基于89C51的数字电子钟设计
单片机系统
课程设计
目录
1 概述 (3)
1.1 研究背景 (3)
1.2 设计思想及基本功能 (4)
2 总体方案设计 (4)
2.1 方案选取 (4)
2.1.1显示模块选择方案和论证 (4)
2.1.2时钟芯片的选择方案和论证 (5)
2.2总体方案设计 (6)
2.3 系统整体设计框图 (6)
3 硬件电路设计 (6)
3.1 电源电路设计 (6)
3.2 晶振电路 (7)
3.3 复位电路 (7)
3.4 时钟电路 (8)
3.4.1 DS1302芯片介绍 (8)
3.4.2 DS1302在本设计中的应用 (12)
3.5 键盘电路 (12)
3.6 显示电路 (13)
3.7 整点报时电路 (16)
4 系统软件设计 (16)
4.1 主程序软件设计 (17)
4.2 键盘子程序设计 (18)
4.3 日历时钟子程序设计 (19)
4.4 显示子程序设计 (20)
4.5 整点报时子程序的设计 (21)
5 系统调试 (22)
5.1软件调试 (22)
5.2 硬件调试 (23)
6 总结 (24)
参考资料：......................................... 错误！未定义书签。附录一：系统原理图................................. 错误！未定义书签。附录二：元件清单................................... 错误！未定义书签。附录三：源程序代码................................. 错误！未定义书签。
1 概述
1.1 研究背景
在日新月异的21世纪里，家用电子产品得到了迅速发展。许多家电设备都趋于人性化、智能化，这些电器设备大部分都含有CPU控制器或者是单片机。单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，近几年得到迅猛发展和大范围推广，广泛应用于工业控制系统、通讯设备、日常消费类产品和玩具等。并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各个方面，如车间流水线控制、自动化系统等、智能型家用电器（冰箱、空调、彩电）等。用单片机来控制的小型家电产品具有便携实用，操作简单的特点。
而时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，这就要求人们不断设计出新型时钟。
现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED 显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：
DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。
本文设计的日历和时钟的显示广泛用于小型智能家用电子产品，如电子钟。利用单片机进行控制，实时时钟芯片DS1302进行记时，外加整点报时电路和显示电路，可实现时间的调整和显示。电子钟既可广泛应用于家庭，也可应用于银行、邮电、宾馆、医院、学校、企业、商店等相关行业的大厅，以及单位会议室、门卫等场所。因而，此设计具有相当重要的现实意义和实用价值。
1.2 设计思想及基本功能
本设计在实现一般的数字电子钟的要求前提下，结合单片机知识以及电路知识，本着使电路工作稳定，降低能耗，减少器件的使用，节约成本，现实使用价值高的原则而设计。
本设计具体可以完美实现以下几个功能：
（1）能准确实时显示年、月、日、时、分、秒、星期。
（2）可以对时间随时进行手动校正。
（3）采用24小时制。
（4）使用LED显示时间参数。
(5)上电后，电子钟显示“2013年12月31日23时59分59秒星期2”。
(6)当年、月、日、时、分、秒高位为0时做消隐处理，只显示单个数字以增强其可读性。
2 总体方案设计
2.1 方案选取
2.1.1显示模块选择方案和论证
方案一：
采用LED液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，图形，显示多样，清晰可见，但是价格昂贵，需要的接口线多，所以在此设计中不采用LED液晶显示屏。
方案二：
采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合，如采用在显示数字显得太浪费，且价格也相对较高，所以也不用此种作为显示。
方案三：
LED数码管静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。
方案四：
LED数码管动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。
本设计采用LED数码管动态扫描，由于LED数码管价格适中，对于显示数字最合适，而且采用动态扫描法与单片机连接时，占用的单片机口线少，所以本设计采用方案四。
2.1.2时钟芯片的选择方案和论证
方案一：
直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。
方案二：
采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,RAM 做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.
从时间计时的精度以及提高单片机工作效率角度考虑，本设计采用方案二。
2.2总体方案设计
综上各方案的论证与选取，本设计的最终方案为：以单片机AT89C51为主控制器，时间数据通过时钟芯片DS1302来读取，并通过LED数码管显示出来，并用键盘来完成对当前时间的调整。
2.3 系统整体设计框图
结合以上方案选取，系统的整体设计框图方案如下：
图2-3 系统整体设计框图
石英表和电子表的区别3 硬件电路设计
3.1 电源电路设计
单片机正常工作电压为5V，因此设计的电源电路主要是提供单片机工作电压。图3-1是为单片机提供电压的电源电路。在这个电路中采用了三端集成稳压器LM7805，可以输出5V的直流电压以供给单片机，另外，用一个刀开关控制电源的断开与接通。
SW DPDT

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。