89C51单片机驱动的电子时钟设计与仿真

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"这篇文档是关于基于89C51单片机的电子时钟设计说明,涵盖了设计目的、目标、实现方式以及仿真过程。设计者利用晶振电路和延时程序来实现精确计时,并通过一个多功能控制键进行时间调整和省电模式切换。电子时钟的仿真在Proteus的ISIS软件中完成,有效节省了硬件资源。" 这篇文档详细阐述了一个基于89C51单片机的电子时钟设计项目,该项目旨在应用单片机控制技术,通过89C51为核心构建一个能够显示时间并具备时间调整及省电模式功能的电子时钟。设计目标是使数码管能准确地显示时、分、秒,并通过一个控制键实现时间的增减以及在正常显示和省电模式间的切换。 89C51单片机是一种广泛应用的微处理器,它在电子时钟设计中起到了核心作用,负责处理计时和控制显示的任务。晶振电路作为时钟驱动,提供稳定的时基,而延时程序则用于生成一秒定时,通过计数器实现分钟和小时的递增。控制键的特殊设计使得它具有多重功能,短按可切换显示状态以节省电源,长按则用于增加分钟,连续双击则用来调整小时。 设计过程中,使用了Proteus的ISIS软件进行仿真,这是一种强大的电子设计自动化工具,能够模拟硬件电路行为,帮助设计者在实际制作前验证设计的正确性和可行性。通过仿真,可以有效地检查电路设计,避免硬件资源的浪费,同时也简化了调试过程。 电子时钟的发展始于Ventura发明的电子表,现代电子时钟基于单片机技术,具有高精度和稳定性。文中提到了石英晶体振荡器在高精度计时工具中的应用,因为其产生的振动频率稳定,能够显著提高计时准确性。此外,LED显示器替代传统指针,提高了读时便利性,同时减少了计时误差。 设计要求电子时钟具备基本的时间显示和校对功能,并强调了单片机在系统中的关键角色。方案论证部分可能涉及了不同型号单片机的选择比较,但具体细节未在提供的内容中给出。 总结来说,这个项目展示了如何利用单片机技术设计一个实用且灵活的电子时钟,同时强调了软件仿真在减少硬件成本和提升设计效率方面的价值。设计者通过巧妙的电路设计和软件编程,成功地将一个简单的控制键赋予了多重操作功能,提升了用户体验。
2023-02-27 上传
单片机课程设计 姓 名: 韶辉 学 号: 1402250232 班 级:自动化11402 成 绩: 指导老师: 吴玉蓉 设计时间:2016年12月26日~2017年1月5日 目 录 1.设计要求........................................1 2.系统总体方案2 3.硬件电路设计3 4.系统软件设计.4 5.课程设计体会....................................15 6.参考文献15 7.系统实物图.....................................16 附录1 电路原理图17 附录2 原件清单..................................18 一、设计要求 利用51单片机开发电子时钟,实现时间显示、调整功能。具体要求如下: 1. 按以上要求制定设计方案,并绘制出系统工作框图; 2. 按要求设计部分外围电路,并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等正确可靠的连 接,给出电路原理图; 3. 用仿真器与单片机实验箱进行程序设计与调试; 4. 利用键盘输入调整秒、分和小时时刻,数码管显示时间; 二、系统总体方案 1.时钟计数:形成秒、分、小时,系统时间采用24小时制。利用单片机部的定时器/计数 器来实现,它的处理过程如下:首先设定单片机部的一个定时器/计数器工作于定时方式 ,对机器周期计数形成基准时间(如10ms),然后用另一个定时器/计数器或软件计数的 方法对基准时间计数形成秒(对10ms计数100次),秒计60次形成分,分计60次形成小时 ,小时计24次则计满一天。 2.显示:采用8个LED显示系统当前时间,显示格式为"时-分-秒"(如12-25-09)。 3.设置功能:用户可以对系统的时间进行设置。没有按键时,则时钟正常走时。当按下 K0键,进入调分状态,时钟停止走动,此时,按K1或K2键可进行加1或减1操作;继续按 K0键可分别进行分和时的调整,此时,按K1或K2键可进行加1或减1操作;最后按K0键将 退出调整状态,时钟开始计时运行。 4.系统框图 三、硬件电路设计 1.时钟电路(晶振电路) 单片机利用外部12MHZ晶振构成振荡电路作为时钟源,单片机部具有一个高增益反向 放大器,用于构成振荡器。通常在引脚XTAL1和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成 自激振荡器,结构如图所示: 图2 时钟电路图 2.按键电路 按键处理设置为:当有没键按下时,时钟正常运行;当按一次K1,时钟停止走动,按 K2对秒进行调整;当K1按2次时,按K2 对分进行调整;当K1按下3次时,按K2 对小时进行调整,当按下4次K1时,校时完毕,时钟按设定的时间进行正常走时。当按1 次K3进入闹钟设置界面,时钟继续进行走时,按K2对秒进行设置;当按2次K3,按K2对分 进行设置;当按3次K3,按K2对秒进行设置;当按下4次K3时,闹钟设置完毕进入时钟显 示界面。电路如下图: 图3 独立按键电路 3.复位电路 单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作,上 电复位要求接通电源后,自动实现复位操作,手动复位要求在电源接通的条件下,在单 片机运行期间,用按钮开关操作使单片机复位,其结构图如下图,上电自动复位通过电 容C充电来实现,手动按键复位是通过按键将电阻R与Vcc接通来实现。 图4 复位电路 4.单片机系统 STC89C51是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 4K 在系统可编程Flash存储器。STC89C51使用经典的MCS- 51核,但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上,拥有 灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超 有效的解决方案。支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM容被 保存,振荡器被 图5 单片机系统 冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6 T/12T可选。 5. 数码管显示电路 将所有数码管的8个显示段码"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起,另外为每个数 码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出 字形码时,所有数码管都接收到一样的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取 决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打 开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的 COM端,就使各个数码管轮流受控显示,电路如下图: 图6 数码管显示电路