数字电子钟的设计与制作[1]

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1、数字电子钟的设计与制作论文摘要:本毕业论文基于单片机技术原理，以单片机芯片STC89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作一个多功能数字时钟系统。能够准确显示时间（显示格式为时时：分分：秒秒，24小时制），可随时进行时间调整，具有闹钟时间设置、闹钟开/关、止闹功能以及日历功能。设计以硬件软件化为指导思想，充分发挥单片机功能，大部分功能通过软件编程来实现，电路简单明了，系统稳定性高。同时，该时钟系统还具有功耗小、成本低的特点，具有很强的实用性。由于系统所用元器件较少，单片机所被占用的I/O口不多

2、，因此系统具有一定的可扩展性。关键词：单片机液晶显示日历芯片引言时钟，自从它被发明的那天起，就成为人们生活中必不可少的一种工具，尤其是在现在这个讲究效率的年代，时钟更是在人类生产、生活、学习等多个领域得到广泛的应用。然而随着时间的推移，人们不仅对于时钟精度的要求越来越高，而且对于时钟功能的要求也越来越多，时钟已不仅仅是一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。诸如闹钟功能、日历显示功能、温度测量功能、湿度测量功能、电压测量功能、频率测量功能、过欠压报警功能等。钟表的数字化给人们的生产生活带来了

3、极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。可以说，设计多功能数字时钟的意义已不只在于数字时钟本身，更大的意义在于多功能数字时钟在许多实时控制系统中的应用。在很多实际应用中，只要对数字时钟的程序和硬件电路加以一定的修改，便可以得到实时控制的实用系统，从而应用到实际工作与生产中去。因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。怎样让时钟更好的为我们服

4、务？怎样让时钟更符合实际应用的需求？这就要求人们不断设计出新型时钟，不断设计出适合实际应用的多功能时钟。本毕业设计方案正是根据以上所述并结合日常生活中对时钟功能需求的分析，运用单片机技术，设计出一个适合日常生活需要的多功能数字时钟。此多功能数字时钟除了传统的显示时间功能之外还具日历功能以及定时闹钟功能。1主要模块方案的确定1.1时钟模块方案的比较与确定方案一：采用TTL、CMOS集成电路实现的，其系统方框图如图1所示。数字钟主要由以下几个部分组成：信号源、分频器、十进制计数器、六进制计数器、二进制计数器、BCD—七段显示译

5、码/驱动器、LED(Light-emitting-diode)七段显示数码管、时间校准电路和闹时电路。这是一种纯硬件电路系统，用时序逻辑电路实现时钟功能，用555定时器实现闹钟报时的设定。该电路具有抗干扰强、计算精确，使用元器件种类少等优点，但是这种实现方法可靠性差、控制精度低，灵活性小、线路复杂、安装调试不方便，且不具备对测温信号进行数据处理的功能。要实现测温功能必须再添加处理芯片，系统集成度低。方案二：利用可编程逻辑器件PLD（ProgrammableLogicDevices）实现。可编程逻辑器件PLD具有集成度高、速

6、度快、功耗小、可靠性高等优点。且EDA(ElectronicDesignAutomation)软件的功能和时序仿真功能使得电路的调试变得十分方便。这种方案与前一种相比，可靠性增加，同时可以很好的完成时钟的功能。但是对于温度测量，其不具备对测温数据的处理功能，无法很好的完成扩展功能的要求。同时这种方案只能选用数码管显示，显示的效果不够理想。因此，系统的灵活性不够。方案三：利用单片机内部具有的计数器实现时钟功能。以12MHz晶振为例，通过计算可知，使定时器每50ms产生一次中断，当产生20次中断后秒单元将加一，以此类推，从而实

7、现时、分、秒的走时，并加以显示。虽然这种方法存在由于系统晶振误差、温漂、中断响应时间的不确定性及定时器重新装载时间常数所带来的误差等不足。而且用这种方法实现的时钟在断电的情况下将停止走时，通电后必须再初始化，需要重新调表。但是利用这种方法实现的系统具有一定的可扩展性。由于时钟的实现大部分是由软件的编程来实现的，因此没有前几种方案中来自硬件的束缚。只要对数字时钟的程序和硬件电路加以一定的修改，就可应用到一些实时控制的系统中去。系统的实用意义更大。通过以上三种方案的比较，决定采用方案三。1.2显示模块方案的比较与确定方案一：采

8、用LED数码管进行显示，这种方法具有亮度高、体积小、重量轻且经济耐用等优点，但其显示不够直观、提供信息量少、不易理解且需要外加译码电路，电路连接比较复杂。利用数码管显示通常有以下两种方案：静态显示：所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8位输出