多功能数字钟的设计与实现
多功能数字钟-电子设计
多功能数字钟-电子设计
第一步实现多功能数字钟的基本功能，包括显示当前时间和设置定时
功能。
为了实现这一功能，我们需要使用一个定时器，以实现每秒钟更新
一次时间并显示在LCD屏上，同时实现定时功能。
第二步用一个按钮来切换显示当前时间和定时时间。
为了实现这一功能，我们需要在LCD屏上显示当前时间和定时时间，当按钮按下时，可以
改变当前时间和定时时间的显示。
第三步加入计时功能，使用者可以设置一个计时时间，当计时结束时，会有一个提醒和发出报警声。
为了实现这一功能，我们需要使用一个计数器，计算出时间差，当到达设定的计时时间时，发出报警声或者显示一个
提醒。
第四步增加闹钟功能，使用者可以设置一个闹钟时间，当达到闹钟时
间时，会有一个提醒和发出报警声。
为了实现这一功能，我们需要在指定
的时间段内，获取当前时间，通过一个实时检查程序，来实现闹钟功能，
当到达时间时，发出报警声或者显示一个提醒。
第五步加入天气预报功能，使用者可以查询当前城市的天气情况，以
及未来三天的天气预报。
为了实现这一功能，我们需要使用一个API来获
取天气情况，并将获取的信息在LCD屏上显示出来，方便使用者查询。
多功能数字钟电路设计实验报告
多功能数字钟电路设计实验报告实验目的：设计一个多功能数字钟电路，能够显示当前时间，并具备闹钟、秒表和计时等功能。
实验原理：1. 数码管显示：使用4位共阴极数码管进行显示，采用BCD码方式输入。
2. 按键输入：使用按键进行时间的调节和选择功能。
3. 时钟频率：使用晶体振荡器提供系统时钟，通过分频电路控制时钟频率。
实验器材：1. 4位共阴极数码管2. 按键开关3. 74LS90分频器4. 时钟晶体振荡器5. 耐压电容、电阻等元件6. 电路连接线实验步骤：1. 连接电路：根据电路原理图，将数码管、按键开关、74LS90分频器、晶体振荡器等连接起来，注意接线正确。
2. 编写程序：根据实验要求，编写相应的程序，实现时钟、闹钟、秒表和计时等功能。
3. 调试电路：将电路通电并运行程序，观察数码管的显示情况和按键功能是否正常。
4. 测试功能：分别测试多功能数字钟的时钟、闹钟、秒表和计时等功能，确保功能正常。
5. 完善实验报告：根据实验结果和观察情况，完善实验报告，并附上电路原理图、程序代码等。
实验结果：经过调试和测试，多功能数字钟电路能够正常显示时间，并具备时钟、闹钟、秒表和计时功能。
使用按键进行时间调节和功能选择，数码管根据不同功能进行相应的显示。
实验总结：通过本次实验，我掌握了多功能数字钟电路的设计原理和实现方法，并且了解了数码管显示、按键输入、时钟频率控制等相关知识。
实验过程中，我发现电路连接正确性对功能实现起到关键作用，同时合理编写程序也是确保功能正常的重要环节。
通过实验，我对数字电路的设计和实现有了一定的了解，并且培养了动手实践和解决问题的能力。
数电课程设计多功能数字钟的设计与实现
课程设计任务书题目: 多功能数字钟的设计与实现初始条件：本设计既可以使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。
用数码管显示时间计数值。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：1）设计一个数字钟。
要求用六位数码管显示时间，格式为00：00：00。
2）具有60进制和24进制（或12进制）计数功能，秒、分为60进制计数，时为24进制（或12进制）计数。
3）有译码、七段数码显示功能，能显示时、分、秒计时的结果。
4）设计提供连续触发脉冲的脉冲信号发生器，5）具有校时单元、闹钟单元和整点报时单元。
6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《******大学课程设计工作规》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规。
时间安排：1、 2013年 3 月 18 日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、 2013 年 3 月 22日至 2013 年 5 月 10 日，方案选择和电路设计。
3、 2013 年 5 月 25 日至 2013 年 7 月 2 日，电路调试和设计说明书撰写。
