电子设计——时钟.doc

设计题目 数字电子钟 2、设计内容和要求： 1．准确的及时，具有分秒数显示。 2．具有校时功能。 3.选作：闹钟和整点报时的功能。 3、设计目的 （1）实现用单片机做时钟的功能； （2）掌握译码器显示电路的应用； （3）熟悉集成芯片的内部结构及应用； （4）掌握数字电子钟的组成与工作原理； （5）掌握实际电路的设计和调试能力。 （6）能正确的使用51单片机、数码管、1302、以及正确的选用各种的电源芯片，实现所需的软硬件功能。 4、设计原理 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路，一般由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路等单元组成。译码显示电路将“时、分、秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码，通过六位LED显示器显示出来。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，去触发音频发生器实现报时。校时电路是对“时、分”显示数字进行校正和调整。其数字电子钟系统框图如图1所示。 软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。当然其中也可用1302时钟芯片来实现时钟的准确及时功能，该方法的优点在于计时的准确性和在数码管单片机断电的情况下任然具有计时的功能。 数字钟结构框 5 、仿真 本次电路在设计构思完成后，采用的是protues7.8版本进行仿真，Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具Protues可提供的调试手段 Protues提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试这些测试信号包括模拟信号和数字信号 TTL晶体振荡器电路 6.2电源电路 在整个电路环境中都必须有一个稳定的电源环境，因此需要采用一定的降压稳压电路，因此在电路中设计了两个电源环境，一个是5V的电源用于给单片机和数码管等供电，还有一个是3v的电源环境用于给时钟芯片1302供电。 由于单片机对电源的要求比较高，因此我们采用LM2940实现首先得降压功能，将电源电压降至5V。LM2940是串联线性输出的，稳定性很强，不过就是功耗比较大一点。 （2）由于电路中还用到有时钟芯片1302，因此需要一个电源能够给其提供一个3v的电源，我在电路中采用一个ASM1117是电压由上面的5V再降压，不过1117是3.3V的稳压芯片，所以在后面还需要用一个IN4007的二极管实行降压作用。这样就完成了电源的设计 5V和3v降压稳压电路电路 6.3控制部分 ——单片机电路 作为整个电路的核心部分就是单片机了，它起到核心的控制作用，AT89S52是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，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8051指令系统及引脚。AT89S51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 整个单片机的接口电路如图： 6.4复位电路 复位电路主要由按键，型号为10UF的电解电容， 10K的电阻，S1接芯片的相应引脚RST，当开关按下时引脚RST为高电平1，断开时引脚为低电平0。达到单片机复位的目的。 复位电路 6.5整点报时电路 根据要求，数字钟应该具有整点报时装置。报时器选蜂鸣器为电声器件，蜂鸣器是一种压电电声器件，当其两端加上一个达到其额定电压要求的直流电压时就会发出鸣叫声。电路如图所示，电路应在整点开始报时，即当时间在59分59秒期间时，报时电路产生控制信号。蜂鸣器发声以达到闹铃的效果。并且还可以用它来检验按键的好坏。 6.6程序下载接口电路 如图所示，由AT89S52 ISP构成的两排十针下载口，板图上有一个小方框，为1号引角；下载线的凸口为正方向，凸口的左侧边的第一个插孔为1号引角。 6.7数码管显示电路 利用三极管和数码管作为主要的器件，设计时钟的显示电