时钟系统设计论文.doc

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—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8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1 AT89C51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1/12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