4、 2013 年 7 月 5 日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1 引言 (1)1.1 数字钟简介 (1)1.2 EWB简介 (1)2 方案选择 (3)3 系统框图 (4)4 分电路设计 (5)4.1 脉冲产生电路 (5)4.1.1设计要求 (5)4.1.2所需元件 (5)4.1.3元件介绍 (5)4.1.4参数计算 (6)4.1.5电路设计 (7)4.2计数电路 (8)4.2.1秒电路 (8)4.2.2分电路 (9)4.2.3时电路 (11)4.3显示电路 (12)4.3.1所需元件 (12)4.3.2元件介绍 (12)4.3.3原理说明 (12)4.3.4电路设计 (12)4.4整点报时电路 (13)4.4.1设计要求 (13)4.4.2所需元件 (13)4.4.3元件介绍 (13)4.4.4参数计算 (13)4.4.5原理说明 (14)4.4.6电路设计 (14)4.5校时电路 (15)4.5.1设计要求 (15)4.5.2所需元件 (15)4.5.3元件介绍 (15)4.5.4原理说明 (15)4.5.5电路设计 (15)4.6闹钟电路 (16)4.6.1设计要求 (16)4.6.2所需元件 (16)4.6.3元件介绍 (16)4.6.4原理说明 (18)4.6.5电路设计 (18)5总电路图 (19)6心得体会 (20)7元件清单 (21)8参考文献 (23)摘要数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的钟表。
多功能数字钟的设计与制作
邢台职业技术学院多功能数字钟的设计与制作学校邢台职业技术学院系别电气工程系班级电气077班姓名指导教师师宁2010 年 6 月摘要多功能数字钟是在具有基本钟表功能的基础上又增加了定时控制、仿广播电台报时功能、自动报整点时数、触摸报整点时数。
这样的数字钟以其超越的功能越来越被更多的人们所接受。
在设计数字钟时可以采用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等，经过多方面比较后采用多单元电路组成。
这样虽然操作时有很大困难但设计相对清晰易懂，一目了然。
PCB制作还必须在所有设计和制作结束后，首先经过检测没有问题才能焊接器件。
并进行进一步的检测。
保证电路不能在焊接地方出现短接、漏接现象。
错综复杂的接线来回穿梭在电路板上，需要制作者用有超强的细心耐性，和更灵活的办法。
确保质量！在遇到困难时有一个平静的心理，和良好的素质。
在保证了数字钟在正长运行下，其次一个美观的外表更能让更多人喜欢。
本这个原则开始我们的探索之路。
关键词：PCB板译码器计数器校时电路目录1 绪论 (3)1.1概述 (3)1.2设计任务 (4)1.3功能要求 (4)2 电路设计 (6)2.1设计方案 (6)2.2单元电路的设计 (6)2.2.1 主体电路部分 (7)2.2.1.1 振荡电路 (7)2.2.1.2 计数电路 (10)2.2.1.3 校时电路 (14)2.2.1.4 译码与显示电路 (15)2.2.2 扩展功能电路的设计 (17)2.2.2.1 定时控制电路 (17)2.2.2.2 仿广播电台正点报时电路 (19)2.2.2.3 自动报整点时数电路 (19)2.2.2.4 触摸报整点时数电路 (21)3 调试 (22)3.1主体电路部分 (24)4 结论 (27)谢辞 (28)参考文献 (29)附录 (30)第一章绪论1.1 概述中国是世界上最早发明计时仪器的国家。
多功能数字钟设计
port map(clk=>clk1s,clr=>disable,en=>s_mh_en,count=>s_mh);
SET_H: counter
generic map( count_value => 23)
port map(clk=>clk1s,clr=>disable,en=>s_h_en,count=>s_h);
architecture rtl of TIMER is
Begin
定义语句区
End rtl;
功能描述（并发描述语句）
㈠时钟信号生成功能部分
signal clk1s: std_logic; --1s计数时钟
signal cnt: std_logic_vector( 9 downto 0);
signal dy : std_logic; --整点报时控制时钟，50’’、52”、54”、56”、 58” generat_1s_clock: PROCESS (scanclk)
h<=c_h when set = '0' else s_h; hh<=1 when h>=10 and h<20 else
