基于51单片机数字时钟设计

单片机系统

设计与制作论文

2020年6月21日

单片机数字时钟

【摘要】

数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显

示时、分、秒，根据数码管动态显示原理来进行显示，用晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。

关键词：单片机数字时钟仿真模块

引言

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS

化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

1.1数字时钟的核心

数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所，已成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体与振荡器的广泛应用，使得数字钟的精

度远远超过老式钟表。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、通断动力设备以及各种定时

电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟 及扩大其应用，有若非常现实的意义。

本次做的数字钟是以单片机(STC12C2052AD )为核心，结合相关的元器件 (LED 数码显示器、驱动器 DS1302、74HC595集成电路等)

1.1.1 单片机(STC12C2052AD )简介

STC12C2052AD 单片机(图1)是单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/

低功耗、抗干扰的新时代8051单片机。单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存 储器(Flash)数据存储器(SRAM)定时/计数器、UART 串口、I/O 接口、高速A/D 转换、SPI 接口、PCA 、看门狗及片内 具体管脚分布图(见图2)。

1.1.2 DS1302芯片简介

采用双电源供电(主电源和备用电源)，可设置备用电源充电方式，提供了 对后背电源进行涓细电流充电的能力。

DS1302的外部引脚分配如图1所示及内

部结构如图2所示。DS1302可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的 数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。

这种记录对长时间的

连续测控系统结果的分析及对异常数据出现的原因的查找具有重要意义。

传统的

数据记录方式是隔时采样或定时采样， 没有具体的时间记录，因此，只能记录数 据而无法准确记录其出现的时间；若采用单片机计时，一方面需要采用计数器， 占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且, 某些测控系统可能不允许。但是，如果在系统中采用时钟芯片 DS1302,贝唯很

好地解决这个问题。

R/C 振荡器和外部晶体振荡电路等模块。

U7 RST

vcc

ADC7/SCL1GT17 mo ADC6AnSQPIl5 XTAL2 ADC5T4OSLP15

XTAL1

XDC1SS.PII

ADC3P11 P33INTI ADC2P12

PS4/TaECl CKOLTTLLWCLPl)

P^5/Tl.KAl

GND

PWMOPCAO.P ；?

20 79

77 77

花

TT 13

图1 单片机(STC12C2052AD )外部图

一

10

2 单片机(STC12C2052AD )管脚分配

5 6

1.1.3 74HC595芯片简介

74HC595芯片（图3所示）是硅结构的CMOS 器件，兼容低电压TTL 电路 74HC595芯片的特点是：8位串行输入、8为串行并行输出、存储状态寄存器。 具体各管脚作用见（图4）。输出能力有：并行输出总线驱动、串行输出、标准 中等规模集成电路。

1.1.4数码管简介

LED 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显 示出我们要的数字，因此根据 LED 数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式 和动态式两类。led 数码管（LED Segment Displays ）由多个发光二极管圭寸装在一 起组成8”字型的器件，弓I 线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公 共电极。数码管实际上是由七个发光管组成

8字形构成的，加上小数点就是 8

个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp 来表示。（见图5）

V

CC2 匚 X1匚 X2 — GND — 1 P

1

8 2 7 3

6 4

5

.1 V CC1 J SCLK 1 I/O □ RST

#—i

*

图3

DS1302芯片的外部分配图 5

O

□□叵叵叵叵工叵

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1、了、4* 5*.

6-

齐15 QA-QH

三态輪出紳

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百行葩1甌出營押 10 SCLR

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11

SCK 12 RCK

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'电匪端

图5 74HC595芯片的外部分配图 DS1302

图4 DS1302芯片功能结构

早』夕=眸

a

. 5 = W

图6

74HC595管脚功能表