单片机的数字钟设计与制作(附件)【字数：7186】
集成在一个芯片上的微型计算机简称单片机，全称单片微型计算机。在制造时将CPU、存储器、输入输出接口电路、计算器系统、中断系统和定时系统集成在一个芯片上。本论文是基于STC89C51RC单片机为核心的数字钟的设计与制作，包括单片机数字钟的设计焊接、硬件设计和软件设计，进行系统调试与脱机运行。数字钟的硬件电路包括时钟电路、复位单路、显示电路、键盘电路和蜂鸣器电路等。数字钟编程采用C语言编程，使用KEIL软件。数字钟先进行仿真调试，仿真软件为PROTUES软件，仿真正确后进行硬件制作和调试。经过调试，数字钟正常运行，符合设计要求。
目 录
引 言 1
一、数字钟控制系统设计方案 2
二、数字钟电路的硬件设计 3
（一）硬件总体设计 3
（二）硬件电路各部分分析 3
三、数字钟电路的软件设计 6
（一）软件总体设计 7
（二）软件各部分设计 3
四、数字钟电路的仿真 13
五、数字钟电路的制作 14
（一）元件与工具 14
（二）数字钟焊接 15
六、数字钟电路的调试 15
（一）脱机检查 15
（二）联机调试 15
（三）脱机运行 15
总 结 17
致 谢 18
参考文献 19
附录 20
引 言
单片机（Single Chip?Microcomputer）是一种集成电路芯片，全称单片微型计算机，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/计数器等功能，集成到一块芯片上构成的一个小而完善的微型计算机，它的优点是，结构简单，控制功能强，可靠性高，体积小，价格低。单片机由硬件系统和软件系统组成，硬件和软件系统相辅相成，相互不可缺少。硬件被作为应用系统的基础，在此基础上控制程序将资源合理的调配以及使用，控制其按照一定顺序完成各种时序动作以及运算，从而完成系统指令。单片机的发展历史从今往前依次32位、16位、8位和4位，四位 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
单片机是最早的。这其中功能较强的单片机当属8位单片机，用途也十分广泛，被用于机电一体化，智能接口，实时控制，仪器仪表，工业控制等多个领域，在中、小规模应用场合8位单片机占有主流地位，在单片机应用领域发挥着越来越大的作用，成为单片机的发展方向代表。
从二十世纪九十年代开始，随着科技的苏醒，单片机技术便开始发展起来，随着时代的进步与科技的发展，目前该技术的实践应用日渐成熟，单片机被广泛应用于各个领域。现如今，人们越来越重视单片机在智能电子技术方面的开发和应用，单片机的发展进入到新的时期，无论是自动测量还是智能仪表的实践，都能看到单片机技术的身影。当前工业发展进程中，电子行业属于新兴产业，工业生产中人们将电子信息技术成功运用，让电子信息技术与单片机技术相融合，有效提高了单片机应用效果。以及个人及企业基于单片机的开发拓展应用，并且衍生出许多的新兴产品和工具，既满足了开发研究的兴趣，也为单片的未来发展开辟了更长久的道路，以及更高更长远更有价值的发展。
本文便是基于STC89C51RC单片机为基础设计与制作的数字钟，利用的便是结构简单，控制能力强，可靠性高，体积小，价格便宜的优点，并且采用其内部的定时器功能进行中断定时，配合软延时实现时，分，秒的计时。并且随着对单片机的一步一步深入了解，看过很多的基于单片机的设计实例，也为之惊叹，一块小小的芯片居然有那么多个功能扩展，还有很大的开发空间，相信未来单片机的发展可以给社会带来出彩的成果和更完美的发展！
一、数字钟控制系统设计方案
选用指令代码完全兼容传统51单片机、并且具有串口下载功能STC89C51RC+系列增强型8位单片机为主控制器，频率高达80MHz，可以工作于6Clcok，32I/O端口，3个定时器，内置WDT和E平方PROM。采用单片机内部定时器，配合软件延时实现时，分，秒的计时。利用单片机并行I/O端口，实现LED动态显示。STC89C51单片机如下图11所示。
图11 STC89C51单片机
