基于AT89C51的数字电子钟设计与实现

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本文档详细介绍了数字电子钟的设计过程,包括功能实现、设计方案和具体技术选型。首先,数字钟的主要功能包括实时显示时、分、秒,具备调整时间和启动复位控制,以LED数码管显示,确保精度和稳定性。设计要求明确,如清晰易读的显示、稳定的运行性能。 实现形式多样,文中列举了三种方案: 1. NE555时基电路:利用555定时器产生精确的秒脉冲,作为电子时钟的基础,通过调整电路参数实现精确计时。 2. 石英钟专用芯片:如STP5512F等,这类芯片具有高精度和简单实现的特点,通过外部晶振和特定引脚实现计时。 3. 基于单片机:如AT89C51,利用其内置的定时器和计数器功能,以及智能化特性,可以实现更复杂的功能,如自动调整时间和多种交互。 在设计中,选择了AT89C51单片机作为核心,因其具有Flash存储、静态时钟、兼容性好、成本效益高、接口丰富等优点。显示部分采用了LED数码管,因为其亮度高、成本低且易于集成。此外,文章还提到了单片机的结构,如控制器、存储器、并行I/O口、时钟电路与时序等,这些都是构建数字钟不可或缺的部分。 硬件设计部分包括了最小系统设计、LED显示电路、键盘控制电路以及总电路图的绘制。软件设计则包括系统流程图和实际的程序编写,确保了整个系统的功能实现和稳定性。最后,文章还介绍了系统调试和作者的心得体会,以及参考文献,展示了设计的完整性和深入理解。 这篇文档不仅涵盖了数字电子钟的硬件和软件设计,还涉及到了单片机的选择及其在数字钟中的应用,是一篇实用的电子工程设计教程。
2023-02-27 上传
(电子技术课程) 设计说明书 " " " 数字电子时钟 " 起止日期: 2016 年 11月23日 至 2016年 11月 27 日 "学生姓名 " " "班级 " " "学号 " " "成绩 " " "指导教师(签字) " " 交通工程学院(部) 2016年 11月 29日 数字电子钟 设计一个数字电子钟,具体要求: 1、以24小时为一个计数周期;具有"时"、"分"、"秒"数字数码管显示电路; 2、 具有校时功能; 3、 整点前10秒,数字钟会自动报时,以示提醒; 4、设计+5V直流电源。(设计220V输入,+5V输出) 5、启动电路。 6、 用PROTEUS画出电路原理图仿真成功再用数字电子技术实验箱验证。; 设计步骤及内容: 一、首先对本次设计所需要用到的器件的引脚及功能进行详细的了解 1、555定时器 "1"脚为公共接地端GND;"8"脚为正电源电压VCC;"2"脚是触发端;"4"脚为复位输出端 ; "7"脚为放电端;"6"脚位阈值端;"5"脚为控制电压输入端;"3"脚是输出端。 2 、74LS163 CEP、CET:计数使能输入端,高电平有效;CLK:时钟脉冲,上升沿触发; MR:清零端,低电平有效;LOAD:并行置数使能端,低电平有效;RCO:进位信号输出端 ; D[0:3]:并行二进制数据输入端;Q[3:0]:计数状态输出端。 二、实验步骤 1、连接555定时器,产生1Hz方波。 首先将555定时器按照如图所示的接法连接起来,并根据555定时器电容充放电时间的计 算确定各元件的取值。 电容充电时间T=0.7(R1+R2)C1 为使555定时器输入1Hz的方波,经计算各元件的取值为 R1=43K,R2=51K,C1=10u F ,C2=0.01u F。 3脚作为时钟脉冲的输出连接到各个计数器的CLK。 2、时钟电路的连接 本次设计使用的是74LS163芯片,因为它是16进制计数器,所以需要在控制端加上适当的 门电路使其构成十进制计数器,将计数器按照如图所示的方式连接起来。 a、秒各位 将输出端的Q3、Q1用与门(74LS08)连接起来并输入到清零端MR,其目的是为了构成十 进制,当计数器计数到9时,与门U1打开,经过非门U1A输出低电平使得MR在下一个脉冲 上升沿时清零。 b、秒十位 与秒各位不同的是,秒十位的使能端是由各位Q3、Q1相与的电平控制的,秒十位的进位 的条件是当各位为9时,在下一个脉冲的上升沿来临时进位。秒十位的清零需要等到个位 为9且十位为5时,U2与U3经过U4输出高电平再经过U3A输出低电平,是的MR在下一个脉冲 上升沿是清零。 c、分个位 分各位的构成原理与秒个位相似,不同的是控制端上的门电路换成了与非门U4(为了使之 后方便连接门电路),分个位的使能信号由U3输入,清零条件为分个位为9,秒为59时清 零,清零信号由U5A输出的低电平提供。 d、分十位 分十位的构成原理与秒十位相似,使能信号由U4输出的高电平提供,清零条件为分为59 ,秒为59,清零信号由U7A输出的低电平提供。 e、时 时个位的使能信号由U7提供,时十位的使能信号由U9提供。时个位有两个清零信号,一 个是当它自身为9时,等到下一个时钟脉冲的上升沿时清零,另一个是当十位为2,个位 为3时,十位和个位同时清零。用与非门U12将个位Q2和十位Q1相连,再将两个清零信号 相与,实现清零工作。 完整的时钟电路如下图所示 3、校准电路 校准电路连线图如图所示,当开关打在右边时,U14B关闭不工作,U14C送出一个高电平 信号,等到秒对分的进位信号来临时和进位信号通过U15A送出一个低电平,使得U15B打 开,又因为U15B接入了分个位的使能端,所以相当于开关打在右边时校准电路成为分个 位的使能信号进位信号;开关打在左边时,U14C关闭不工作,U14B送出一个高电平信号 ,然后与秒脉冲信号通过U14D送出一个低电平接入分个位的使能端,所以相当于开关打 在左边时,分个位接收了一个秒脉冲信号,使得它能像秒钟一样计时并且能向十位进位 ,就相当于校准功能,当分钟跳到你想要的时间时把开关打到右边(此时时钟电路照常 工作)从你调整好的时间继续计数,达到校准的目的。(时的校准电路与分的校准电路 一样) 但是直接把校准电路这样连入时钟电路会出现一些问题,就是在校准的时候分会出现16 进制,所以就需要在电路中加入反馈,将它控制到10进制,具体的反馈连接方式如图所 示(不能接在MR端,不然会使电路出现问题) 时钟电路与校准电路如图所示 将开关打到左边进行校准: 完成之后将开关打到右边继续计数: 4、报时电路 报时电路使用的是74HC30芯片,它是一个8输入与非门芯片,只有当所有输入都为1时输 出为0,使得喇叭能够正常工作(喇叭一端接高电平一端接低电平),因为