我的电子钟设计报告.docx
《我的电子钟设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《我的电子钟设计报告.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
我的电子钟设计报告
课程设计
题目数字钟的设计与制作
学生姓名洪信根学号0810064054
所在院（系）物理系
专业班级电子信息科学与技术082班
指导教师蒋媛
完成地点实验楼515教室
2010年10月15日
数字钟设计与制作
作者：
洪信根
关键词：
AT89C52,74LS138，74HC573,晶振，电阻，LED数码管
陕西理工学院（物理系）电子信息科学与技术专业2008级陕西汉中723000
指导教师:
蒋媛
一.任务
1.熟悉集成电路的引脚安排。
2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
3.了解面包板结构及其接线方法。
4.了解数字钟的组成及工作原理。
5.熟悉数字钟的设计与制作。
二.要求
1.基本要求
1.1能显示时,分,秒,24小时制.
1.2具有校时功能.
2.发挥部分
2.1具有定时功能.
2.2有报时功能.
三.说明
3.1时间要求：
10月1日到10月17日.
3.2完成实际电路,总结报告.
本电路是以AT89C52单片机为中心,实现数字钟的显示.一般而言数字钟的设计与制作可以采用数字电路来完成,也可以采用单片机来完成.若采用数字电路来完成,则设计的电路图太复杂,其功能也主要是依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现,而且电路板的制作比较复杂.采用单片机来设计制作,由于其功能的实现主要是通过软件编程来完成,这样就大大降低了电路的复杂性,而且成本也较便宜.更加具有实际运用的功能。
四.方案论证与比较
方案一：
采用数字电路控制，其原理方框图如图1-1所示。
数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。
它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外应有校时功能和一些显示星期、报时、停电查看时间等附加功能。
因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”，“星期”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。
数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。
由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
采用74LS系列芯片，整个计数器电路由秒计数器、分计数器、时计数器串接而成。
秒计数器和分计数器各自由一个十进制计数器和一个六进制计数器串接组成，形成两个六十进制计数器。
时计数器可由两个十进制计数器串接并通过反馈接成二十四制计数器。
但由于电路连线复杂，电路不够实用。
图1-1
方案二：
采用单片机控制。
采用单片机丰富的IO端口，及其控制的灵活性，实现数字钟的显时和调时等功能。
其原理图如图1-2所示。
图1-2
五.电路的功能单元设计
1.硬件电路的设计
该数字电子钟是以单片机AT89C52为核心来完成的，在硬件电路方面，电路中采用P0口作为8位LED数码管的驱动接口，这是由于P0口输出驱动电路工作处于开漏状态，它的驱动能力强，故只需外接上拉电阻便可以把LED数码管点亮。
因为共阴的LED数码管它的驱动电流是分开的,在单片机进行动态扫描的时候不会影响彼此的电流,故该电路中的8位LED数码管均用共阴极的数码管。
在8位LED显示时,为了简化电路,降低成本,8个LED显示器共用一个8位的I/O,8位LED数码管的位选线分别与P2.0,P2.1,P2.2外接的74LS138译码器链接,而将其相应的段选线并联在一起,由一个8位的I/O口控制,即P0口。
在电路中还设有6个按键S1,S2，S3，S4，S5和S6用来进行定时,选时和调时的选择,他们分别与单片机的P1.0，P1.1，P1.2,P1.3P1.4,P1.5口相连接。
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C52的引脚图如图所示：
AT89C52P为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。
功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。
主要管脚有：
XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。
RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。
VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。
P0~P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（32~39脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测
电路构成：
（1）晶体振荡器电路：
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的12MHz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定.不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路.
（2）时间计数器电路：
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器电路构成,秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器为60进制计数器.（3）译码驱动电路译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流.（4）数码管:
数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管,本设计提供的为LED数码管。
74LS138的引脚图如下：
74LS138为3线－8线译码器共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式。
其工作原理如下：
当一个选通端（E3）为高电平，另两个选通端（E1）和/（E2）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。
利用E1、E2和E3可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。
若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。
74HC573的引脚图：
八进制3态非反转透明锁存器
74HC573高性能硅门CMOS器件SL74HC573跟LS/AL573的管脚一样。
器件的输入是和标准CMOS输出兼容的；加上拉电阻，他们能和LS/ALSTTL输出兼容。
当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。
当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。
×\u36755X出能直接接到CMOS，NMOS和TTL接口上×\u25805X作电压范围：
2.0V~6.0V×\u20302X输入电流：
1.0uA×CMOS器件的高噪声抵抗特性：
1脚三态允许控制端低电平有效；1D~8D为数据输入端；1Q~8Q为数据输出端；LE为锁存控制端。
晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，晶振分为有源晶振和无源晶振两种，其作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号。
它是时钟电路中最重要的部件，它的作用是向IC等部件提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。
由于制造工艺不断提高，现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好，已不容易出现故障，但在选用时仍可留意一下晶振的质量。
复位电路是为确保微机系统中电路稳定可靠工作必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。
一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。
由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。
六．测试报告
该电子钟设有6个按键:
S1,S2，S3，S4，S5，和S6键。
按S1键时,时钟将暂停，并进入可调时状态。
S2键为小时自加键，每按一次，小时加一。
S3为小时自减键，每按一次，小时减一。
S4为分钟自加键，每按一次，分钟加一。
S5为分钟自减键，每按一次，分钟减一。
S6为秒归零键，按一次妙的显示为00。
但调整好时间后，再按一次S1，时钟将以调整后的时间，开始工作。
该电子钟在一月的累计误差约为0.01秒。
该电子钟的误差主要由晶振自身的误差所造成,晶振的误差约为0.0001～0.000001。
在软件的编程过程中所产生的误差比较小,在重装初值的过程中大概需要约8个机器周期,但在程序开始对定时器赋初值时,多加了8个机器周期,减小了这方面的误差。
另外在中断的过程中,只会在第一次计时时产生时间的偏移,而它所产生累计误差很小,可以忽略。
七.总结
由于本数字钟是以单片机作为核心的控制元件，使得本数字钟具有性能可靠，电路简单，成本低等特点。
加上经过优化的程序，使其有很高的智能化水平。
我在设计和调试的过程中，也发现了一些问题，譬如时间在走的过程中有时会出现不稳定情况等。
数字钟的设计还不够人性化，由于是初学在设计的时候没能把它的闹钟功能加上,要是想做的更好,就应该加上一些语音的提示，可能会更有生命力。
参考文献
[1]梅丽凤，王艳秋，等.单片机原理及接口技术[M]清华大学出版社，2004.