数字钟控制系统电路原理框图如下图12所示，单片机为主控制器，键盘为输入元件，它与外围元件一起组成输入电路，数码管、发光二极管及蜂鸣器为输出元件，数码管、发光二极管及外围电路组成显示电路。数字钟系统上电后，系统自动进入时钟显示，从“00:?00:?00”开始计时。时间调整，按下#1键，停止计时，系统进入时间设定状态，原有显示保持。第一次按，单点修改“秒”，第二次按，单点修改“分”，按三次按，单点修改“时”，直至第四次按，单点结束修改，系统按照设定后的时间值开始计时显示。按下#2键，数码管显示“00:?00:?00”，?系统进入闹钟的设置状态，设置期间计时不停止。开始通过按键设置闹钟的启动时间，第一次按，单点设置“分”，?第二次按，单点设置“时”，按三次按，单点结束闹钟启闹时间设置。闹钟的启闹功能开启，时间显示恢复。等到时间到闹钟设置值时，蜂鸣器鸣响十秒后停闹。在设置时间值与闹钟设定值的状态下，均使用#3键，没单点一次数值加1。6位LED共阴极数码管从右到左分别显示秒，分，时，,夜间有灯光提醒 ,采用二十四小时制计时,当时间到整点时蜂鸣器长鸣1次，LED灯闪烁10次 ,当时间到半点时蜂鸣器短促鸣响1次，LED闪烁5次。
图12 控制系统电路原理框图
二、数字钟电路的硬件设计
（一）硬件总体设计
数字钟硬件设计原理图如图21所示。系统以AT89C51单片机为核心，晶振频率为12MHZ，使用上电复位电路，采用6位数码管显示电路显示时间，显示方式为动态显示， 三个按键采用独立式键盘结构。
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图21 数字钟硬件设计原理图
（二）硬件电路各部分分析
1、显示电路
显示电路图下图22所示。6位LED共阴极数码管从右到左依次显示秒，分，时，采用24小时制进行计时。 利用单片机并行I/O端口，实现LED共阴极数码管的动态显示。该方案的显示接口，直接使用单片机并行口，好处是不需要再外扩接口芯片，缺点是占用了较多的资源，并且CPU时间被动态扫描显示方式所占用。采用情况，需在单片机具有足够并行口资源或处于非实时测控的情况下。这里采用此动态显示方案，数码管的各段分别接单片机的P1口，作为段选信号；各个数码管的位选信号接P2口的P2.1～P2.6。
目 录
引 言 1
一、数字钟控制系统设计方案 2
二、数字钟电路的硬件设计 3
（一）硬件总体设计 3
（二）硬件电路各部分分析 3
三、数字钟电路的软件设计 6
（一）软件总体设计 7
（二）软件各部分设计 3
四、数字钟电路的仿真 13
五、数字钟电路的制作 14
（一）元件与工具 14
（二）数字钟焊接 15
六、数字钟电路的调试 15
（一）脱机检查 15
（二）联机调试 15
（三）脱机运行 15
总 结 17
致 谢 18
参考文献 19
附录 20
引 言
单片机（Single Chip?Microcomputer）是一种集成电路芯片，全称单片微型计算机，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/计数器等功能，集成到一块芯片上构成的一个小而完善的微型计算机，它的优点是，结构简单，控制功能强，可靠性高，体积小，价格低。单片机由硬件系统和软件系统组成，硬件和软件系统相辅相成，相互不可缺少。硬件被作为应用系统的基础，在此基础上控制程序将资源合理的调配以及使用，控制其按照一定顺序完成各种时序动作以及运算，从而完成系统指令。单片机的发展历史从今往前依次32位、16位、8位和4位，四位 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
单片机是最早的。这其中功能较强的单片机当属8位单片机，用途也十分广泛，被用于机电一体化，智能接口，实时控制，仪器仪表，工业控制等多个领域，在中、小规模应用场合8位单片机占有主流地位，在单片机应用领域发挥着越来越大的作用，成为单片机的发展方向代表。