2 when h>=20 else 0; hl<=(h-0) when h<10 else (h-10) when h>=10 and h<20 else (h-20);
㈢闹表计时功能描述
signal s_ml_en , s_mh_en, s_h_en : std_logic; 定义语句区
signal s_mh,: integer range 0 to 5;
signal s_ml: integer range 0 to 9;
电子综合设计多功能数字钟报告
电子综合设计多功能数字钟报告报告内容如下：一、设计目的和原理多功能数字钟是一种能够显示时间，并具有闹钟、计时、倒计时等功能的电子设备。
本设计的目的是通过FPGA实现一个多功能数字钟的功能，以实现时间的显示和闹钟的设置功能。
二、设计方案和实现1.硬件设计方案：本设计使用FPGA作为主控芯片，使用七段数码管作为显示器，通过与FPGA的IO口连接来实现时间的显示功能。
同时，使用按键作为输入进行功能的选择和设置。
2.硬件连接：将FPGA的IO口连接到七段数码管的控制端，通过IO口输出相应的数字信号来控制数码管的亮灭。
将按键连接到FPGA的IO口，通过IO口输入按键的信号。
此外，还需要连接一个晶振电路来提供时钟信号。
3.软件设计方案：本设计使用VHDL语言进行程序设计，通过状态机来实现多功能数字钟的功能。
具体实现包括时间的显示、闹钟的设置和启动、计时和倒计时功能的实现。
通过按键的输入来切换不同的状态，实现不同功能的切换和设置。
4.软件实现具体步骤：(1)定义状态机的状态，包括时间显示、闹钟设置、计时和倒计时等状态。
(2)在时间显示状态下，通过FPGA的IO口输出相应的数字信号来控制七段数码管的亮灭，实现时间的显示。
(3)在闹钟设置状态下，通过按键的输入来设置闹钟时间，并将设置好的时间保存在寄存器中。
(4)在计时和倒计时状态下，通过按键的输入来实现计时和倒计时功能，并通过七段数码管的显示来实时显示计时和倒计时的时间。
以下为本设计的完整程序代码：```vhdl--时钟频率--定义状态signal state : state_type;--定义时钟、按键和数码管信号signal clk : std_logic;signal key : std_logic_vector(1 downto 0);signal seg : std_logic_vector(6 downto 0);--闹钟时间寄存器signal alarm_hour_reg : std_logic_vector(5 downto 0);signal alarm_min_reg : std_logic_vector(5 downto 0);--计时和倒计时寄存器signal count_up_reg : std_logic_vector(23 downto 0); signal count_down_reg : std_logic_vector(23 downto 0); signal count_down_flag : std_logic := '0';beginclock : processbeginwhile true loopclk <= '0';wait for 10 ns;clk <= '1';wait for 10 ns;end loop;end process;key_scan : process(clk)beginif rising_edge(clk) thenkey <= key_scan_func; -- 按键扫描函数end if;end process;fsm : process(clk, key)beginif rising_edge(clk) thencase state isif key = "10" then -- 第一个按键按下state <= set_alarm;elsif key = "01" then -- 第二个按键按下state <= count_up;end if;when set_alarm =>seg <= set_alarm_func; -- 闹钟设置函数if key = "00" then -- 两个按键同时按下elsif key = "01" then -- 第一个按键按下state <= count_up;end if;when count_up =>seg <= count_up_func; -- 计时函数if key = "00" then -- 两个按键同时按下elsif key = "10" then -- 第二个按键按下state <= count_down;count_down_flag <= '1';end