基于单片机的数字钟设计
The design of digital clock based on signal-chip
computer
摘 要
基于单片机的定时和控制装置在许多行业有着广泛的应用，而数字钟是其中最
基本的，也是最具有代表性的一个例子。
在基于单片机系统的数字钟电路中，除了基本的单片机系统和外围电路外，还
需要外部的控制和显示装置。本电路主要以单片机 AT89S52 为核心而设计的，通
过单片机对信息的分析与处理，控制外围设备。系统由复位模块、时钟模块、温
度模块、音乐模块、光识模块及显示模块共六个模块组成，后来在时钟模块的基
础上又加载了日历、星期的模块。
本设计以单片机 AT89S52 为切入点，通过使用 AT89S52 的内部的可编程定时
器/计数器，结合对外接晶振的调节来确定一个合适的振荡周期，从而确定出内部
的机器周期。再通过对内部中断程序的设置来设计出时钟程序，即设计出了电子
时钟的核心。然后在核心电路的基础上设计出了相应的扩展电路，使本设计更加
实用。
关键词：单片机；数码显示；温度传感器
ABSTRACT
The timer equipment using micro controller unit is applied in many trades, the
digital clock is the most fundamental example among them, and it is also a most typical
example.
In digital clock circuit based micro controller unit system, there are the external
controlling and display device besides the fundamental monolithic machine system and
the outer-ring circuit. The key of the circuit in this design is AT89S52, using the micro
control system to process information to control the outer-ring circuit. The system is
made up of circuit, clock circuit, music circuit, temperature circuit, and shine circuit.
Date and week modul is the external part.
This design focuses on monolithic integrated circuit AT89S52. Using AT89S52,
which has the interior programmable timer/counter, the union foreign meets the crystal
oscillator the adjustment to determine an appropriate duration of oscillation, thus
determines theinterior the cycle of the system. And designing the internal interrupt
procedure establishment to design the clock procedure, namely designed the core of
electronic clock. Then design the expanded electric circuit to let this design more
practical.
Key Words：Micro control unit; LED shows; Sensor of temperature
I
目 录
1. 引言 ..............................................................................................................................1
2. 关于单片机 ..................................................................................................................2
2.1 单片机的发展 .....................................................................................................2
2.2 单片机的开发背景 ............................................................................................4
2.2 单片机的开发背景 ............................................................................................5
2.3 AT89S52 单片机 .................................................................................................6
2.3.1 AT89S52 单片机引脚功能 .........................................................................7
2.3.2 AT89S52 单片机硬件结构的特点 .............................................................8
2.3.3 AT89S52 单片机的硬件原理 ..................................................................10
3. 方案设计与论证 ........................................................................................................12
4. 系统总体结构框图 ....................................................................................................13
5. 系统的硬件设计 ........................................................................................................14
5.1 显示部分电路的设计 ......................................................................................14
5.1.1 LED 数码显示管的基本原理 ..................................................................14
5.1.2 数码管显示模块分析 .............................................................................14
5.1.3 LED 显示电路 ...........................................................................................15
5.2 控制部分电路的设计 ......................................................................................15
5.2.1 时钟模块 .................................................................................................15
5.2.2 温度模块 .................................................................................................16
5.2.3 音乐模块 .................................................................................................16
5.2.4 复位模块 .................................................................................................16
5.2.5 光识模块 .................................................................................................17
6. 系统的软件设计 ........................................................................................................18
6.1 各模块的程序设计 ..........................................................................................18
6.1.1 计时程序 .................................................................................................18
6.1.2 定时闹钟程序 .........................................................................................18
6.1.3 温度程序 .................................................................................................18
6.2 系统程序设计的总体框图 ..............................................................................19
7. 系统电路的制作与调试 ............................................................................................20
II
7.1 电路硬件焊接制作 ..........................................................................................20
7.2 调试的主要方法 ..............................................................................................20
7.3 系统调试 ..........................................................................................................20
7.3.1 硬件调试 .................................................................................................20
7.3.2 软件调试 .................................................................................................20
7.3.3 联机调试 .................................................................................................21
7.3.4 调试中遇到的问题及解决方法 ..............................................................21
结论 .................................................................................................................................23
参考文献 .........................................................................................................................24
附录 1 数字钟电路图 ..................................................................................................26
附录 2 程序清单 ..........................................................................................................27
附录 3 英文资料 ..........................................................................................................59
附录 4 英文资料翻译 ..................................................................................................69
致谢 .................................................................................................................................77
1
1. 引言
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。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气
或是忘记充电时间。尤其在医院，每次护士都会给病人作皮试，测试病人是否对药物
过敏。注射后，一般等待 5 分钟，一旦超时，所作的皮试试验就会无效。手表当然是
一个好的选择，但是，随着接受皮试的人数增加，到底是哪个人的皮试到时间却难以
判断。所以，要制作一个定时系统。随时提醒这些容易忘记时间的人。
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原先的
报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、定时
启闭电路、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。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的
意义。
基于单片机的定时和控制装置在许多行业有着广泛的应用，数字钟作为其中最基
本的一个应用实例，具有结构简单应用广泛的特点。数字钟中使用了单片机中最为常
用的输入输出设备按键开关和数码管；数字钟程序主要应用单片机的定时器和中断实
现计时和显示功能。当今数字种作为一个单元电路被广泛应用于电子表、电子万年历
等产品中，带来广泛的经济效益。
目前的单片机产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗
低外，还要求其体积要小。现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以 80C51 为
核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有 PHILIPS 公司的产品，ATMEL 公司
的产品和中国台湾的 Winbond 系列单片机。所以 C8051 为核心的单片机占据了半壁江
山。而 Microchip 公司的 PIC 精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的
HOLTEK 公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分
额。此外还有 MOTOROLA 公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，
这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，
