时钟控制器课程设计报告

时钟控制器课程设计任务书

一．设计要求

（一）基本功能

1.显示：可以显示时、分和秒

2. 调时功能：时（0-24）、分和秒（0-60）可以连续可调

（二）性能时间日误差< 2秒

（三）扩展功能

1．增加整点报时功能

2．增加闹钟任意设定功能

二．计划完成时间三周

1．第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。

2．第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。

3．第三周完成软件和硬件的联合调试。

三. 设计内容

1. 画出电路原理图，正确使用逻辑关系；

2. 确定元器件及元件参数；

3.进行电路模拟仿真；

4. SCH文件生成与打印输出；

四.编写设计报告

写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

五.答辩

在规定时间内，完成叙述并回答问题。

目录

1.引言 (1)

2.总体设计方案 (1)

2.1设计思路 (1)

2.2 总体设计方框图 (1)

3.设计原理分析 (2)

3.1单片机最小系统的设计 (2)

3.2整点报时电路 (3)

3.3显示电路设计 (3)

3.4时间调整电路 (4)

3.5系统软件设计 (4)

4.结束语 (6)

参考文献 (7)

附录(一) (8)

附录(二) (9)

附录（三） (10)

基于单片机控制的时钟控制器

应教091 王尊民

摘要：本设计多功能数字钟是以AT89S51单片机为核心控制器构成的电子时钟，数字电子钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。由于数字集成电路的发展和石英振荡的广泛应用，使得数字钟的精度、稳定度远远超过了老式机械钟表。在数字显示方面目前已有集成的计数、译码电路，它可以直接驱动数码显示器件还可以直接采用CMOS-LED光点组合器件，构成模块式石英晶体数字钟。这些电路装置十分小巧，安装使用也方便。

关键词：AT89S51 数码管时钟 74LS164

1 引言

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,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振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，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。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

2 总体设计方案

2.1 设计思路

采用89S51为核心的时钟控制电路其设计思路有多种，其输出可以采用动态显示和静态显示两种方式，采用动态方式的电路比较复杂，采用静态方式输出可采用单片机串行口输出，电路相对较简单。改电路应该具有任意时间可调的功能，所以外围采用开关按键来实现。在软件设计方面，应完成时钟控制电路的各项要求整个系统工作时，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，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。显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出，通过六个七段LED显示器显示出来。校时电路是直接加一个脉冲信号到时计数器或者分计数器或者秒计数器来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。

2.2设计方框图

时钟控制电路应该由六部分组成，单片机是其核心部件，要完成整点报时需要报警电路。对当前的时间修改需要对键盘的操作，所以还需要键盘电路。

单片机将其信号输出应该反映在显示电路中，应采用六位数码管构成的显示电路。电路中还应该具有复位电路。如图1所示。

图1整体设计方框图

3 设计原理分析

3.1 单片机最小系统的设计

89S51组成的单片机的最小系统，包括时钟震荡电路，复位电路等。正5V电源直接接到89S51的40脚（VCC）20脚(GND)。时钟震荡电路：89S51的18脚（XTAL1）和19脚（XTAL2）外接12MHZ 的晶振和二个30PF的电容，震荡频率就是晶体的固有频率，复位电路采用上电自动复位跟手动复位相结合接到89S51的9端（RST），原理图如下：

图2 单片机最小系统

3.2整点报时电路设计

该电路可以根据在整点时刻发出警报，当单片机P0.1口置0时，在图3中，P0.1接的发光管二极管经电阻限流后发光，5秒后自动熄灭，也可手动熄灭，按S0按键即可。

图3 整点报时电路图

3.3显示电路的设计

本采用静态显示，利用74HC164来驱动，数码管显示， 74HC164是串行输入并行输出的移位寄存器，并带有清除端，其中Q0-Q7为并行输出端，MR为清除端，当它为零电平时使74HC164清零，A、B为串行输入端，CLK为时钟脉冲输入端，在脉冲的上升沿实现移位。当CLK=0、MR=1时，74HC164保持原来的数据状态。图中外接6片74HC164作为6位LED显示器的静态连接口，74HC164的低电平输出电流为8mA，可直接驱动共阳极LED。如图4所示。

图4 显示电路

3.4时间调整电路

该电路采用了三个按键开关，当需要调整时间时安下操作，其中S2是时钟控制器调秒按键，当S0按下时时钟秒显示加一，初始值设定在零点零分零秒整，应按下S3，该键是调分按键，当S3按下时，显示电路中，分的位置显示加一，当再次按下该键时，分再加一，已实现分连调，按下S4可对时进行加1调整，其是三个端口分别对应的输入到单片机的P2.7、P2.5、P2.4处。如图5所示。.

图5时间调整电路

3.5系统软件设计

主程序首先是初始化部分,主要是计时单元清零，中断初始化，启动定时器工作，然后是调用显示子程序，接着是判断有无按键。无按键则回到调用显示子程序处；有按键，则执行按键处理子程序，执行完后回到调用显示子程序处，重复循环。主程序流程图如图6所示。为了保证系统的可靠运行,在主程序之外还增加了定时中断程序。本电子钟的记时是用单片机内部的定时计数器T0，定时10ms，即，0.001s,100次中断即为1s，60s为1min,60min为1h,24h为1天，如此循环，从而实现记时功能。程序流程图如图7所示。