从二十世纪九十年代开始，随着科技的苏醒，单片机技术便开始发展起来，随着时代的进步与科技的发展，目前该技术的实践应用日渐成熟，单片机被广泛应用于各个领域。现如今，人们越来越重视单片机在智能电子技术方面的开发和应用，单片机的发展进入到新的时期，无论是自动测量还是智能仪表的实践，都能看到单片机技术的身影。当前工业发展进程中，电子行业属于新兴产业，工业生产中人们将电子信息技术成功运用，让电子信息技术与单片机技术相融合，有效提高了单片机应用效果。以及个人及企业基于单片机的开发拓展应用，并且衍生出许多的新兴产品和工具，既满足了开发研究的兴趣，也为单片的未来发展开辟了更长久的道路，以及更高更长远更有价值的发展。
本文便是基于STC89C51RC单片机为基础设计与制作的数字钟，利用的便是结构简单，控制能力强，可靠性高，体积小，价格便宜的优点，并且采用其内部的定时器功能进行中断定时，配合软延时实现时，分，秒的计时。并且随着对单片机的一步一步深入了解，看过很多的基于单片机的设计实例，也为之惊叹，一块小小的芯片居然有那么多个功能扩展，还有很大的开发空间，相信未来单片机的发展可以给社会带来出彩的成果和更完美的发展！
一、数字钟控制系统设计方案
选用指令代码完全兼容传统51单片机、并且具有串口下载功能STC89C51RC+系列增强型8位单片机为主控制器，频率高达80MHz，可以工作于6Clcok，32I/O端口，3个定时器，内置WDT和E平方PROM。采用单片机内部定时器，配合软件延时实现时，分，秒的计时。利用单片机并行I/O端口，实现LED动态显示。STC89C51单片机如下图11所示。
图11 STC89C51单片机
数字钟控制系统电路原理框图如下图12所示，单片机为主控制器，键盘为输入元件，它与外围元件一起组成输入电路，数码管、发光二极管及蜂鸣器为输出元件，数码管、发光二极管及外围电路组成显示电路。数字钟系统上电后，系统自动进入时钟显示，从“00:?00:?00”开始计时。时间调整，按下#1键，停止计时，系统进入时间设定状态，原有显示保持。第一次按，单点修改“秒”，第二次按，单点修改“分”，按三次按，单点修改“时”，直至第四次按，单点结束修改，系统按照设定后的时间值开始计时显示。按下#2键，数码管显示“00:?00:?00”，?系统进入闹钟的设置状态，设置期间计时不停止。开始通过按键设置闹钟的启动时间，第一次按，单点设置“分”，?第二次按，单点设置“时”，按三次按，单点结束闹钟启闹时间设置。闹钟的启闹功能开启，时间显示恢复。等到时间到闹钟设置值时，蜂鸣器鸣响十秒后停闹。在设置时间值与闹钟设定值的状态下，均使用#3键，没单点一次数值加1。6位LED共阴极数码管从右到左分别显示秒，分，时，,夜间有灯光提醒 ,采用二十四小时制计时,当时间到整点时蜂鸣器长鸣1次，LED灯闪烁10次 ,当时间到半点时蜂鸣器短促鸣响1次，LED闪烁5次。
图12 控制系统电路原理框图
二、数字钟电路的硬件设计
（一）硬件总体设计
数字钟硬件设计原理图如图21所示。系统以AT89C51单片机为核心，晶振频率为12MHZ，使用上电复位电路，采用6位数码管显示电路显示时间，显示方式为动态显示， 三个按键采用独立式键盘结构。
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图21 数字钟硬件设计原理图
（二）硬件电路各部分分析
1、显示电路
显示电路图下图22所示。6位LED共阴极数码管从右到左依次显示秒，分，时，采用24小时制进行计时。 利用单片机并行I/O端口，实现LED共阴极数码管的动态显示。该方案的显示接口，直接使用单片机并行口，好处是不需要再外扩接口芯片，缺点是占用了较多的资源，并且CPU时间被动态扫描显示方式所占用。采用情况，需在单片机具有足够并行口资源或处于非实时测控的情况下。这里采用此动态显示方案，数码管的各段分别接单片机的P1口，作为段选信号；各个数码管的位选信号接P2口的P2.1～P2.6。
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