if;when count_down =>seg <= count_down_func; -- 倒计时函数if key = "00" then -- 两个按键同时按下count_down_flag <= '0';elsif key = "01" then -- 第一个按键按下state <= count_up;count_down_flag <= '0';end if;end case;end if;end process;--数码管信号和显示模块的连接display : entity work.seg_displayport mapclk => clk,seg => segend architecture;```四、总结与展望通过FPGA实现多功能数字钟的设计，在硬件和软件的配合下，实现了时间的显示和闹钟的设置功能。
多功能数字时钟的设计与制作
目录摘要 (1)引言 (2)一、方案选择 (4)（一）何谓单片机 (4)（二）单片机的选择 (4)（三）设计方案论证 (6)（四)具有整点报时和定时闹钟功能的设计 (7)二、硬件设计 (12)（一）最小系统设计 (12)（二）数字钟的外围电路设计 (13)（三）数字时钟设计方案 (18)图2-10 电路原理图 (18)（四）单元电路设计及分析 (18)三、软件设计 (22)（一）系统流程图： (22)（二）设备与仪器 (23)（三）系统调试与分析 (24)（四）分析结果 (25)总结 (27)致谢 (27)参考文献 (29)本系统的设计电路以凌阳单片机SPCE061A作为控制器。
主要由显示电路, 功能控制电路、传感器电路、电压转换电路、遥控电路五部分。
吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。
本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。
通过多功能数字钟的设计思路，详细叙述了系统硬件、软件的具体实现过程。
论文重点阐述了数字钟硬件中MCU模块、语音模块、时钟模块和相关控制模块等的模块化设计与制作；软件同样采用模块化的设计，包括中断模块、闹钟模块、语音模块、时间调整模块设计，并采用简单流通性强的C语言编写实现。
本设计实现了时间与闹钟的修改功能、语音播报功能、年、月、日和星期的显示功能。
并且通过对比实际的时钟，查找出了误差的来源，确定了调整误差的方法，尽可能的减少误差，使得系统可以达到实际数字钟的允许误差范围内。
关键字：凌阳单片机光耦液晶数字钟单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。
由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。
单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。
多功能数字电子钟的设计与实现
目录1 引言 (4)1.1 多功能电子钟的研究背景和选题意义 (4)2 方案设计与选择: (4)3 整体设计思路 (5)4、主要元件介绍 (7)4.1 AT89C51单片机芯片 (7)4.2 数码管 (7)4.3 7407驱动器 (8)5 电路设计 (9)5.1整体设计 (9)5.2 分块设计 (9)5．2.1 输入模块 (10)5．2.2 输出模块 (10)5．2.3 晶振与复位电路： (11)5.3 整体电路图 (11)6.1程序思路 (13)6.2程序设计步骤 (14)6.3程序的主要模块 (14)6.3.1延迟程序 (14)6.3.2 中断服务子程序： (14)6.3.3 主程序 (16)6.3.4显示程序 (16)6.3.5 闹铃程序和定时程序 (17)6.4程序调试 (17)7 日历功能的实现 (17)8 电子钟设计中遇到的问题及其解决方法 (19)参考文献............................................ 错误!未定义书签。
致谢 (24)声明 (25)摘要：本文所要论述的课题，主要使用以AT89C51芯片作为核心，运用12MHZ晶振与单片机AT89C51相连接，采用动态扫描方式显示作为主要论述中心。
通过使用单片机和在显示电路加上7407驱动电路，以达到实现在6个LED数码管上显示出时间，日期，定时，闹钟四大功能，并通过键位操作，达到日期设定，时间调整，闹钟设定，倒计时的功能。
在实现各个功能的时候数进行相对应的显示，蜂鸣器的启动和键位控制声音停止。
软件部分，本设计主要采用微机汇编语言进行实现，其中分为显示，调时，延迟，闹钟，日起调整等部分。
