《时钟系统设计论》word版

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1、时钟系统设计王俊仕（信息工程学院）摘要：本设计是定时闹钟的设计,由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成的一个单片机电子定时闹钟。AT89C51的指令系统和引脚与8051完全兼容,片内有128B 的RAM、32条I/O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等。AT89C51单片机结合七段显示器设计的简易定时闹铃时钟，可以设置现在的时间及显示闹铃时间，若时间到则发出一阵声响，进—步扩充控制电器的启停。关键词：1;AT89C512;蜂鸣器3;数码管1  设计目标 1.1设计目标：时钟设计应用

2、知识：I/O口应用、数码显示、定时/计数器、中断基本要求：设计一时钟系统，。系统具有时钟功能，能准确显示时、分、秒。系统还应具有校正功能：能够修改当前的时间。扩展部分：具备设定闹钟和定时闹钟响功能2设计方案和论证本次设计时钟电路是以AT89C51单片机芯片控制电路，在LED显示器上显示当前的时间，使用字符型LCD显示器显示当前时间。这种单片机芯片比较简单，并且省去了很多复杂的线路，更容易表达和理解，通过按钮来调节电微型控制器时钟电路 数据显示 按键调时 子钟的时、分、秒。并且这次电路我采用了两个按钮控制一个显示的方案，在调节小时/分

3、钟/秒数时，只需要按下对其控制的按钮进行调节就行了，不要普遍所见的需要进入调节界面。同时这次我采用了c语言控制整个时钟的显示，这样通过三个模块:单片机芯片、LED显示屏、按钮控制电路即可达到设计要求。2.1方案选择(1)计时方案方案1：使用内部的可编定定时器利用单片机内部的定时计数器进行中端定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，但程序设计较为复杂。方案2：采用实时时钟芯片实时时钟芯片具备日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次，不需要程序干预。因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专

4、用芯片来实现实时时钟功能。(2)显示方案LED显示有两种方式：动态显示和静态显示。静态显示的优点是程序简单、显示亮度有保证、单片机CPU的开销小，节约CPU的工作时间。但占有I/O口线多，每一个LED都要占有一个I/O口，硬件开销大，电路复杂。需要几个LED就必须占有几个并行口，比较适用于LED数量较少的场合。当然当LED数量较多的时候，可以使用单片机的串行口通过移位寄存器的方式加以解决，但程序编写比较麻烦。 LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需要占有CPU较多的时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。 本

5、系统需要采用8位LED数码管来分别显示时、分、秒，因数码管个数较多，故本系统选择动态显示方式。3硬件设计3.1ATC89C51单片机介绍AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输

6、出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图1所示图1AT89C51单片机的外形及引脚3.2晶振电路图2晶振电路图本设计晶振电路采用12M的晶振。晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。单片机的晶振并不是只能用12M，只要不超过20M就行，在准许的范围内，晶振越大，单片机运行越快，还有用12M的就是好算时间，因为一个机器周期为1/1

7、2时钟周期，所以这样用12M的话，一个时钟周期为12us，那么定时器计一次数就是1us了，电容范围在20-40pF之间，这里连接的是30pF的电容。3.3开关图3开关电路图本次设计共两个个弹簧开关和两个单刀单掷开关，上为时钟和设置闹钟的开关，下为加减校准开关。开关均为高电平有效。图4开关电路图上图分别为分的校准开关和小时的校准开关，本设计利用按键开关来校正时钟显示的数字。当按钮按下时，通过相应的程序来改变时钟显示。3.4显示电路采用液晶显示或数码管显示。由于一般的段式液晶屏，需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性相

8、对较差；对于具有驱动电路和微处理器接口的液晶显示模块（字符或点阵），一般多采用并行接口，对微处理器的接口要求较高，占用资源多。另外，89C2051本身无专门的液晶驱动接口，因此，本时钟采用数码管显示方式。数码管作为一种主动显示器件，具