电路，但是在外围电路和控制比较麻烦，需要比较多的器件来控制；第二种是采用软件来实现一些特定功能，硬件电路只需要一些显示部件和控制部件，其他的都是由软件来实现。第一种一切都由硬件实现，几乎没有软件编程，但电路复杂、芯片多、后续制板及硬件调试麻烦而且成本高；第二种虽电路简单、芯片少、成本低，但编写程序相当复杂。经过一番利弊的权衡及对今后电子业发展趋势的考量，最后敲定用单片机方案实现。 另外用单片机实现本设计也有两种可选的子方案：第一种，用软件编程实现设计中的钟控功能；另一种则选用单片机加时钟芯片实现钟控功能。在本次主要的是时间的设计，因此对时间的精度要求是比较高的，竟量是误差减少到最小值，但是为了更好的练习复习自己在以前所学习的编程能力，所以不采用单片机加时钟芯片的方案，直接用软件编程实现钟控功能。 ?。 图5-2 89C2051外部复位电路设计 AT89C51在本设计中的I/O口应用：AT89C51的P2.0~P2.3控制7448译码实现数码管段选；AT89C51的P2.4~P2.6控制74LS138实现数码管位选；AT89C51的P1.1 P1.1控制AM PM显示；AT89C51的P1.2控制蜂鸣器实现闹钟的闹铃；AT89C51的P0连接按钮，用于输入校时、定时信号和停止信号。 5.1.2数码管显示部分 本设计中所涉及数码管皆采用共阴数码管，显示电路为动态扫描式显示。 图5-3数码管及显示电路选择 数码管显示位选：AT89C51的P2.4~P2.6输出控制数码管位选，在本次设计的电路中，因为是使用的是共阴数码管，因此由AT89C51的P2.4~P2.6的输出控制74LS138，使之输出相应的端口为低电平，控制数码管点亮。 74ls138芯片简介： 图5-4 74LS138芯片 74ls138芯片是由非门，与门和与非门组成的3线—8线译码器，由A1，A2，A3三个端口输入的不同的信号，经过译码，输出端口输出相应的二进制数字。现将输入与输出的对应关系图表示如下： 图5-5译码真值表 图5-6 数码管位选原理 数码管段选AT89C51的P2.0~P2.3控制7448译码实现数码管段选，在本次设计的电路中，由于二级管使用的是共阴数码管，在输出的是要高电平。在设计的时候，怕在芯片输出的电流信号过大，因此在输出的时候加了限流电阻，为保护数码管，防止烧坏。 图5-7 数码管段选原理 5.1.3 发光二极管电路 在本次设计电路之中，由于在内存的不足，因此在闹钟的秒脉冲有发光二极管来显示，当过一秒起点亮一次，由P1.1口输出，在其内部无上拉电阻，因此在其外部另接了10K上拉电阻，能够在起输出高电平的时候快速执行。 图5-8 发光二极管 5.1.4 闹钟设计 当设计的时间到达的时候，要驱动蜂鸣器，使其能够响起，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单处机某个口线的高电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调。 图5-12 电路原理图 图5-13 PCB图 5.2、软件设计 5.2.1程序原理概述 在程序设计这一环节，本次将其分为时钟中断程序、时钟显示程序、键盘程序、闹钟定时控制程序、闹钟响闹程序、音乐响闹程序、主程序、各程序衔接程序。在以下几节中将根据实际各个部分的编程