关键词：多功能电子钟；单片机技术；微机汇编语言；动态扫描技术Design of LED Show Electric Clock Based onMicroprocessorThis design uses a 12 MHZ crystal to connect with the machine AT89C51, takes AT89C51 chips as core. It adopts the dynamic state of the scanning method to show. Using this MCU and 7407 drive electric circuit, we are able to show date, time, fix the time, make bell on 6 LED figures tubes. We can use 6 key to constitute date, adjust time, enact the bell and set the countdown timer. When the electric carrying out each function, the figures tube show the tight function .When the alarm clock and the countdown timer were reached, the voice begins. While 3 or 4 is pressed, the voice stops. The software part is realized by assembler language. It was divided into to show, delay, adjust, make bell, in fixed time, adjust date etc. part. We get the end purpose combining the software and the hardware.Keyword：Electric clock MCU Dynamic state scaning assembler language1 引言1.1 多功能电子钟的研究背景和选题意义时间对于人类的重要意义不言而喻，正如郭沫若老先生曾经说过的一样：时间就是生命，时间就是速度，时间就是力量。
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多功能数字钟的设计与实现
一、实验目的
1．掌握数字钟的设计原理。
2．用微机实验平台实现数字钟。
3．分析比较微机实现的数字钟和其他方法实现的数字钟。
二、实验内容与要求
使用微机实验平台实现数字钟。
1．基本要求如下：
1)24小时制时间显示。
2)可以随时进行时间校对。
3)整点报时。
4)闹钟功能，要求设置起闹时间时，不影响时钟的正常走时。
2．提高要求
1)校时时相应位闪烁。
2)能够设置多个起闹点。
三、实验报告要求
１．设计目的和内容
２．总体设计
３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明
４．软件设计框图及程序清单
５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）
四、系统总体设计
根据设计要求，初步思路如下：
1）计时单元由定时/计数器8253的通道0来实现。
定时采用硬件计数和软件技术相结合的方式，即通过8253产生一定的定时时间，然后再利用软件进行计数，从而实现24小时制定时。
8253定时时间到了之后产生中断信号，8253在中断服务程序中实现时、分、秒的累加。
2）时间显示采用实验平台上的6个LED数码管分别显示时、分、秒，采用动态扫描方式实现。
3）校时和闹铃定时通过键盘电路和单脉冲产生单元来输入。
按键包括校时键、闹钟定时键、加1键和减1键等。
4） 报警声响用蜂鸣器产生，将蜂鸣器接到8255的一个端口，通过输出电平的高低来控制蜂鸣器的发声。
系统硬件设计主要利用微机实验平台上的电路模块。
硬件电路主要由键盘电路、单脉冲产生单元、8253定时计数器、8255并行接口单元、8259中断控制器、LED 显示电路和蜂鸣器电路等等。
系统的硬件电路设计框图如图1所示。
图1 硬件电路框图
五、硬件设计
