智能电子钟Word格式文档下载.docx

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显示模块.................................................. 

12

3.3.1 

LCD 

显示器接口及显示方式 

................................. 

13

3.3.2 

显示电路................................................ 

14

3.4 

闹铃报时模块.............................................. 

15

3.5 

DS1302 

时钟芯片流程图和 

电路原理图和 

pcb 

板图 

. 

.16

四 

系统的软件设计............................................... 

17

4.1 

主程序设计 

18

4.2 

显示子程序设计 

............................................. 

19

4.3 

键盘子程序设计 

20

4.4 

闹铃子程序的设计 

........................................... 

21

4.5 

总程序设计 

22

系统的仿真测试及实现 

........................... 

23

模块仿真测试.................................................. 

24

结束语 

........................................................... 

25

11071436：

硬件部分：

原理图，封装，打印，钓鱼，。

软件部分：

写程序.论

文部分：

目录中四 

，五。

11071401：

打孔，焊接，软件部分：

调试仿真。

论文部分：

目录

中一，二，三。

一引言

研究的背景和意义

单片机自 

20 

世纪 

70 

年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重

视和关注，应用很广、发展很快。

单片机具有体积小、功能多、价格低廉、使用

方便、系统设计灵活等优点。

因此，它应用广泛前景美好，它的实用性大大地提

高了我对毕业设计的兴趣。

在我国，单片机的开发应用已有 

15 

年左右，已经形成一支庞大的技术开发

队伍，为我国单片机应用积累了丰富的经验。

随着电子技术、计算机芯片技术和

微电子技术的飞速发展促进了单片机技术一日千里的变化。

随着半导体技术的飞速发展，以及移动通信、网络技术、多媒体技术在嵌入

式系统设计中的应用，单片机从 

4 

位、8 

位、16 

位到 

32 

位，其发展历程一直受

到广大电子爱好者的极大关注。

单片机功能越来越强大，价格却不断下降的优势

无疑成为嵌入式系统方案设计的首选，同时单片机应用领域的扩大也使得更多人

加入到基于单片机系统的开发行列中，推动着单片机技术的创新进步。

然而传统的单片机系统开发除了需要购置诸如仿真器、编程器、示波器等价

格不菲的电子设备外，开发过程也较繁琐。

来自英国 

Labcenter 

Electronics 

公司

的 

Proteus 

软件很好地诠释了利用现代 

EDA 

工具方便快捷开发单片机系统的优

势。

它包括 

PROTEUS 

VSM（Virtual 

System 

Modelling）、PROTEUS 

PCB 

DESIGN

两大组成部分，在 

PC 

机上就能实现原理图电路设计、电路分析与仿真、单片机

代码级调试与仿真、系统测试与功能验证以及形成 

文件的完整嵌入式系统

设计与研发过程。

单片机系统作为一种典型的嵌入式系统，其系统设计包括硬件电路设计和软

件编程设计两个方面， 

其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试 

3

个过程。

如果采用单片机系统的虚拟仿真软件——Proteus，则不用制作具体的电

路板也能够完成以上工作。

数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒，数字显示的计时装置，由于数字

集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老

式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟

表的报时功能。

数字钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、

码头、剧院、办公室等场所，给人们的生活、学习、工作带来极大的方便。

