目录
一、 引言········
二、 设计课题·········
三、 系统总体方案·········
四、 系统硬件设计······
1.硬件电路原理图 2.元件清单
五、 系统软件设计········· 1.软件流程图 2.程序清单
六、 系统实物图········
七、 课程设计体会········
八、 参考文献及网站·········
九、 附录·········
一．
引言
单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中 央
处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等部件集成在一个芯片上。
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。
数字钟是采用数字电路实现对日期、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。
本设计使用12MHZ晶振与单片机ATC51相连接，以ATC51芯片为核心，采用动态扫描方式显示，通过使用该单片机，加之在显示电路部分使用HD74LS373驱动电路，实现在8个LED数码管上显示时间，通过4个按键进行调时、复位等功能，在实现各功能时数码管进行相应显示。软件部分用C语言实现，分为显示、延迟、调时、复位等部分。通过软硬件结合达到最终目的。
二．设计课题：基于单片机的数字时钟设计 三．系统总体方案
图2.1 整体设计思路
针对要实现的功能，拟采用ATC51单片机进行设计，ATC51 单片机是一款低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB在线可编程（ISP）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS- 51指令系统及80C51引脚结构。这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程
难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。程序可分为闹钟的声音程序、显示程序、闹钟显示程序、调时显示、定时程序。运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。
四、 系统硬件设计
1.硬件电路原理图
(1)复位电路
单片机有两种基本复位方式：即上电复位和按键复位。本次设计用按键复位，如下图所示，通过接通按钮开关，使单片机进入复位状态。本次按键复位清零。各元件参考下图。
（2）时钟电路
（3）键盘电路
按键处理设置为：
如没有按键，则时钟正常走时。
按下K0键：进入调分状态，时钟停止走动； 按K1和K2键：可进行加1和减1操作； 继续按K0键：可分别进行分和小时的调整； 最后按K0键：退出调整状态，时钟开始计时运行 电
路
图
如
下
：
（4）显示电路
本次数码管采用共阴极8段式LED数码管QH5011AS。该数码管参数见附录本系统共用8个数码管，从右到左依次显示秒个位、秒十位、横线、分个位、分十位、横线、时个位和时十位。数码管显示的信息用8个内存单元存放，这8个内存单元称为显示缓冲区，其中秒个位和秒十位、分个位和分十位、时个位和时十位分别由秒数据、分数据和小时数据分拆得到。在本系统中数码管显示采用软件译码动态显示。在存储器中首先建立一张显示信息的字段码表，显示时，
先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码表中查出所显示的信息的字段码，从P0口输出，同时在P2口将对应的位选码输出选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓冲区的内容。
同时采用NPN型三极管，三极管接法如下图，其中当三极管基极高电平时，数码管共阴极为高电平，三极管基极接低电平时，数码管共阴极为低电平，该位选中。还采用了74LS373锁存器，用来缓存输入数码管段选的高低电平，提高电路稳定性。 电路图如下：
（5）总原理图：
2.元件清单
品名 单片机及座子 晶振 独石电容 电解电容 电解电容 按键 RJ电阻 RJ电阻 RJ电阻 三极管 锁存器及座子 8段式LED数码管 连孔板 规格型号 STCC51RC 12MHz 30pF 47μF 10μF 10KΩ 510Ω 4.7KΩ 2N5551 NPN 74LS373 QH5011AS 14cm*21cm 带电源插座孔和 USB插座孔 1A，5W 数量 1 1 2 2 1 4 4 8 8 8 1 8 1 导线 焊锡丝 交流220V-直流5V 适配器 交流220V-直流5V 适配器配套插座 ISP下载编程工具 若干 若干 1 1 1 STCC51RC/RD+ 系列ISP经济型 下载编程工具 焊锡膏
五、 系统软件设计 1.软件流程图
（1）主程序执行流程如图，主程序先对显示单元和定时器/
计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有键按下，则转入相应的功能程序
开始 显示单元清0
T0、T1设为16位计数模式
允许T0中断
调用显示子程序
否 按下键否？
是 进入功能程序
（2）中断服务流程图
开始
现场保护，重置初值启动下个50ms
50ms计数器加1
否 50ms计数器=20？
是 秒单元加1，50ms计数器清0 否 秒单元=60？
是 分单元加1，秒单元清0
否 分单元=60？
是 时单元加1，分单元清0
否 时单元=24？
是 时单元清 是 0
中断返回
中断服务程序流程图
（3）按键扫描流程图
