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基于单片机的时钟设计.doc
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2022-10-19
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基于单片机的时钟设计
基于单片机的时钟设计
摘要:20 世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各
个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能
进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。单片机模块中最常见的是数字钟,数字钟是一种
用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,
且无机械装置有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用.本课题主要研究的是基于单片机的
数字钟设计,采用 AT89C51 单片机作为系统的主控芯片,外接 LED 显示电路,按键电路,晶振电路,
复位电路模块构成一个简单的数字钟。通过按键电路能对时、分、秒分别进行设置和实时调整,
并将结果显示在数码管上。
关键词:数字钟;单片机;数码管
1 引言
在单片机技术日趋成熟的今天,其灵活的硬件电路和软件电路的设计,让单片机得到广泛
的应用,几乎是从小的电子产品,到大的工业控制,单片机都起到了举足轻重的作用。单片机
小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件的一个缩影,可谓是“麻雀虽小,肝胆俱全",单片机的
学习和研究是对微机系统学习和研究的简捷途径。基于单片机的定时和控制装置在许多行业有
着广泛的应用,而数字钟是其中最基本的,也是最具有代表性的一个例子[1],用数字电路实
现对时分、
秒数字显示的计时装置。因为机具有体积小、功耗低、功能强、性价比高、易于推广应用的优
点,在自动化装置、智能仪器表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用
[2],因此具有很大的研究价值。
2 单片机介绍
基于单片机的时钟设计
单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处能力的中央处理
器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中系统、定时器/计时器等功能(可能
还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上
构成的一个小而完善的计算机系统[3]。由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺
[4],使其具有很多显著的特点,因而在各个领域都得到了迅猛的发展。单片机主要有如下特点
[5(1)性价比高;(2)集成度高、体积小、可靠性强。机把各功能部件集成在一块芯片上,内
部采用总线结构,减少了各芯片之间连线,大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力.另外,其
体积小,对于强磁场环境易于采取屏蔽措施,适合在恶劣环境下工作;(3)控制功能强;(4)功
耗小、电压低、便于生产的携式产品。;(5)外部总线采用串行总线连接,以此缩小了体积;(6)
单片机的系统扩展和系统配置典型、规范,容易构成各种规模的应用系统。
3 数字钟硬件设计
3。1 系统方案的确定
硬件电路是一个系统的重要部分,在本次设计中主要是以 AT89C51 为核心控制器,外加一
些控制电路来实现数字钟的基本功能.单片机芯片作为控制系统的核心部件,它除了具备微机
CPU 的数值计算功能外,还具有灵活强大的控制功能,以便实时检测系统的输入量、控制系统的
输出量,实现自动控制[6],外围控制电路主要包括晶振电路模块、复位电路模块、按键电路
模块以及数码管显示电路模块,通过这些控制电路的连接构成完整的电路,其结构框图如图 1
所示。
基于单片机的时钟设计
3.2 功能分析
1.准确计时,以数字形式显示时、分、秒的时间;2。 小时的计时为 24 小时制分和秒的计
时要求为 60 进位;3. 八位数码管显示 HH—MM—SS(时分秒),按键“模式键"依次选择调整“时
",“分”,“秒”,按键“加键”依次加 1,按键“减键”依次减 1 ;4.晶振电路起到减小误差,
提高精确度的作用;5.复位电路是对单片机的初始化操作。
3。3 数字钟设计原理
数字钟的实现一般有两种方法:其一是直接用单片机的定时计数器产生固定时间,这种方法
的优点是可以省去一些外围的芯片,其缺点是只能适用于一些要求不是十分精确、不作长期保
留的场合;而对于要求较高的场合,则必须选用专用的芯片[7],本设计采用的是第一种方法。
直接用单片机的定时计数器产生固定时间,这种方法的工作原理是利用单片机芯片的定时器
产生固定时间,模拟时钟的时、分、秒。基于这一原理构成的数钟系统主要由以下几部分组成:
89C51 单片机控制器电路,按键开关电路,8 位数码管显示电路,复位电路,晶振电路五部分构
成.其工作原理电路图如图 2 所示。
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