不仅

如此，在现代化的进程中，也离不开电子钟的相关功能和原理，比如机械手的控

制、家务的自动化、定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广

播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启

用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

而且是控制的核心部分。

因此，

研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

电子钟在工业控制和日常生活中是很重要的，它不仅可以用于计时、提醒又

可用于对机器的控制，在自动化的过程中必然有电子钟的参与，因此电子钟的应

用会越来越广泛。

而且向着精确、低功耗、多功能发展。

基于单片机设计的数字

钟精确度较高， 

因为在程序的执行过程中， 

任何指令都不影响定时器的正常计

数，即便程序很长也不会影响中断的时间。

从而，使数字钟的精度仅仅取决于单

片机的产生机器周期电路和定时器硬件电路的精确度。

另外，程序较为简洁，具

有可靠性和较好的可读性。

如果我们想将它应用于实时控制之中，只要对上述程

序和硬件电路稍加修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作

与生产中去。

数字电子钟的设计方法有多种，例如，可用中小规模集成电路组成电子钟，

也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟

还可以利用单片机来实现电子钟等等。

这些方法都各有特点， 

其中，利用单片

机实现的电子钟具有编程灵活， 

便于功能扩充， 

精确度高等特点。

所以利用单片机为控制核心制作智能电子时钟具有重要的意义和有广泛的

应用空间。

本论文所做的主要工作

本题目研究的内容是以 

AT89C51 

单片机芯片为核心，设计一个智能电子钟，

该电子钟可以显示小时、分钟、秒，可以整点提醒，使用按键开关可实现时、分

调整，秒表/时钟功能转换，以及定时设定功能。

对于每个时间段都有不同的任

务，其具体要实现上述功能的任务的步骤如下：

（1）熟悉硬件,了解各引脚的功能,分块设计各部分电路；

（2）分块的电路组合,完成整体电路图；

（3）认真学习 

51 

单片机汇编语言，确定编程结构和思路，编辑各个程序模

块，综合各程序完成整体程序；

（4）进行调试程序，进行修改，用Proteus 

画出电路图，画出仿真图进行仿

真；

（5）对仿真中出现的问题进行修改，系统设计的实现。

二系统的方案设计

设计要求

具体技术要求如下：

（1）以 

单片机为核心器件，设计智能电子钟电路；

（2）完成软件编程设计，实现时间显示，整点提醒，时、分调整，秒表 

/

时钟功能转换，以及定时设定功能的功能。

（3）完成软硬件的联合调试与测试；

整体设计方案

系统结构

此次设计主要是应用 

单片机来设计电子时钟，硬件部分主要分以

下电路模块：

显示电路用六个数码管分别显示小时（年份）、分钟（月份）和秒

（日），键盘部分是 

3x4 

组成的键盘矩阵；

整点提示部分由蜂鸣器和 

8 

位发光二

极管组成。

单片机采用 

单片机，这种单片机应用简单，适合电子钟设

计。

电路的总体设计框架如图 

2-1：

图 

2-1 

整体设计方案图

本次设计主要是以 

单片机为控制核心来实现电子钟的各种功能，

其中的外部接口有三个部分，可分为输入部分、外部晶振、还有输出部分。

这三

个部分和单片机组成一个整体；

外部晶振是与单片机内部的时钟电路部分相联系

的，可以不用过多的关心；

输入部分主要是有三组开关按键组成，输出部分有

显示管和一个小蜂鸣器组成，其中可以通过对按键的操作对时间的显示、

切换、调整进行控制，还可以对闹铃进行设置，如果时间到达所设置的闹铃时间

时，闹铃就会发出“滴滴”的响声；

三系统的硬件设计与实现

主处理模块

单片机是一种超大规模集成电路，在该集成电路内有成千上万个晶体管或场

效应管，因此，要单片机正常运行，就必须为其提供能量，即为片内的晶体管或

场效应管供给电源，使其能工作在相应的状态。

与任何微处理器一样，51 

单片机的运作是有节奏的，因此，就需要一个节

拍发生器——时钟，以控制 

CPU 

的运行速度，步进执行各种操作。

其最大时钟

速变为 

4MHz。

降低时钟频率，可节省能源，并使其执行速度减慢，当时钟频率

为 

30kHz 

时只耗电 

01mA。

单片机最常用的时钟信号由外部振荡电路产生。

单片机的内部时钟电

路，再从外部接上确定时钟频率的元件，即电阻 

R 

和电容 

C。

三种不同阻值的电

阻，它们和 

100pF 

的电容配用，可产生 

15MHz、600kHz 

或 

100kHz 

三种不同的

时钟频率。