开始 EA=0,TR0=1,ET0=1 Key0键按下否？ 否 是 调用10ms延时子程序 否 Key0键按下否？ 是 Con加1，TR0=0,ET0=0 否 0开始 从秒到时，从个位到十位依次扫描，并分别延时1ms，灭一次 显示 2.程序清单采用C语言描写
//采用8位LED软件译码动态显示程序
//使用C51单片机，12MHZ晶振，P0输出字段码，P2输出位选码
//用共阴极LED数码管，KEY0为调时位选择键，KEY1为加1键，KEY2为减1键 #include#define char unsigned char char code
dis_7[12]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40}; //共阴极LED数码管\"0~9\灭\"和\"-\"的字段码
char code scan_con[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //位选择码
char data dis[8]={0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00,0x0b,0x00,0x00}; //显示缓冲区，时，分，秒初始为0，0x0b为\"-\"的编码 char data timedata[3]={0x00,0x00,0x00}; //分别为秒，分和小时的值
char data ms50=0x00,con=0x00,con1=0x00,con2=0x00;
sbit key0=P1^0; sbit key1=P1^1; sbit key2=P1^2;
//1ms延时函数
delay1ms(int t) {
int i,j;
for(i=0;ifor(j=0;j<120;j++) ; }//按键处理函数 keyscan() {
EA=0;
if(key0==0) {
delay1ms(10); while(key0==0); con++; TR0=0; ET0=0; if(con>=3) {con=0; TR0=1; ET0=1;} } if(con!=0) {
if(key1==0) { delay1ms(10); while(key1==0); timedata[con]++; if(con==2)con1=24; else con1=60; if(timedata[con]>=con1) {timedata[con]=0;} } }
if(con!=0) {
if(key2==0) {
delay1ms(10); while(key2==0); timedata[con]--; if(con==2)con2=23; else con2=59;
if(timedata[con]<=0)
{timedata[con]=con2;}
} }
EA=1; }
//数码管显示函数 scan() {
char k;
dis[0]=timedata[0]%10; dis[1]=timedata[0]/10; dis[3]=timedata[1]%10; dis[4]=timedata[1]/10; dis[6]=timedata[2]%10; dis[7]=timedata[2]/10; for(k=0;k<8;k++) {
P0=dis_7[dis[k]]; P2=scan_con[k]; delay1ms(1); P2=0x00; } }
//主函数
main() {
TH0=0x3c; TL0=0xb0; TMOD=0x01; ET0=1; TR0=1; EA=1; while(1) { scan(); keyscan(); } }
//定时器、计数器T0中断服务函数
void time_intt0(void) interrupt 1 {
ET0=0; TR0=0; TH0=0x3c; TL0=0xb0; TR0=1; ms50++; if(ms50==20) {
ms50==0x00; timedata[0]++; if(timedata[0]==60) { timedata[0]=0; timedata[1]++; if(timedata[1]==60) { timedata[1]=0; timedata[2]++; if(timedata[2]==24) { timedata[2]=0; } } } }
ET0=1; }
六、 系统实物图
七．课程设计体会
这次电子技术课程设计，我很用心的去完成，当总原理图
绘好的那一刻，心里有说不出的满足感。从这次课程设计中，我真正学到了很多有用的知识。
拿到课题后，我首先将《单片机原理与应用及C51程序设计》中有关本次设计的内容复习了一遍，比如七段译码显示器、计数器、振荡器等等。然后根据设计要求，我去图书馆查阅了相关的资料，对整体框架做了一个初步的了解。做完准备工作后就正式开始设计与绘图。先要将没每一功能模块设计出来，再整体排版、连接。
这次设计让我熟练掌握了课本上的一些理论知识，在这次课程设计中，反复查找资料，发现电路中的错误和改善电路中的错误，让我将课本上的理论知识重新过了一遍。
回过头来一想，其实设计这些电路也并不是很困难，而且还十分有意思，特别是用protues将电路图模拟成功后很有成就感。 课程设计是一个学习新知识、巩固加深所学课本理论知识的过程，它培养了我们综合运用知识的能力，思考和解决问题的能力。它不仅加深了我对单片机课程的理解，还让我感受到了设计电路的乐趣。在这次设计中，我一点也不怕麻烦，反复设计、绘图与修改，就是希望能把这次课程设计做好。因此对我来说，这次课程设计是非常有意义的。
八、 参考文献及网站 参考书籍：
1.《单片机原理与应用及C51程序设计》（第二版） 谢维成 杨加国 2.《单片机基础》 李广第
3.《单片机原理及应用实验与设计指导书》 罗维平 刘丰
参考网站： www.21ic.com www.stcmcu.com
九、 附录