单片机实现数字钟 - 图文(2)

四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告

前言

时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。

现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。

时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现。二是用专门的时钟芯片实现，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等；

本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机AT89C52芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。

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1.设计原理

1.1 AT89C52单片机结构和原理

1.1.1 复位控制电路原理

复位是单片机的初始化操作，单片机在上电启动运行时，都需要先复位。其作用是使单片机和其他部件都处于一个确定的初始化状态，并从这个工作状态开始工作。但是单片机自身不能自动进行复位，必须使用外部复位电路来实现单片机的复位。单片机的外部复位电路有上电自动复位电路和按键手动复位电路两种。我们采用的是按键手动复位，当复位按键按下后，复位端与VCC电源接通，电容迅速放电，使REST引脚为高电平；当复位键弹起后，VCC电源通过10K欧姆电阻对22uf电容重新充电，REST引脚端出现复位正脉冲。其持续时间取决于RC电路时间常数。复位控制电路图如图2所示：

图2 复位控制电路图

1.1.2 AT89C52单片机功能特性

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes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，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52引脚分布图如图1所示：

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图1 AT89S52引脚分布图

AT89C52主要性能：

★ 与MCS-51单片机产品兼容

★ 8K可反复写（>1000次）Flash ROM ★ 时钟频率0-24MHZ ★ 2个外部中断源 ★ 三级加密位

★ 32个可编程I/O口线 ★ 三个16位定时器/计数器 ★ 六个中断源

★ 可编程UART串行通道 ★ 低功耗空闲和掉电模式 ★ 掉电后中断可唤醒 ★ 2个外部中断源 ★ 掉电标识符

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1.1.3 时钟控制电路原理

单片机的工作是在统一的时钟脉冲控制下进行的，这个时钟脉冲由单片机时钟电路发出，单片机的时钟产生有内部时钟和外部时钟两种，我们采用的是内部时钟方式。此方式是利用芯片内部的振荡器，然后在引脚XTAL1和XTAL2两端接晶体振荡器，就构成了自激的振荡器，发出的脉冲直接送入内部时钟电路。外接晶振时，C4和C5的值通常选择为15PF—33PF之间，电容对频率有微调作用。时钟控制电路图如图3所示：

图3 时钟控制电路图

1.1.4 74HC138片选作用

HC138原理于高性能的存贮译码或要求传输延迟时间短的数据传输系统,在高性能存贮器系统中,用这种译码器可以提高译码系统的效率。将快速赋能电路用于高速存贮器时,译码器的延迟时间和存贮器的赋能时间通常小于存贮器的典型存取时间,这就是说由肖特基钳位的系统译码器所引起的有效系统延迟可以忽略不计，同时打开需要的片选。本文中利用Y6、Y7打开数码管的位码和段码。图4：HC138片选。

图4 HC138片选

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2.总体设计方案

本设计主要由电源电路、复位电路、时钟电路、按键等电路组成。电源电路为系统提供电源，复位电路用于单片机的初始化操作，时钟电路用于是单片机工作在统一的时钟脉冲。再利用编写的程序烧入到芯片当中，刚开始有个初始值，再利用3个按键分别控制时钟的小时，分钟的快慢以及时间年月日的控制，正好起到了校正的作用。如图5所示：

图5 系统设计框图

3.模块电路设计

3.1单片机最小系统设计

最小系统电路图如图6所示：

图6 最小系统设计图

单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1组成?下面介绍下每一个组成部分。

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