利用片内振荡电路，但外接石英晶体，因而能产生更精确、更稳定的

时钟信号，但石英晶体通常比电阻、电容贵，若利用电视机上常用的晶体（如

358MHz 

晶体），则价格仍较低廉。

单片机的引脚结构如图 

3-1：

3-1 

单片机的引脚图

如图为 

单片机的接脚图，PDIP 

是指一般最常见的 

DIP（Dual 

In 

Line

Package）包装，而 

单片机也有 

PLCC（Plastic 

Leaded 

Chip 

Carrier）

与 

QFP（Quad 

Flat 

Package）两种形式的包装，依照不同的需求，寻找不同的包

装形式。

如图所示，每根接脚都有其特定功能，例如 

Pin11 

Pin32（VDD）为正

电源接脚，Pin12 

Pin31（VSS）为地线接脚；

而有些接脚有两种甚至三种以上功

能，例如 

Pin2（RA0/AN0）代表 

PORTA 

的第一支接脚，在系统重置（Reset）后，可

自动成为模拟输入接脚，接收模拟讯号，也可经由程序规划为数字输出输入接脚。

单片机振荡电路与整体系统工作速度有直接的关系，例如同步∕异步串行

传输、定时器等，都与振荡频率有关，不同系列单片机有不同振荡频率，根据产

品资料手册，AT89C51 

单片机的振荡频率最高可到 

20MHz；

在图 

中，振荡电

路接于 

Pin13（OSC1/CLKIN）与 

Pin14（OSC2/CLKOUT），而振荡电路有以下四种形

式：

LP：

使用低功率振荡晶体（Low 

Power 

Crystal）

XT：

使用振荡器∕谐振器（Crystal/Resonator）

HS：

使用高速振荡器（High 

Speed 

Crystal/Resonator）

RC：

使用电阻∕电容（Resister/Capacitor）

一般常用振荡晶体或是谐振器作为单片机振荡源，外接电路及 

内

部电路说明如图 

3-2 

所示。

振荡源电路图

按键模块

在电子钟的输入部分，设置相应的置数功能，通过外部设备的输入，如按键，

实现时间的修改。

除此之外，调整闹铃、定时、日期时也需要按键进行输入。

在

选用输入端口时，将RB引脚与按键相连进行输入。

通过对RB口的设计，能够实现

时间的切换、调整、闹钟的设定。

另外还能对其他功能的扩展。

其设计图如图3-3

所示：

按键组1按键组2案件组3

按键电路图

该电路是 

按钮组成的电路，分为三组，最左边的一竖按键是调时间的按

键，中间的一竖组按键是调整闹钟时间的按键，最右边的按键组是切换时间和日

期，并能调节日期。

这三组按键通过各自的相互配合就能过实现本设计所要求的

功能，即可以显示小时、分钟、秒，可以整点提醒，使用按键开关可实现时、分

3.31062LCD 

液晶显示模块

该设计均采用单片机自身的定时器资源， 

时钟模块利用单片机自身的定时

器 

0 

实现对时间的精确定时 

严格按照逢 

60 

s 

进 

1 

min 

， 

逢 

h 

，逢

24 

d 

用星期对应英文字母的前三个字母在 

1062LCD 

显示屏 

上显示， 

以

代表星期， 

星期逢 

7 

1， 

循环进位 

根据每个月的天数的不同（1 

3 

5 

10 

12

月份每个月 

31 

天， 

6 

9 

11 

30 

闰年 

2 

月份为 

29 

平

年 

28 

天）， 

按以上进制规则对软件部分进行了精心设计， 

对每个月

份进行判断后再根据每个月的天数进行月份的进位， 

12 

个月进 

此设计

严格按照以上时间的进制规则进行， 

实现了时钟以及日期正确无误的运行由于

单片机定时资源的局限性， 

时钟还存在一定的误差（在允许范围内）， 

但通过修

改定时器 

的初始值， 

可将误差控制到最小 

（24 

小时误差小于 

秒）除此之

外。

显示器接口及显示方式

由若干个 

5×

点阵组成，每个点阵用来显示一个字符，专门

用来显示字母、数字、符号等，常用在各种单片机系统中。

是一块液晶

板上排列了多行或多列矩阵形式的晶格点，现常用的有 

132×

32、128×

64、

192×

64、240×

128、320×

240 

等。

点阵式液晶显示器不仅可以显示字符、

数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，用途十分广泛。

各引脚显示图

显示电路

其电路图如图 

3-4 

显示电路图

通过对软件与硬件的调试与修改，该电路能够实现小时、分钟、秒的显示，

还可以显示对时间和日期的切换，时间、日期、闹铃时间的调整过程的显示。

闹铃报时模块

在实现了一般数字电子钟整点闹铃功能的基础上， 

又对软件部分进行了修

改， 

实现了整点报时功能 

每逢整点时刻， 

数字电子钟的扬声器以间隔 

0. 

