电气工程及其自动化专业单片机原理及应用课程设计电子钟课程设计

上传者：郭生江
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上传时间：2015-05-04
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电气工程及其自动化专业单片机原理及应用课程设计电子钟课程设计

单片机原理及应用课程

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指导设计名称：机电工程学院名称：电气工程及其自动化姓名：学号：教师：

2015年01月09日电子钟系统设计

电子钟系统设计

1 引言

随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作,其中电子钟在市场上需求量很大[1]。

电子钟利用单片机的定时器/计数器定时，用LED数码管显示时、分、秒的功能，还具备按键校正功能和设定闹钟、定时闹钟响功能[2]。

2 系统基本组成及工作原理

2.1 系统基本组成

系统通过供电电路开始工作，以时钟电路计时通过LED6位数码管显示出来，通过4*4键盘矩阵来校正时间和闹钟的定时。设置定时闹钟，通过蜂鸣器来报警。系统不但接口设计简单、便于控制,而且具有很好的人机界面,可以通过几个按键对当前的时间进行调整,对闹钟进行随意设置等功能。

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2.2系统工作原理

一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态用七段显示译码器译码，通过七段显示器显示出来。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。

3 系统硬件设计

3.1时钟和复位电路

AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或者陶瓷谐振器一起构成自然振荡器。外接石英晶体及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1，C2虽然没有什么严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30PF和10PF，而如果使用陶瓷振荡器建议选择40PF和10PF。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图示。

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图2 时钟和复位电路

3.2 单片机AT89C52

AT89C51是一个8位单片机，片内ROM全部采用FLASH ROM技术，晶振时钟为12MHz[3]。

AT89C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3。第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第40脚为电源端VCC，接+5V电源，第20引脚为接地端VSS，通常在VCC和VSS引脚之间接0.1μ高频滤波电容[4]。

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图3 AT89C51原理图

3.3 键盘

若要更改时钟初始值（即时钟校准），可先按下矩阵键盘中的0键（第三排第三列），此时时钟会暂停。然后按0-9中的键修改矫正当前值，0-9分别先后对应数字0到9。矫正完后，按下确认（第三排最后一个），时钟可继续工作。若要设置定时时间，可先按下定时（第四排第一个），然后按数字键0-9设置定时时间（设置顺序是由高位到低位的顺序），设置完定时后，按下确认可恢复到正常计时状态定时时间到，蜂鸣器会持续响一分钟报时。若要取消定时，或者蜂鸣器响时想对其关闭，可以按下闹钟停功能键。

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图4 键盘原理图