数字电子钟设计论文.doc

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数字电子钟设计

摘要

本文数字电子钟设计采用ATMEL公司的AT89S52为基本芯片，外配以12MHZ的晶振作为时钟电路，按键与电阻电容组成的复位电路，通过程序下载软件与数字钟硬件连接，实现24小时的时，分，秒计时系统。

该电子钟设置4个按键，分别实现对时，分，秒加一以及开启电子钟的作用。

在具体数码显示中能够实现自动计时，手动调时，满24小时自动清0的作用。

关键词：

数字电子钟；AT89S52；硬件设计；软件设计

DigitalElectronicClockDesign

ABSTRACT

Thecurriculumdesign,digitalelectronicclockwithATMELCorporationAT89S52asthebasicchips,accompaniedby12MHzcrystalasanexternalclockcircuit,composedofkeywiththeresistanceandcapacitanceoftheresetcircuit,throughtheprogramtodownloadsoftwareanddigitalclockhardwareconnection,toachievea24-hours,minutesandseconds,timekeepingsystem.Theelectronicclockissetfourbuttons,respectively,torealizehours,minutesandseconds,plusoneandopeningtheelectronicclockrole.Inspecificdigitaldisplaycanbeautomatictimer,manualtransfer,thefull24-hourautomaticcleaning0role.

Keywords：

Digitalelectronicclock；AT89S52；HardwareDesign；SoftwareDesign

目录

1引言……………………………………………………………………………3

1.1数字电子钟的背景………………………………………………………3

1.2数字电子钟的意义………………………………………………………3

1.3数字电子钟的应用………………………………………………………3

2数字电子钟设计任务、功能要求说明及方案介绍……………………………4

2.1设计任务…………………………………………………………………4

2.2功能要求说明……………………………………………………………4

2.3设计总体方案介绍及工作原理说明……………………………………4

3数字电子钟硬件系统的设计……………………………………………………5

3.1AT89S52芯片介绍………………………………………………………5

3.2数字电子钟硬件系统各模块功能简要介绍……………………………7

3.3数字电子钟电路原理图、PCB图………………………………………10

3.4数字电子钟元器件清单………………………………………………10

4数字电子钟软件系统的设计…………………………………………………11

4.1数字电子钟使用单片机资源的情况……………………………………11

4.2数字电子钟软件系统各模块功能简要介绍……………………………11

4.3数字电子钟软件系统程序流程框图……………………………………11

4.4数字电子钟软件系统程序清单…………………………………………15

5设计结论、误差分析…………………………………………………………15

5.1数字电子钟的设计结论及使用说明……………………………………15

5.2数字电子钟的误差分析…………………………………………………15

5.3设计体会…………………………………………………………………16

参考文献…………………………………………………………………………16

附录A电路原理图………………………………………………………………17

附录BPCB图……………………………………………………………………18

附录C程序………………………………………………………………………19

致谢………………………………………………………………………24

1引言

1.1数字电子钟的背景

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。

目前，单片机正朝着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

1.2数字电子钟的意义

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、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。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

1.3数字电子钟的应用

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车站、码头、剧场、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。

