基于单片机的时钟设计毕业冷文.docx

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基于单片机的时钟设计毕业冷文

学院学生毕业论文

题目：

基于单片机的时钟设计

作者：

崔振元

指导老师：

苑毅

电子信息工程学院电子系

电子信息工程技术专业11级

3年制1班

2013年11月15日

摘要：

本文设计的是基于单片机的时钟设计。

该设计主要利用单片机来实现其功能，在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数，并采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置，具有显示时间的基本功能，还可以实现对时间的调整，时钟走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化，在介绍本单片机的发展情况基础上，说明了本设计实现的功能，以及实验板硬件情况，并对各功能电路进行了分析。

主要工作放在软件编程上，用实验板实现时间、日期、定时及它们的设定功能，详细对软件编程流程以及调试进行了说明，并对计时误差进行了分析及校正，提出了定时音与显示相冲突问题及解决方案。

实验证明效果良好，可以投入使用。

因此，设计开发时钟具有良好的应用前景。

关键词：

单片机；时钟；定时器；数码管

Abstract:

Thisdesignistheclockdesignbasedonmcu.Thedesignmainlyusessinglechiptoachieveitsfunction,inthisdesign,weuseLEDdigitaldisplayhours,minutes,seconds,to24hourtime,accordingtotheprincipleofdynamicdisplayofdigitaltubetodisplay,usethe12MHzcrystaloscillationpulse,thetimercount,andadigitalcircuitimplementationofthe"when","sub","seconds"thefiguresshowthatthetimingdevice,candisplaythebasicfunctionoftime,alsocanrealizetheadjustmentofthetime,theclockofhighprecision,convenientuse,multiplefunctions,easyintegration,basedonintroducingthedevelopmentsituationofthemicrocontroller,thedesignandimplementationofthefunction,aswellastheexperimentalboardhardwareconditions,andthefunctionofeachcircuitareanalyzed.Themainworkinthesoftwareprogramming,usingexperimentalboardtorealizethetime,date,timeandsettingoftheirfunctions,thesoftwareprogramminganddebuggingprocessindetailaredescribed,andthetimingerroranalysisandcorrection,thetimingandtoneanddisplayconflictproblemsandsolutions.Theexperimentprovedthattheeffectisgood,canbeputintouse.Therefore,thedesignanddevelopmentoftheclockhasagoodapplicationprospect.

Keywords:

singlechipmicrocomputer;clock;timer;digitaltube

目录

0引言-2-

1设计任务分析-2-

1.1电子时钟的背景-2-

1.2设计意义-3-

1.3时钟的应用-3-

2单片机的选择...........................................................................................................................-3-

3系统功能及操作-5-

3.1系统功能的确定-5-

3.1.1基本功能-5-

3.1.2扩展功能-5-

3.2系统操作说明-6-

4系统硬件设计-6-

4.1芯片的选择-6-

4.2实验板电路原理图-7-

4.3功能电路分析-8-

4.3.1时钟电路-8-

4.3.2复位电路-8-

4.3.3键盘电路-9-

4.3.4数码显示电路-9-

4.3.5蜂鸣器电路-10-

5系统软件设计-10-

5.1数据单元分配-11-

5.1.1数据存储单元分配-11-

5.1.2标志位单元分配-11-

5.2计时时钟实现的基本方法-11-

5.3实现时钟程序设计步骤-11-

5.3.1主程序模块设计-12-

5.3.2计时子程序模块的实现-12-

5.3.3显示子程序模块的实现-13-

5.3.4时钟设定子程序模块的实现-13-

5.3.5日期、定时设定子程序模块的实现-13-

5.4程序说明-13-

5.4.1定时器初值计算-13-

5.4.2程序初始化-13-

5.4.3误差分析及校正-13-

5.4.4实现闪动设定-13-

5.4.5实现连续加1-14-

5.4.6定时音与显示相冲突问题及解决方案-14-

6设计程序-14-

7系统调试与功能说明-25-

7.1硬盘调试-25-

7.2系统性能测试与功能说明-26-

7.3系统时钟误差分析-26-

7.4软件调试问题及解决-26-

结束语-27-

致谢-27-

参考文献-27-

0引言

在日常生活和工作中，我们常常用到定时控制，如扩印过程中的曝光定时等。

早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，随着单片机性价比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛。

大则可以构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能；小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。

它功能强大、体积小、质量轻、灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构成各种各样、功能各异的微电子产品。

随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使用起来很不方便。

这些具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。

根据这种实际情况，本文设计了一个单片机多功能时钟系统，它有基本的时间功能，还有定时功能，既可作为闹铃，也可扩展为定时对家电等电气产品的自动控制，可以避免多种控制器的混淆，利用一个控制器对多路电器进行控制；可增加温度传感器，进行实时温度显示，进一步扩展为利用不同的温度某些电气产品进行自动控制；也可增加湿度传感器，进行实时湿度显示，以便对湿度进行控制，方便人们的生活。

1设计任务分析

1.1电子时钟的背景

20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。

时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。

忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。

但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

下面是单片机的主要发展趋势。

单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

1.2设计意义

在日常生活和工作中，我们常常用到定时控制，如扩印过程中的曝光定时等。

早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，随着单片机性价比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛。

大则可以构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能；小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。

它功能强大、体积小、质量轻、灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构成各种各样、功能各异的微电子产品。

随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使用起来很不方便。

这些具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。

根据这种实际情况，设计了一个单片机多功能时钟系统，它有基本的时间功能，还有定时功能，既可作为闹铃，也可扩展为定时对家电等电气产品的自动控制，可以避免多种控制器的混淆，利用一个控制器对多路电器进行控制；可增加温度传感器，进行实时温度显示，进一步扩展为利用不同的温度某些电气产品进行自动控制；也可增加湿度传感器，进行实时湿度显示，以便对湿度进行控制，方便人们的生活。

1.3时钟的应用

时钟已成为人们日常生活中：

必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。

由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。

2单片机的选择

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。

单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：

中央处理器、存储器和I/O接口电路等。

因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、3代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。

其发展趋势不外乎以下几个方面：

1、多功能

单片机中尽可能地把所需要的存储器和I/O口都集成在一块芯片上，使得单片机可以实现更多的功能。

比如A/D、PWM、PCA（可