s

的时间进行响铃， 

响铃次数为该整点的整点数（如 

时响铃 

声， 

23 

时响铃

声） 

考虑到 

时也应报时， 

但按原来的响铃规则， 

则 

时不会响铃，为

此设定在 

既代表前一个 

时结束， 

也代表下一个 

时 

因

为整点报时是按照 

制进行的，考虑到 

计时的需要，设计在 

/24

显示模式间进行切换， 

以区分上下午时间 

使用时， 

应首先判断并切换为 

24

计时模式，以此模式进行整点闹铃 

在这种情况下时钟的显示依然是按 

小

时显示模式显示， 

适应了人们的计时习惯。

，其电路图如图 

3-5 

扬声器、提醒报时部分

当时间到达闹铃所设定的时间时，喇叭就会发出“滴滴”的响声，一次来提

醒人们已经到达所定的时间。

电路原理图

Pcb 

板图

系统的软件设计

主程序设计

主程序主要实现的是对各个程序的连接和分配，可以从主程序中看到整个程

序的工作过程及步骤。

通过对各个模块的调用可以使各个模块按照合理的要求进

行工作，各自实现各模块的功能。

主程序流程图如图 

4-1 

主程序流程图

当开始时要设定电子钟的初始化时间和日期，之后就开始编辑显示程序，此

时就从设置的初试日期和时间进行正常的显示和运行；

在正常运行期间如果有键

盘的输入就可以调动键盘程序，在此如果是操作的是时间的设置，调整键盘可以

进行时间的设置工作，此操作包括对小时、分钟、秒的时间设置，还包括对年、

月、日的设置。

从而实现对时间和日期的切换，对时间和日期的调整的功能。

另

外还可以对闹铃时间的设置，调整闹铃的时间，如果时钟运行到达设定闹铃时间

就可以调用闹铃程序，从而控制扬声器发出“嘀嘀”的响声，等到上边的功能结

束之后，程序就继续执行显示程序，进入到平常的时间的显示状态。

显示子程序设计

本设计是根据现有的硬件电路而设置相应的显示子程序的，其显示子程序的

设计图如图 

4-2 

显示子程序设计图

本设计的显示子程序大致可以分为六个部分，如上图所示。

在子程序的开始

就要先对各个使用到的寄存器进行初始化，并且对各个数值进行初试赋值。

之后

就可以进行对正常显示的设置了。

在定时中断中，要对时间进行记数，本设计是

采用先对定时器进行 

50ms 

的延时设置，之后反复循环 

次，进而使时间变成

20*50=1s，每到 

1s 

就使秒位进一，从而实现秒的更新。

当秒运行够 

次时，就

使分钟进一，从而实现分钟的更新。

小时的更新是以分的进位为基础的，与分钟

的更新类似。

之后就是年月日的更新了：

每隔 

小时就使日进一；

实现日的更

新；

日就使月进一，实现月的更新；

每隔12 

个月就使年进一，实现年的

更新。

通过上述程序的设计就可以实现平时的显示状态，当出现进行调时时，其

显示程序与原理依然是按照上述程序运行的。

键盘子程序设计

本设计是采用 

的键盘排列设置程序的，其键盘子程序流程图如 

4-3 

键盘子程序流程图

从途中可以看出键盘子程序的设计是从主程序的调用开始的。

当键盘的硬件

电路对键盘有操作时，就可以启动主程序对键盘子程序的调用了。

一旦主程序启

用对键盘子程序的调用已有，程序就开始对键盘硬件端口的高电平的扫描。

就是对各个端口高电平的消抖，使其恢复到初试状态。

