单片机系统设计实验报告
数
字
时
钟
组员：马 明 200704015024
龙志丹 200704015027
一、实验目的：
通过设计一个自动报时数字钟，提高单片机系统综合应用能力，了解单片机工作原理及开
发流程，熟练掌握 51 单片机开发环境及下载软件的应用。
二、实验内容：
1、使用数码管的低六位分别显示时、分秒。使用第七位指示上午下午，符号‘A’表示上午，
符号‘P’表示下午。
2、可以通过按键分别调整小时位和分钟位。
3、整点报时：到达整点时以第八位数码管闪烁的方式报时，使用‘8’作为闪烁的内容，闪
烁频率为 2Hz，持续时间从 xx.00.00 到 xx.00.05。
4、闹钟功能：在以上基础上考虑增加定时闹铃功能。
5、12/24 小时制转换：通过一个按键设置时钟显示模式为 12 小时或 24 小时制。
6、万年历：增加万年历功能，可以按键选择或循环显示年、月、日、星期。
7、可以通过按键调整年、月、日、星期。
8、采用 12864 图形液晶进行显示。液晶资料见 LCD12864.PDF。
三、实验环境：
1、计算机
2、单片机开发软件、下载工具
3、单片机最小系统实验板
四、实验原理及程序流程图：
（一）实验原理：
最小系统实验板原理：
本实验选用电子技术综合实验箱中的 MCU 模块，该模块以 51 系列单片机为核心，
因此选取的单片机为 AT89S52。实验时，将 5V 的电源接于 MCU 模块上，即可进行编程
下载。
系统的总体结构框图如下：
硬件的选用：
本实验显示功能的实现需要用到数码管，由于最多要显示日期，所以最少需
要八位数码管；
数字时钟还需要一些控制按键，我们的设计中用到了 9 个按键分别用于控制
数字时钟的显示模式、设定时间以及秒表等功能，理论上讲一个 3*3 的矩阵键盘
就够用了，但是由于实验板上已经用了 8*2 的键盘，所以我们也未作改动，沿用
之；
单片机的选择上，我们选用了 89S52 型单片机，属于比较古老的 C51 系列。
选它的原因是根据这次实验的需求，该系列单片机有足够的资源和精度，并且价
格相对便宜很多；
晶振原来是 12MHz 的，由于我们考虑到秒表需要的精度，所以换成了 24MHz
的。
➢ 8 位 7 段码数码管
7 段码数码管为连四位共阳极显示器，分为左右各四位，如下图所示。
本系统中采用硬件实现地址译码，每一位数码管均分配一个独立地址，操
作控制简单。地址分配为：
LED1:A000H、 LED2:A001H、 LED3:A002H、 LED4:A003H
LED5:A004H、 LED6:A005H、 LED7:A006H、 LED8:A007H
8 位 7 段
码数码管
ISP 编程
接口
复位按键
2*8 键盘
89S52
单
片
机
24MHz 晶
振
电源指示
灯
从图中大家可以看出，这块实验板上用的是动态数码管显示设计，这
样设计可以使电路简化，并且只要三路数据输入就可以控制八个数码管。
但同时这也导致了数码管操作上的难度增加，并且由于八个数码管分时使
用电源，导致了显示亮度不如静态的数码管。
注意到每个数码管都配了一个三极管用于放大电流，以确保数码管显
示的时候能够导通。同时还需要保护电阻来限制流入数码管的电流避免烧
坏数码管。
➢ 2*8 键盘
MCU 模块中 2 行*8 列键盘采用查询方式读取按键值，分配的物理地址为
CS2:A100H。在读取按键时需要通过 P13 和 P14 区分按键响应所在行，通过
软件判断按键响应所在列。电路结构图如下：
当有一个按键按下的时候，例如 0x00 按下，扫描到第一列时，第一位
输入接收到高电平，这样就完成了对按键的扫描与识别。我们这次的硬件设
计比较简单，防抖颤功能在软件中实现。
➢ 译码电路结构
为了减少芯片的使用数量和降低 PCB 板布线的复杂度，本系统使用小规模可
编程逻辑器件 GAL 代替 74 系列芯片实现译码电路。具体硬件如下图：
逻辑表达式达式如下：
LED_CS =
(A==0xA0)&(! );
KEY_CS = !((A==0Xa1)&(！ ));
其中：
A 为高 8 位地址 A ；
与 为读写控制信号；
LED_CS 为数码管显示片选信号，高电平有
效，物理地址范围为 0xA000——0xA0FF，因为
MCU 模块上只有八个数码显示器，实际只用到
0xA000——0xA007 八个地址；
KEY_CS 为键盘片选信号，低电平有效，物
理地址范围为 0xA100——0xA1FF，实际地址禁
用到了 0xA100;
__
WR
__
RD
8..15
__
WR
__
RD
