数字电子时钟论文

数字电子时钟论文内容摘要：

源工作正常。 此时一个稳定输出 5V的电源已经设计好，对于本设计它完全能够满足单片机及集成块所需电源的要求。 晶振电路 图 晶振连接的内部、外部方式图 如图 所示， XTAL1 是片内振荡器的反相放大器输入端， XTAL2 则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到 XTAL1，而 XTAL2 悬空。 内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为 12MHz，时钟频率就为 6MHz。 晶振的频率可以在 1MHz24MHz 内选择。 电容取30PF 左右。 系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。 AT89 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。 引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。 外接晶体谐振器以及电容 C1 和 C2 构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。 对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。 因此，此系统电路的晶体振荡器的值为 12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为 22μ F。 在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。 河南农业大学理学院本科毕业论文 6 复位 电路 在振荡器运行时，有两个机器周期（ 24 个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平， 51 芯片便循环复位。 复位后 P0－ P3 口均置 1 引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器 SFR全部清零。 当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为 ROM的 00H处开始运行程序。 复位是由外部的复位电路来实现的。 片内复位电路是复位引脚 RST 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的 S5P2，由复位电路采样一次。 复位电路通常采用上电自动复位和按钮 复位两种方式，此电路系统采用的是按钮复位电路。 引脚 EA 设置 EA是外部寄存器选择位，低电平有效， EA=1，程序从内部 ROM启动， EA=0，程序则从外挂的 ROM芯片启动。 LED 显示电路 设计 显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺，单片机应用系统中常用的显示器有： 发光二极管 LED 显示器、液晶 LCD 显示器、 CRT 显示器等。 LED显示器是现在最常用的显示器之一，如 图 所示。 图 LED 显示器的符号图 河南农业大学理学院本科毕业论文 7 发光二极管（ LED）由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式 LED 显示器件（半导体显示器）。 分段式显示器（ LED 数码管）由 7 条线段围成 8 字型，每一段包含一个发光二极管。 外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。 只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。 LED 数码管有共阳、共阴之分。 图 是共阳式、共阴式 LED 数码管的原理图和符号。 图 共阳式、共阴式 LED 数码管的原理图和数码管的符号图 显示电路显示模块需要实时显示当前的时间 ,即时、分、 秒，因此需要 6 个数码管，另需两个数码管来显示横。 LED 显示器的显示控制方式按驱动方式可分成静态显示方式和动态显示方式两种。 对于多位 LED 显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示。 本方案 采用动态显示方式显示时间，时的十位和个位分别显示在第一个和第二个数码管，分的十位和个位分别显示在第四个和第五个数码管，秒的十位和个位分别显示在第七个和第八个数码管，其余数码管显示横线。 数码管使用注意事项说明： （ 1） 数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角； （ 2） 焊接温度： 260 度；焊接时间： 5s； （ 3） 表面有保护膜的 产品 ,可以在使用前撕下来。 同时采用 74LS245 锁存器芯片驱动数码管， 74LS245 锁存器芯片有放大电流的作用，为数码管提供足够大的驱动电流。 河南农业大学理学院本科毕业论文 8 外围 控制电路 设计 外围控制电路包括校时，闹钟，秒表电路， 如图 所示， 下面分别说明下。 图 按键电路 按键电路需要消抖，原理如下：当用手按下一个键时，如图 所示，往往按键在闭合位置和断开位置之间跳几下才稳定到闭合状态的情况；在释放一个键时，也回会出现类似的情况。 这就是抖动。 抖动的持续时间随键盘 材料和操作员而异，不过通常总是不大于 10ms。 很容易想到，抖动问题不解决就会引起对闭合键的识别。 用软件方法可以很容易地解决抖动问题，这就是通过延迟 10ms来等待抖动消失，这之后，再读入键盘码。 图 按键抖动信号波形 其次，按键电路的三个按键分别链接到 P1 的 3 个端口上， 本方案采 用查询的方法检测是否有按键按下。 键按下 前沿抖动 后沿抖动 闭合 稳定 河南农业大学理学院本科毕业论文 9 校对时间用三个按键来实现。 按调时来调节小时的时间，按调分来调节分针的时间，按清零来复位时钟。 闹钟电路 闹钟电路采用外部中断 1 的触发方式，一端接 ,另一端接地。 同时 喇叭需要接到 P1 端口的某一位（本方案采用 端口）。 当接到中断响应时， 执行中断服务函数， 端口输出高电压，触发 闹钟。 秒表电路 同闹钟电路原理， 一端接到 端口 ， 另一端接地 ，采用外部中断 0 触发方式。 当接到中断响应时，执行中断服务函数，秒表开始工作。 河南农业大学理学院本科毕业论文 10 4 数字 时钟 的软件设计 系统的软件设计也是工具系统功能的设计。 单片机软件的设计主要包括执行软件（完成各种实质性功能）的设计和监控软 件的设计。 单片机的软件设计通常要考虑以下几个方面的问题： （ 1）根据软件功能要求，将系统软件划分为若干个相对独立的部分，设计出合理的总体结构，使软件开发清晰、简洁和流程合理； （ 2）培养良好的编程风格，如考虑结构化程序设计、实行模块化、子程序化。 既便于调试、链接，又便于移植和修改； （ 3）建立正确的数学模型，通过仿真提高系统的性能，并选取合适的参数； （ 4）绘制程序流程图； （ 5）合理分配系统资源 ； （ 6）为程序加入注释，提高可读性，实施软件工程； （ 7）注意软件的抗干扰设计，提高系统的可靠性。 数 字钟的原理图 用 PROTUES 软件，根据要求画出数字电子钟的原理图如 图 所示。 图 数字钟的原理图 数字电子钟是一个将“ 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，另外还有校时功能。 因此，一个基本的数字钟电路主要河南农业大学理学院本科毕业论文 11 由显示器“时”，“分”，“秒”和单片机，还有校时电路组成。 8 个数码管的段选接到单片机的 P0 口，位选接到单片机的 P2 口。 数码管按照数码管动态显示的工作原理工作，将标准秒信号送入“ 秒单元”，“秒单元”采用 60 进制计数器，每累计 60 秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分单元”的时钟脉冲。 “分单元”也采用 60 进制计数器，每累计 60 分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时单元”。 “时单元”采用 24 进制计时器，可实现对一天 24 小时的累计。 显示电路将“时”、“分”、“秒”通过七段显示器显示出来。 校时电路 用三个按键来实现。 按调时来调节小时的时间，按调分来调节分针的时间，按清零来复位时钟。 闹钟采用一个按键，中断 1 中设立 s 状态标志变量，未按下时 s=0，闹钟取消。 第一次按下触发中断 1使 s=1，进入设定闹钟状态，第二次按下触发中断1 使 s=2，闹钟工作，时间与设定时刻一致时，闹钟响 (一分钟后自动关闭，可手动关闭 )。 s 状态切换（ 0》 1》 2》 0）通过外部中断 1 实现。 同理秒表也采用按键加外部中断 0 的方式，设立 秒表 状态 标志变量 k,（ 0》 1》 2》 0）通过外部中断 0 实现。 0 秒表关； 1 秒表从零计时； 2 秒表停，显示计时时间。