之后就开始对键盘的确认，

根据返回的键盘值进行相应的处理。

对于键盘确认这一块可以实现三种功能的实

现：

一是对时间的调整；

二是对日期的调整；

三是实现对闹铃时间的调整。

其中

对于对时间的调整可以实现对分钟、小时的调整，在调整期间会使时间的显示出

现调整数字的有规律闪烁跳动，没按动一下需要调整的按键，对应的数字就会闪

烁一下并进行加一或减一。

对于日期和闹铃时间的调整与对时间的调整设置相

同。

最后返回键值。

闹铃子程序的设计

由于硬件电路比较简单所以在软件设计是闹铃子程序的设计也是比较简单

的，其子程序的设计如图 

4-4 

闹铃子程序设计图

闹铃子程序实在主程序是调用时才会开始运行的，即当时间到达闹铃所设定

的闹铃时间时，主程序就可以调用闹铃子程序了。

当闹铃子程序当用以后，先开

始对显示功能的运行，即可以实现发光二极管的有规律闪烁；

之后执行声音的提

示，就是可以通过控制蜂鸣器发出响声而达到提示的目的；

最后程序返回主程序。

总程序如下：

系统的仿真测试及实现

模块仿真测试

在使用 

进行仿真时，仿真图需要从各个元件库调出各个元件，并按

照已经设计好的电路图进行连接，在绘制仿真图之后，要向单片机装入程序，从

而使单片机开始工作并带动整个电路工作，装入过程为：

点击单片机，选择所编

译程序的输出 

hex 

文件，确定即可。

此时单片机会按照程序所设定的功能进行工

作，在仿真过程中会遇到各种问题，但是经过长时间的调制和修改，可以将遇到

的问题逐一解决。

这里列出仿真结果：

（1）在正常运行时，时钟可以显示时、分、秒得时间记录，以方便人们得

日常生活。

（2）在时钟运行时，可以通过键盘进行时钟的调整。

时钟调整的键盘是左

边的三个键：

将最上边的键保持闭合，按它下边的键就可以调整分的显示，最下

边的键可以进行时的调整通过键盘组一的调整可以实现时间的调整。

（3）此电子钟也可以实现对闹铃的定时功能，如果时间到达时就可以发出

提示声。

对应的键盘是中间的三个键盘。

如果保持最上边的闭合，按它下边的键

盘就可以进行对分的的调整，而最下边的键则可以对时的调整。

假设定时为 

点 

分整，如果到这个时间，就可以触发闹铃而发出提示声，同时

发光二极管发出闪烁的灯光。

（4）该时钟正常运行时还显示和调整年、月、日的功能。

其对应的键盘对

应最右边的三个按钮。

如果要想查看年月日时，只需将最上边的键按下就可以看

到年月日了。

如果想要对年月日进行调整则可以将最上边的键保持闭合，其下边

的键就可以对日的调整，最下边的键则可以对月份的调整。

在进行日期的调整时，

每按动一下所对应的按键，现实的年月日依次加一或者减一，并且 

显示器

随着按键的动作而跳动。

在调整日期时，按动按键一下，所对应的 

显示管

跳动一下加一。

仿真图

实物图

通对实物的反复调试与检测，本设计虽没成功的实现设计要求的功能，在本

设计中常常会出现这种情况：

软件程序编写完后烧些在单片机中能显示但不能

成功操作，2 

在电子钟硬件实现过程中，就出现了很多问题，有引脚接错的问题，

也有插线松动或电线不通的问题，这些问题都是需要耐心和细心认真解决的。

结束语：

经过一个月和我的搭档车广基搞课程设计，虽然艰辛万苦的做完了，但是从

这