2数字电子钟任务、功能要求说明及方案介绍

2.1设计任务

设计一个数码显示的电子钟，具有以下功能：

通电显示扫描字符P，按键实现自动计时，手动调时及数码显示的功能。

2.2功能要求说明

对实验板通电后开始进入自动扫描系统，数码显示为P，按开始键自动进入24小时计时系统，在有键干扰下，进入手动调时系统：

按调时键对时进行加一，按调分键对分进行加一，按调秒键对秒进行加一，退出手动调时系统后，计时系统在调整后的状态下运行。

当计时达到24小时后，系统自动清0，重新进入计时系统。

2.3设计总体方案介绍及工作原理说明

本数字电子钟主要由时钟电路,复位电路,下载电路,4位独立式键盘，AT89S52，限流电阻，74LS245驱动以及数码管组成。

具体设计方案如图1所示：

图1总体设计方案图

该数字电子钟由“秒脉冲发生器”，“分脉冲发生器”，“时脉冲发生器”，“时调时器”，“分调时器”，“秒调时器”，“译码显示器”“键扫描器”组成。

1秒定时信号是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器来实现。

将标准秒信号送入“秒计数”缓冲单元，“秒计数”缓冲采用60进制计数，每累计60秒产生一个“分脉冲”信号，该信号送入“分计数”缓冲单元。

“分计数”缓冲单元也采用60进制计数，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数”缓冲单元。

“时计数器”采用24进制计时，可实现对一天24小时的累计。

通过对时，分，秒缓冲单元数据进行译码，分时输出送至七段LED数码管。

整点报时电路为 根据“时计数”缓冲单元的变化产生一个“报时脉冲”，开启蜂鸣器报时。

在电子钟正常走时过程中，主要使用了单片机内部RAM的四组工作寄存器区，堆栈缓冲区，自定义的数据暂存区，数据显示缓冲区等。

3数字电子钟硬件系统的设计

3.1AT89S52芯片介绍

兼容标准MCS-51指令系统的AT89S52单片机是一个低功耗、高性能CHMOS的单片机，片内含4KB在线可编程Flash存储器的单片机。

它与通用80C51系列单片机的指令系统和引脚兼容。

AT89S52单片机片内的Flash可允许在线重新编程，也可用通用非易失性存储编程器编程；片内数据存储器内含128字节的RAM;有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口;具有两个16位可编程定时器；中断系统是具有6个中断源、5个中断矢量、2级中断优先级的中断结构；震荡器频率0到33MHZ,因此我们在此选用12MHZ的晶振是比较合理的；具有片内看门狗定时器；具有断电标志POF等等。

AT89S52具有PDIP,TQFP和PLCC三种封装形式。

下面介绍各引脚的功能：

P0口：

8位、开漏级、双向I/O口。

P0口可作为通用I/O口，但须外接上拉电阻；作为输出口，每各引脚可吸收8个TTL的灌电流。

作为输入时，首先应将引脚置1。

P0也可用做访问外部程序存储器和数据存储器时的低8位地址/数据总线的复用线。

在该模式下，P0口含有内部上拉电阻。

在FLASH编程时，P0口接收代码字节数据；在编程效验时，P0口输出代码字节数据（需要外接上拉电阻）。

P1口：

8位、双向I/0口，内部含有上拉电阻。

P1口可作普通I/O口。

输出缓冲器可驱动四个TTL负载；用作输入时，先将引脚置1，由片内上拉电阻将其抬到高电平。

P1口的引脚可由外部负载拉到低电平，通过上拉电阻提供电流。

在FLASH并行编程和校验时，P1口可输入低字节地址。

在串行编程和效验时，P1.5/MO-SI,P1.6/MISO和P1.7/SCK分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。

P2口：

具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P2口用做输出口时，可驱动4个TTL负载；用做输入口时，先将引脚置1，由内部上拉电阻将其提高到高电平。

若负载为低电平，则通过内部上拉电阻向外部输出电流。

CPU访问外部16位地址的存储器时，P2口提供高8位地址。

当CPU用8位地址寻址外部存储时，P2口为P2特殊功能寄存器的内容。

在FLASH并行编程和校验时，P2口可输入高字节地址和某些控制信号。

P3口：

具有内部上拉电阻的8位双向口。

P3口用做输出口时，输出缓冲器可吸收4个TTL的灌电流；用做输入口时，首先将引脚置1，由内部上拉电阻抬位高电平。

若外部的负载是低电平，则通过内部上拉电阻向外输出电流。

在与FLASH并行编程和校验时，P3口可输入某些控制信号。

P3口除了通用I/O口功能外，还有替代功能，如表1所示

表1P3口的替代功能

引脚

符号

说明

P3.0

RXD

串行口输入

P3.1

TXD

串行口输出

P3.2

/INT0

外部中断0

P3.3

/INT1

外部中断1

P3.4

T0

T