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1. 系统基本设计思路
此设计是在数码管上显示秒,电路包括单片机及显示驱动电路。单片机通过输出各种电脉冲
信号开驱动控制各部分正常工作。
系统工作过程:时间的主要处理过程是在 CPU 中完成的。CPU 会随时对时间进行读取数据的
操作。在读取了相应的寄存器的值后,CPU 将读取的值进行处理,再通过 I/O 口把数据显示在数
码管上。
2. 单元电路方案论证
根据设计要求,本系统主要由控制器模块、显示模块构成。为较好的实现各模块的功能,我
们分别设计了以下几种方案并分别进行了论证。
2.1 控制器模块
方案 1:采用 51 系列作为系统控制器
单片机算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。
由于其功耗低、体积较小、技术成熟和成本低等优点,在各个领域应用广泛。而且抗干扰性能好。
方案 2:采用凌阳系列单片机为系统的控制器
凌阳系列单片机可以实现各种复杂的逻辑功能,模块大,密度高,它将所有器件集成在一块
芯片上,减少了体积,提高了稳定性。凌阳系列单片机提高了系统的处理速度,适合作为大规模
实时系统的控制核心。
因 51 单片机价格比凌阳系列低得多,且本设计不需要很高的处理速度,从经济和方便使用
角度考虑,本设计选择了方案 1。
2.2 计时模块
数字时钟是本设计的最主要的部分。根据需要,可利用两种方案实现。
方案一:本方案采用 Dallas 公司的专用时钟芯片 DS12C887。该芯片内部采用石英晶体振荡
器,其芯片精度不大于 10ms/年,且具有完备的时钟闹钟功能,因此,可直接对其以用于显示或
设置,使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工
作,芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时,系统自动转换到内部锂电池供电系统。
而且即使系统不上电,程序不执行时,锂电池也能保证芯片的正常运行,以备随时提供正确的时
间。
方案二:本方案完全用软件实现数字时钟。原理为:在单片机内部存储器设三个字节分别存
放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现 1 秒定时中断,每产生一次中断,存储器
内相应的秒值加 1;若秒值达到 60,则将其清零,并将相应的分字节值加 1;若分值达到 60,则
清零分字节,并将时字节值加 1;若时值达到 24,则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的
特点。但由于每次执行程序时,定时器都要重新赋初值,所以该时钟精度不高。而且,由于是软
件实现,当单片机不上电,程序不执行时,时钟将不工作。
基于硬件电路的考虑,本设计采用方案二完成数字时钟的功能。
2.3 显示模块
方案 1:采用 LED 数码管
显示用 LED 数码管。虽然显示的内容有限,但是也可以显示数字和几个英文字母,在此设计
中已经足够了,并且价格比液晶字符式要低的多,为了降低设计制作的成本,在此设计中我们选
用 LED 数码管显示。