根据设计思路，硬件电路可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于实验平台上的各个功能模块已经设计好，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。
完整系统的硬件连接如图2所示。
硬件电路由定时模块、按键模块、数码管显示模块和蜂鸣器模块组成。
微机系统
8253
8255 8259
数码管显示
键盘电路
蜂鸣器电路
单脉冲发生
单脉冲发生单元
键盘电路
PA0 8255
PB0
P
Q6
OUT0 8253 GATE0
地址
CS1
译码 CS2
数码管显示模块
IRQ2
8259 I
PC BUS 蜂鸣器
各个模块的详细说明：
1．定时模块
定时模块主要是实现硬件定时1s，由8253的计数器0来实现。
Clk0接实验平台分频电路输出Q6，f＝46875hz。
GATE0接8255的PA0，由8255的PA0输出来控制计数器的起停。
OUT0接8259的IRQ2，定时完成请求中断，进入中断服务程序。
软件在中断服务程序中实现时分秒的累加。
2．LED数码管模块
实验平台上提供一组六个LED数码管。
插孔CS1用于数码管段选的输出选通，插孔CS2用于数码管位选信号的输出选通。
本设计用6个数码管来动态显示时分秒，动态显示的定时时间由软件延时。
3．按键模块
按键模块包括有2个单脉冲发生单元的按键，3个键盘模块的按键。
2个单脉冲发生单元的按键K1，K2分别为校时键和闹钟定时键，采用中断方式。
3个键盘按键A键，B键和C 键分别为加1键，减1键和切换键。
具体的功能定义如下表。
键盘电路和8255的连接见图3所示。
按
键名功能说明
键
K1校时键进入校时状态
K2闹钟定时键进入闹钟定时状态
A键加1键校分或校时的时候使其加1递增
B键减1键校分或校时的时候使其减1递减
C键切换键校分后切换到校时
校时后切换到时钟状态
闹钟设定分值后切换到设定时值
闹钟设定时值后切换到时钟状态
图3 键盘电路和8255的连接图
4．蜂鸣器模块
蜂鸣器模块由蜂鸣器驱动电路和8255组成。
选择一只压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器工作时约需要100mA驱动电流。
蜂鸣器电路如图4所示。
当8255的PB0口输出为高电平时，蜂鸣器产生蜂鸣音，8255输出为低电平时，蜂鸣器不发声。
图4 蜂鸣器电路
六、软件设计
1. 软件设计思路
根据系统的功能，可以将程序分为5个功能模块，包括LED数码管扫描模块、时间计时模块、校时模块、闹钟定时模块和键盘扫描模块。
1)LED数码管扫描模块
在采用动态扫描方式时，要使得LED显示得比较均匀，又有足够的亮度，需要设置适当的扫描频率。
当扫描频率在70Hz左右时，能够产生足够的图形和比较好的效果。
在每一位LED显示后调用一个延时程序。
采用实验平台时，插孔CS1用于数码管段选的输出选通，插孔CS2用于数码管位选信号的输出选通。
在编程时，只需要先输出数据选通相应的位，再输出显示数据。
显示数据输出前要将数据转换为显示代码。
2)时间计时模块
计时是采用硬件计时和软件计时相结合的方法。
硬件定时100ms，产生中断。
8253定时的时间是100ms，clk0的输入时钟f＝46875hz，所以计数初值为124FH。
分别用Hour、Min、Sec来存储时分秒值。
在中断服务程序中，计数到1秒的时间时，Sec加1。
当Sec加到60的时候进一，Min值加1。
当Min等于60时，Hour值加1，Hour值等于24时清零开始下一次循环。
3)校时模块
当校时键按下时，进入校时中断程序。
停止计数器，开始键盘扫描。
当键盘是A键时，校正的相应值为加1，若为B键时，校正的相应值为减1。
C键负责在相应的位之间切换。
具体流程见校时中断程序的流程图。
4)闹铃定时模块
当闹铃定时键按下时，进入闹铃定时中断程序。
开始键盘扫描。
当键盘是A键时，定时的相应值为加1，若为B键时，定时的相应值为减1。
C键负责在相应的位之间切换。
具体流程同校时中断程序流程图。
5)键盘扫描模块
采用的是行反转法来扫描键盘的，调用键盘扫描的程序TESTKEY后，程序中的变量KEY 的值就是按下的键的值，如果KEY为0FFH则表示无键盘输入，为0～15 则按照上往下从左往右的顺序分别代表每一个按键按下的信息。
判断键值进行相应的操作。
2. 程序流程图
1)主程序流程图如图5
图5 主程图流程图
2)计时中断程序流程图如图6
3)校时中断程序流程图如图7
4)闹铃定时中断程序流程图和校时中断程序流程图差不多，只是不需要关闭
启动计数器。
图6 计时中断服务程序流程图
图7 校时中断服务程序流程图。