[2]朱定华，刘玉.单片机原理及应用技术学习辅导[M]电子工业出版社，2001.
[3]薛钧义.MCS-51/96系列单片微型机算计及应用[M]西安交通大学出版社，1998.
[4]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计[M]北京航空航天大学出版社，2001.
[5]杨拴科.模拟电子技术基础[M]高等教育出版社，2003.
[6]
[7]
[8]
Abstract：
ThiselectriccircuittakeamachineofAT89C51asthecenter,carryingoutthemanifestationofthedigitalclock.Generallyspeakingthedesignandmanufacturesofthedigitalclockcanadoptthenumericalelectriccircuittocomplete,canalsoadoptamachinetocomplete.Ifadoptthenumericalelectriccircuittocomplete,thentheelectriccircuitdiagramofdesignistoocomplicated,itsfunctionalsomainlyisdependoninthenumericalelectriccircuitofthecombinationofeachfunctionmoldpiecetocarryout,andthecreationofthecircuitboardismorecomplicated.Adoptamachinetodesignthecreation,becauseoftherealizationofitsfunctionmainlyistopassthesoftwareplaitdistancetocomplete,thusloweredthecomplexityoftheelectriccircuitconsumedly,andthecostalsocomparesthecheapness.
Keywords：
HK2000-A;AT89C2052;pulsesensor;TimingEfficiency
附录1：
硬件总图
附录2：
软件仿真图
附录3：
程序清单
附录1：
硬件总图
附录2：
软件仿真图
附录3：
程序清单
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitKEY1=P1^0;//manu
sbitKEY2=P1^1;//hour++
sbitKEY3=P1^2;//hour--
sbitKEY4=P1^3;//min++
sbitKEY5=P1^4;//min--
sbitKEY6=P1^5;//secon=0
staticucharhour=12,min=30,secon=0;
ucharcodetab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f
0x6f};
//共阴数码管0-9
voiddelay（ucharxms）
{
uchari,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<120;j++）;
}
voiddisplay（ucharhour,ucharmin,ucharsecon）
{
P0=tab[hour/10];
P2=0;
delay（5）;P2=1;
P0=tab[hour%10];
P2=1;
delay（5）;P2=2;
P0=0x40;
P2=2;
delay（5）;P2=3;
P0=tab[min/10];
P2=3;
delay（5）;P2=4;
P0=tab[min%10];
P2=4;
delay（5）;P2=5;
P0=0x40;
P2=5;
delay（5）;P2=6;
P0=tab[secon/10];
P2=6;
delay（5）;P2=7;
P0=tab[secon%10];
P2=7;
delay（5）;P2=0;P2=7;
}
voidKEY（）
{
staticucharflag;
if（!
KEY1）
{
delay（10）;
if（!
KEY1）
{
while（!
KEY1）;
flag++;TR0=0;
}
}
if（flag==1）
{
if（!
KEY2）
{
delay（10）;
if（!
KEY2）
{
while（!
KEY2）;
hour++;if（hour==24）hour=0;
display（hour,min,secon）;
}
}
if（!
KEY3）
{
delay（10）;
if（!
KEY3）
{
while（!
KEY3）;
hour--;if（hour==255）hour=23;
display（hour,min,secon）;
}
}
if（!
KEY4）
{
delay（10）;
if（!
KEY4）
{
while（!
KEY4）;
min++;if（min==60）min=0;
}
}
if（!
KEY5）
{
delay（10）;
if（!
KEY5）
{
while（!
KEY5）;
min--;if（min==255）min=59;
}
}
if（!
KEY6）
{
delay（10）;
if（!
KEY6）
{
while（!
KEY6）;secon=0;
}
}
}
if（flag==2）{flag=0;TR0=1;}
}
voidmain（）
{
TMOD=0x01;
TH0=0x3c;//50ms定时
TL0=0xb0;
EA=1;//开总中断
TR0=1;//;;;
ET0=1;//;;;;;
while
（1）
{
display（hour,min,secon）;
KEY（）;
}
}
voidT0_time（）interrupt1
{
staticucharcount;
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
count++;
if（count==20）
{
count=0;
secon++;
if（secon==60）
{
secon=0;min++;
if（min==60）
{
min=0;
hour++;
if（hour==24）
hour=0;
}
}
}
}
升级会员 