课程设计简易时钟设计1.docx

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课程设计简易时钟设计1

××大学××学院××系××课程设计

简易时钟设计

学生姓名

学号

所在系

专业名称

班级

指导教师

成绩

××大学××学院

二○一二年六月

摘要：

数字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。

尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的。

在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。

单片机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。

关键字:

数字时钟，智能，电路

Abstract:

AdigitalclockhasbecomenecessaryinPeople'sDailylifenecessities,widelyusedinpersonalhomesandofficesinpublicplaces,givepeoplelife,study,work,entertainmentbringgreatconvenience.Asdigitalintegratedcircuittechnology

developmentandtheuseofadvancedquartztechnology,makeadigitalclockhas

keepsgoodtime,stableperformance,carryconvenienceetc,itisalsousedin

automatictimer,timeandautomaticcontrol,etc.Despitealreadyonthemarketat

presenttheready-madeintegratedcircuitchipdigitalclocksale,pricecheap,use

convenient,butwithsingle-chipmicrocomputertimerfunctioncanalsocompleteda

digitalclockcircuitdesignofdigitalclock,sothedesignisnecessary.Herewewill

havealreadylearnedcomparativescattereddigitalcircuitknowledgeorganic,system

foractual,linkedtodevelopourcomprehensiveanalysisanddesigncircuits,writing

programs,debuggingcircuitability.SCMhassmall,strongfunctionhighreliability,lowpricesandsoonaseriesofadvantages,notonlyhasbecomewidelyusedindustrymeasurementandcontrolfieldofintelligentcontroltool,andhaspenetratedintopeopleworkandandeachcornersofthelife,effectivelypromotethevarioussectorsoftechnicaltransformationandupgradingofproductsandbroadprospectofapplication.

Keywords:

digitalclock，intelligent，circuit

目录

前言…………………………………………………………………………………………1

1.总体设计案…………………………………………………………………………1

1.1计时方案…………………………………………………………………………11.2控制方案………………………………………………………………………………1

2.系统硬件电路计……………………………………………………………………1

2.1简易时钟电路设计………………………………………………………………1

2.1.1整体框图…………………………………………………………………1

2.1.2芯片分析…………………………………………………………………1

2.1.3晶振电路…………………………………………………………………3

2.1.4复位电路…………………………………………………………………3

2.2数码显示模块设计………………………………………………………………3

2.3按键模块设计……………………………………………………………………3

3.软件设计…………………………………………………………………5

3.1软件设计分析……………………………………………………………………6

3.2源程序清单……………………………………………………………………6

4.设计总结…………………………………………………………………7

5.参考文献…………………………………………………………………8

前言

随着科技的快速发展，时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。

本次设计的数字时钟电路采用AT89C51单片机作为核心，对于数字电子时钟采用直观的数字显示（LED），可以同时显示时、分、秒等信息，还具有时间校准等功能，功耗小，使用寿命长，误差小，能在3V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。

综上所述此数字时钟具有读取方便、显示直观、电路简洁、成本低廉等诸多优点，实用性较强，性能稳定，有一定的市场前景。

电子时钟在生活中已被普遍使用，对于我们设计的这个电子产品也有很多的不足，

需要完善。

但能第一次尝试并设计出自己的产品，并能在实现相同功能的基础上节约成本也是非常有用的，这样既提高自己的动手能力，又丰富课余生活。

1.总体设计方案

1.1计时方案

利用AT89C51单片机内部的定时/计数器进行中断时，配合软件延时实现时、

分、秒的计时。

该方案节省硬件成本，且能使读者在定时/计数器的使用、中断

及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对

学好单片机技术这门课程起到一定的作用。

……

1.2控制方案

AT89C51的P0口和P2口外接由八个LED数码管（LED8～LED1）构成的显示器，

用P0口作LED的段码输出口，P2口作八个LED数码管的位控输出线，P1口外接

四个按键A、B、C构成键盘电路。

AT89C51是一种低功耗，高性能的CMOS8位微型计算机。

它带有8KFlash

可编程和擦除的只读存储器（EPROM），该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储

器技术制造，与工业上标准的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容，片内Flash

集成在一个芯片上，可用与解决复杂的问题，且成本较低。

简易电子钟的功能不

复杂，采用其现有的I/O便可完成，所以本设计中采用此的设计方案。

2.系统硬件电路设计

2.1简易时钟电路设计

2.1.1整体框图

图1硬件电路框图

2.1.2芯片分析

图2AT89C51引脚图

单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，其各引脚功能如下：

VCC：

+5V电源。

VSS：

接地。

RST：

复位信号。

当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用完成单片机的复位初始化操作。

XTAL1和XTAL2：

外接晶体引线端。

当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。

P0口：

P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，当作输出口使用时，必须接上拉电阻才能有高电平输出；当作输入口使用时，必须先向电路中的锁存器写入“1”，使FET截止，以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，它不再需要多路转接电路MUX；因此它作为输出口使用时，无需再外接上拉电阻，当作为输入口使用时，同样也需先向其锁存器写“1”，使输出驱动电路的FET截止。

P2口：

P2口电路比P1口电路多了一个多路转接电路MUX，这又正好与P0口一样。

P2口可以作为通用的I/O口使用，这时多路转接电路开关倒向锁丰存器Q端。

P3口：

P3口特点在于，为适应引脚信号第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑。

当作为I/O口使用时，第二功能信号引线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。

当输出第二功能信号时，该位应应置“1”，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出，具体第二功能如表1所示。

2.1.3晶振电路

下图所示为时钟电路原理图，在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。

而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。

时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。

图3晶振电路

2.1.4复位电路

单片机复位的条件是：

必须使RST/VPD或RST引（9）加上持续两个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。

例如，若时钟频率为12MHz，每机器周期为1μs，则只需2μs以上时间的高电平，在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。

在接电瞬间，RESET端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RESET的电位逐渐下降。

只要保证RESET为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。

该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。

图4单片机复位电路

2.2.1数码显示模块设计

系统采用动态显示方式，用P0口来控制LED数码管的段控线，而用P2口来控制其位控线。

动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即循环点亮每一个数码管，这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮，但由于人眼存在视觉残留效应，只要每位数码管间隔时间足够短，就可以给人以同时显示的感觉。

图5数码显示电路

2.2.2按键模块

下图为按键模块电路原理图，A为复位键，B为时钟调控键，C为分钟调控键。

图6按键模块原理图

3软件设计

3.1软件设计分析

在编程上，首先进行了初始化，定义程序的的入口地址以及中断的入口地址，在主程序开始定义了一组固定单元用来储存计数的时.分.秒，在显示初值之后，进入主循环。

在主程序中，对不同的按键进行扫描，实现秒表，时间调整，复位清零等功能。