CD4511及数码管结合显示电路

现代电子技术

综合实训

实训报告

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一、前言：

近些年，人们对数字钟的要求愈来愈高，传统的时钟已不能知足人们的需求。多功能数字钟不管在性能仍是在样式上都发生了质的转变，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超级普遍，人们对数字钟的功能及工作顺序都超级熟悉，可是却很少明白它的内部结构及工作原理。由单片机作为数字钟的核心操纵器，能够通过它的时钟信号进行计时，实现数字钟的各类功能，将其时刻数据经单片机输出，利用显示器显示出来。通过键盘能够进行按时、校时。输出设备显示器能够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CPU 外，利用CD4511驱动六个7段LED数码管来进行显示，LED采纳的是动态扫描显示，利用三极管9015进行驱动。通过LED能够比较准确地显示时刻。四个简单的按键实现对时刻的调整。软件方面采纳C 语言编程。整个电子时钟系统计时比较准确而且方便有效。

二、需求分析

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价钱比，受到人们的重视和关注应用很广、进展专门快、单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价钱低廉、靠得住性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优势，在我国，单片机已普遍的应用在工业自动化操纵、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等方方面面，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刻。

设计要求：

1.以AT89S52单片机为核心设计一个时钟操纵器。

2.时钟操纵器由+5V直流电源供电。

3.通过六只7段数码管准确地显示时刻。

4.通过CD4511驱动数码管显示。

5.通过按键能够方便的调剂时刻。

方案比较

按时

方案一：硬件方式，按时采纳专用的时钟芯片如DS12887，按时较准，但增加了设计本钱。

方案二：软件方式，利用单片机自身的按时计数功能，设计简单，容易实现而且比较稳固。本设计采纳方案二。

显示

方案一：采纳7段LED数码管。LED数码管利用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、价钱低廉且寿命长等优势。

方案二：采纳LCD数码管。LCD数码管利用“CCFL（冷阴极荧光管）”作为背光源，CCFL灯管的发烧量大，耗电高，老化较快，LCD发光不稳固均匀、功耗大，含有害化学物质等但价钱相对廉价。

LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速度等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为1:10，而且更高的刷新速度使得LED在视频方面有更好的性能表现，可提供宽达160°的视角，故采纳方案一。

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，尽管外围电路简单，但灌电流和数码管驱动电流不可兼得，即流过数码管电流知足要求，那么灌电流会超出单片机的经受极限；灌电流在单片机许诺范围内，那么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

AT89S52要紧的性能参数

●8K字节可擦写1000次的在线可编程ISP 闪存

●到的工作电源范围

●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位按时器/计数器

● 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

●看门狗按时器

●双数据指针

●灵活的在线编程（字节和页模式）

AT89S52引脚说明

51系列单片机89s52采纳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。

引脚的功能：

电源引脚：Vcc40脚正电源脚，工作电压为5V。GND20脚接地端。

外接晶体引脚:XTAL2 18脚,XTAL1 19脚。

复位:RST9脚。

输入输出(I/O)引脚:

39脚-32脚为输入输出脚，称为P0口，是一个8位漏极开路型双向I/O口。内部不带上拉电阻，当外接上拉电阻时，P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载电路。通常在利历时外接上拉电阻，用来驱动多个数码管。在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线，不需要外接上拉电阻。

1脚-8脚为输入输出脚，称为P1口，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/0口。P1口能驱动4个LSTTL负载。通常在利历时外不需要外接上拉电阻，就能够够直接驱动发光二极管。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。

21脚-28脚为输入输出脚，称为P2口，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口能驱动4个LSTTL负载。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和操纵信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间可不能改变。

10脚-17脚为输入输出脚，称为P3口，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口能驱动4个LSTTL负载，这8个引脚还用于专门的第二功能。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到