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现代电子技术
综合实训
实训报告
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实训地点:
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一、前言:
近些年,人们对数字钟的要求越来越高,传统的时钟已不能满
足人们的需求。多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质
的变化,如电子闹钟、数字闹钟等。单片机在多功能数字钟中的应
用已是非常普遍,人们对数字钟的功能及工作顺序都非常熟悉,但
是却很少知道它的内部结构及工作原理。由单片机作为数字钟的核
心控制器,可以通过它的时钟信号进行计时,实现数字钟的各种功
能,将其时间数据经单片机输出,利用显示器显示出来。通过键盘
可以进行定时、校时。输出设备显示器可以为液晶显示器或数码管。
本次设计以 AT89S52 芯片为核心,辅以必要的外围电路,设计
了一个简易的电子时钟,它由 5V 直流电源供电。在硬件方面,除了
CPU 外,使用 CD4511 驱动六个 7 段 LED 数码管来进行显示,LED
采用的是动态扫描显示,使用三极管 9015 进行驱动。通过 LED 能
够比较准确地显示时间。四个简单的按键实现对时间的调整。软件
方面采用 C 语言编程。整个电子时钟系统计时比较准确并且方便实
用。
二、需求分析
单片机自 20 世纪 70 年代问世以来,以其极高的性能价格比,
受到人们的重视和关注应用很广、发展很快、单片机体积小、重量
轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性
好、开发较为容易。由于具有上述优点,在我国,单片机已广泛的
应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电
1
力电子、机电一体化设备等各个方面,而 51 单片机是各单片机中最
为典型的和最有代表性的一种。这次设计通过对它的学习、应用,
以 AT89S52 芯片为核心,加以辅助电路,设计了一个简易的电子时
钟,它由直流电源供电,通过数码管能够准确显示时间。
2.1 设计要求:
1. 以 AT89S52 单片机为核心设计一个时钟控制器。
2. 时钟控制器由+5V 直流电源供电。
3. 通过六只 7 段数码管准确地显示时间。
4. 通过 CD4511 驱动数码管显示。
5. 通过按键能够方便的调节时间。
2.2 方案比较
2.2.1 定时
方案一:硬件方法,定时采用专用的时钟芯片如 DS12887,
定时较准,但增加了设计成本。
方案二:软件方法,利用单片机自身的定时计数功能,设计
简单,容易实现并且比较稳定。本设计采用方案二。
2.2.2 显示
方案一:采用 7 段 LED 数码管。LED 数码管使用 LED 模组
作为背光源,具有耗电低、配置灵活、线路简单、安装方便、耐
转动、价格低廉且寿命长等优点。
方案二:采用 LCD 数码管。LCD 数码管使用“CCFL(冷阴
极荧光管)”作为背光源,CCFL 灯管的发热量大,耗电高,老化
2
较快,LCD 发光不稳定均匀、功耗大,含有害化学物质等但价
格相对便宜。
LED 在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面,都更具
优势。LED 与 LCD 的功耗比大约为 1:10,而且更高的刷新速率
使得 LED 在视频方面有更好的性能表现,可提供宽达 160°的视
角,故采用方案一。
2.2.3 数码管驱动
方案一:选用 CD4511 译码驱动芯片。CD4511 能够提供较
大的上拉电流,可直接驱动数码管。
方案二:利用单片机本身的上拉电阻,虽然外围电路简单,
但灌电流和数码管驱动电流不可兼得,即流过数码管电流满足要
求,则灌电流会超出单片机的承受极限;灌电流在单片机允许范
围内,则流过数码管电流过小。故该方案驱动能力较弱。
为使数码管足够亮,选方案一。
三、器件工作原理
3.1 AT89S52 主要的性能参数
● 8K 字节可擦写 1000 次的在线可编程 ISP 闪存
● 4.0V 到 5.5V 的工作电源范围
● 全静态工作:0Hz ~ 24MHz
● 3 级程序存储器加密
● 256 字节内部 RAM
● 32 条可编程 I/O 线
● 3 个 16 位定时器/计数器
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● 8 个中断源
● UART 串行通道
● 低功耗空闲方式和掉电方式
● 通过中断终止掉电方式
● 看门狗定时器
● 双数据指针
● 灵活的在线编程(字节和页模式)
3.2 AT89S52 引脚说明
51 系列单片机 89s52 采用 40Pin 封装的双列直接 DIP 结构。
上图是它的引脚配置:40 个引脚中,正电源和地线两根,外置石
英振荡器的时钟线两根,4 组 8 位共 32 个 I/O 口,中断口线与
P3 口线复用。
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jinghao1015
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