基于AVR单片机Mega16的电子时钟设计.pdf_AVRmega161602 - CSDN文库

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基于 AVR 单片机 Mega16 的电子时钟设计

1 引言

数字钟能长期、连续、可靠、稳定地工作；同时还具有体积小，功耗低等特

点，便于携带，使用方便。数字钟是采用数字电路实现对“时、分、秒”数字显

示的计时装置，广泛应用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所，已成为

人们日常生活中不可缺少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器

的广泛应用，使得数字钟的精度远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生

活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。传统 MCS51 系列

单片机的所有数据处理都基于一个累加器，因此累加器与程序存储器、数据存储

器之间的数据转换就成了单片机的瓶颈；在 AVR 单片机中，寄存器由 32 个通用

工作寄存器组成，并且任何一个寄存器都能充当累加器，从而有效避免累加器的

瓶颈效应，提高系统性能。

AVR 系列的单片机不仅具有良好的集成性能，而且都具备在线编程接口，其

中的 Mega 系列还具备 JTAG 仿真和下载功能；含有片内看门狗电路、片内程序

Flash、同步串行接口 SPI；多数 AVR 单片机还内嵌了 A／D 转换器、EEPROM、模

拟比较器、PWM 定时计数器等多种功能；AVR 单片机的 I／O 接口具有很强的驱动

能力，灌人电流可直接驱动继电器、LED 等元件，从而省去驱动电路，节约系统

成本。

2 整体设计思路

利用 Mega16 单片机内部时钟作为时间基准，通过软件编程控制可编程器件

Mega16，实现秒、分、时、日、月、年的控制，最终通过 LCD 液晶显示屏显示结

果。此外还可以实现时间调整、定时等多种实用功能。整个设计分硬件和软件两

大部分。硬件部分采用 Mega16 单片机作为可编程芯片，1602 字符液晶作为信号

显示；软件部分利用 C 语言作为设计语言，对 Mega16 进行编程实现各种功能。

3 硬件设计

硬件设计电路分解为 Mega16 单片机、晶体振荡器和 802／1602 字符液晶显

示 3 个部分，其结构简单，经济实惠。Mega16 单片机内部晶体振荡器的外接电

路。由两个 15 pF 的电容 C7 和 C8、晶体振荡器 Y2（f=7.328 MHz）构成，其电

路如图 1 所示。图中 X1 和 X2 分别接 Mega16 的 12 和 13 两个脉冲控制端，使得

Mega16 的内部脉冲电路为电子时钟和整个系统时钟提供脉冲。

图 1 所示给出了采用 Mega16 单片机外加电源及晶体振荡器构成最小单片机

系统。配合单片机开发的设计、调试和下载，最终将时钟信息从 PB0～PB7 端口

输出到字符液晶显示。

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