单片机数字钟文献综述

毕业设计（论文）文献综述

多功能数字钟的设计与实现

1.1 前言

21世纪，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。

时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间.忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅.但是,一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸.手表当然是一个好的选择,但是，什么时候到达所需要的时间却难以判断。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间。尤其在医院，每次护士都会给病人作皮试，测试病人是否对药物过敏.注射后，一般等待5分钟,一旦超时，所作的皮试试验就会无效.手表当然是一个好的选择，但是，随着接受皮试的人数增加，到底是哪个人的皮试到时间却难以判断。所以，要制作一个定时系统。随时提醒这些容易忘记时间的人。

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、定时启闭电路、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.随着人类科技文明的发展,人们对于时钟的要求在不断地提高。时钟已不仅仅被看成一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。高精度、多功能、小体积、低功耗,是现代时钟发展的趋势.在这种趋势下，时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向。

2.1 多功能数字钟的起源

1350年6月6日意大利人乔万尼•德•党笛制造了世界上第一台结构简单的机械打点多功能数字钟。1657年，荷兰人惠更斯首先把重力摆引入机械钟，从而创立了摆钟.

到了20世纪，随着电子工业的迅速发展，电池驱动钟、交流电钟、电机械表、指针式石英电子钟表、数字显示式石英钟表相继问世，多功能数字钟的日差已小于0。5秒。特别是原子钟的出现，它是原子的振动来控制，是目前世界上最精确的钟，即使经过100万年,其偏差也不会超过1秒钟.

多功能数字钟最早起源于欧洲中世纪的教堂，是完全机械式结构，动力使用重锤,打点钟声完全使用人工撞击铸钟，因此当时一个多功能数字钟工程在建筑和机械结构方面是相当复杂的。进入电子时代后，电子多功能数字钟也相应出现。我国电子多功能数字钟行业从80年代起逐渐成长壮大起来，目前在技术及应用水平上已经达到世界同类水平。

2.2国内外研究现状、发展动态

随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断地提高.时钟已不仅仅被看成一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。高精度、多功能、小体积、低功耗,是现代时钟发展的趋势。在这种趋势下，时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向。

3。1 多种多样实现多功能数字钟的技术

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，具有更长的使用寿命，已得到广泛的使用。数字钟的设计方法有许多种,例如,可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等。这些方法都各有其特点

3.1.1基于VHDL语言的多功能数字钟设计

随着电子设计自动化（EDA）的高速发展，电子系统的设计技术和工具发生了深刻的变化。EDA 的关键技术之一是要求用形式化方式来描述数字系统的硬件电路，即要用硬件描述语言来描述硬件电路。本系统采用石英晶体振荡器、分频器、计数器、显示器和校时电路组成。由LED数码管来显示译码器所输出的信号.采用了74LS系列中小规模集成芯片。使用了RS触发器的校时电路。总体方案设计由主体电路和扩展电路两大部分组成。其中主体电路完成数字钟的基本功能,扩展电路完成数字钟的扩展功能。

脉冲电路及显示电路利用外部电路实现.数字钟的设计包括秒计数器、分计数器、时计数器、动态扫描显示电路、报时电路、七段显示译码电路的设计,最后进行数字钟的总体设计.

多功能数字钟电路由秒、分、时、日、月、年6 个计数模块和1个报警模块、１个闹钟判断处理模块、1 个时间数据动态扫描模块、1 个显示译码模块组成。

3.1。2基于Multisim 8 仿真软件的多功能数字钟

1.设计思想：

数字钟主要分为数码显示器、60进制和12进制计数器、频率振荡器和校时这几个部分。数字钟要完成显示需要6个数码管，八段的数码管需要译码器械才能显示,然后要实现时、分、秒的计时需要60进制计数器和12进制计数器,在在仿真软件中发生信号可以用函数发生器仿真，频率可以随意调整。60进制可能由10进制和6进制的计数器串联而成，而小时的12进制可以采用74LS191的十进制计数器和D触发器来产生计数和进位。频率振荡器可以由晶体振荡器分频来提供，也可以由555定时来产生脉冲并分频为1HZ。主体思路如下图所示：

2.电路结构与原理图

数码显示器在Multisim8仿真器件中，数码管分为需要译码器显示的和无需译码直接显示的两种，需要译码器的数码管有共阳极和共阴极之分,此电路采用的是不需译码直接显示的数码管（如图1所示），这样就简化了电路，增加了调试的正确性。如图2所示的数码管需要译码器才能显示，74LS47是驱动共阳极数码管的器件，

74LS48是驱动共阴极数码管的器件。

图1 不需译码管的数码管

图2 需译码器的双数码显示

图3 译码器驱动共阴极数码管电路

3。1.3基于单片机数字时钟的设计

单片计算机即单片微型计算机。（Single—Chip Microcomputer ）,是集CPU ，RAM ，ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器.他体积小,成本低，功能强,广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。系统由AT89C51、LED 数码管、按键、发光二极管等部分构成，能实现时间的调整、定时时间的设定，输出等功能。系统的功能选择由SB0、SB1、SB2、SB3、SB4完成。其中SB0为时间校对，定时器调整功能键，按SB 0 进入调整状态.SB1 为功能切换键。第一轮按动SB1 依次进入一路、二路、三路定时时间设置提示程序,按SB3 进入各路定时调整状态。定时时间到，二极管发亮。到了关断时间后灭掉。如果不进入继续按SB1 键,依次进入时间？年? 位校对、? 月？位校对、？日？位校对、? 时? 位校对、? 分？位校对、？秒? 位校对状态。不管是进入那种状态，按动SB2 皆可以使被调整位进行不进位增量加1 变化.各预置量设置完成后，系

统将所有的设置存入RAM 中，按SB1 退出调整状态.上电后，系统自动进入计时状态,起始于？ 00? 时? 00？分。SB4 为年月日显示转换键，可使原来显示时分秒转换显示年月日.

显示原理

由6 个共阴极的数码管组成时、分、秒的显示。P0 口的8 条数据线P0.0 至P 0.7 分别与两个CD4511 译码的ABCD 口相接，P2 口的 P2。0 至P2.2 分别通过电阻R10 至R13 与VT1 至VT3 的基极相连接.这样通过P0 口送出一个存储单元的高位、低位BCD显示代码,通过P2 口送出扫描选通代码轮流点亮LED1 至LED6，就会将要显示的数据在数码管中显示出来。从P0 口输出的代码是BCD 码，从P2 口输出的就是位选码。这是扫描显示原理。

总结

由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而在各个领域都得到了迅猛的发展。单片机主要有如下特点：1.有优异的性能价格比。2。集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构,减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力.另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。3。控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。4.低功耗、低电压，便于生产便携式产品.5。外部总线增加了I C（I n t e r—I n t e g r a t e d C i r c u i t)及S P I(S e r i a l P e r i p h e r a l I n t e r f a c e）等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。6。单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统.

参考文献

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