常州信息职业技术学院
学生毕业设计（论文）报告
系别：电子与电气工程学院
专业：应用电子技术
班号：应电091班
学生姓名：周倩莹
学生学号：0906043127
设计（论文）题目：基于单片机的数字钟设计指导教师：罗锦宏
设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：2011.9.5~2011.11.5
毕业设计（论文）任务书
专业应用电子技术班级应电091班姓名周倩莹
一、课题名称：基于单片机的数字钟设计
二、主要技术指标：1、芯片的工作电压：+5V
2、晶振频率：12MHz
3、电源：220V AC 20W
4、工作温度范围：0℃~70℃
5、贮存温度：-20~80℃
6、湿度：5%-95%非冷凝条件
7、物理尺寸：17.5cm*12cm*0.2cm (长*宽*高)
8、重量：0~250g
三、工作内容和要求：1、实现走时功能：时间以60分钟为一个周期，数字钟的格式为：XX
XX XX，由左向右分别为：时、分、秒。完成显示由秒01，一直加1，
加到59，秒清零，分加1，直至加到59，秒清零，分清零，小时加1，
直至加到23，小时清零，以此循环。
2、实现校时校分功能：使用按键可以实现对时、分调整等功能转换的
数字钟。
3、实现定时闹铃的功能并使用数码管显示
四、主要参考文献：[1]李广弟，朱月秀，冷祖祁.单片机基础（第三版）[M].北京：北京
航空航天大学出版社，2007.6
[2]董少明.单片机原理与应用[M].北京：中国铁道出版社，2007.1
[3]谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：
清华大学出版社，2006.8
学生（签名）年月日
指导教师（签名）年月日
教研室主任（签名）年月日
系主任（签名）年月日
毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目基于单片机的数字钟设计
一、选题的背景和意义：
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，除了广泛用于家庭、车站、办公室等公共场所，还可以改装在摩托车，汽车上，等等，已经成为人们日常生活中不可缺少的必需品。它与传统的机械钟相比，其具有走时精确、显示直观、无机械传动装置等优点，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能，比如定时自动报警、闹铃等因此研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
二、课题研究的主要内容：
一般数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒，另外还具有校时校分的功能。因此，一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器、校时电路和振荡器组成。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，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制的计数器，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。“分计时器”也是采用60进制的计数器，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进制的计数器，可实现对一天24小时的累计。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态用七段显示译码器译码，通过七段显示器显示出来。校时校分电路是用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。三、主要研究（设计）方法论述：
数字钟由以下几部分组成：控制部分，计数部分，译码部分，显示部分。数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，所以需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1Hz时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。当标准频率输入时，计数器开始计数，并把数字通过译码器显示出来。校时控制电路和校分控制电路分别是对小时和分的校对。这里对信号频率采用2Hz可以较快的对时间进行校对，同时校对分时不会对小时产生进位。
四、设计（论文）进度安排：
时间（迄止日期）工作内容
2011.9.5~2011.9.11 查阅相关资料，进行毕业设计的选题工作
2011.9.12~2011.9.18 根据所选的课题查找相关资料，然后写好开题报告。2011.9.19~2011.9.25 根据所选的题材，完成数字钟设计的目录表
2011.9.26~2011.10.2 利用有限的资源，完成此次设计的摘要、前言
2011.10.3~2011.10.9 翻阅相关资料，完成设计的概述部分
2011.10.10~2011.10.16 制定数字钟的原理
2011.10.17~2011.10.23 完成电路的硬件设计
2011.10.24~2011.10.30 完成电路的软件设计
2011.10.31~2011.11.5 系统调试与仿真的制作
五、指导教师意见：
指导教师签名：年月日六、系部意见：
系主任签名：年月日
基于单片机的数字钟设计
目录
摘要
Abstract
第1章前言 (1)
第2章数字钟的概述 (2)
2.1 单片机的发展趋势 (2)
2.2 数字钟的背景、意义、应用 (2)
第3章单片机制作数字钟的原理 (4)
3.1 主芯片AT89C51的硬件资源 (4)
3.1.1 单片机的概念 (4)
3.1.2 AT89C51的芯片引脚 (5)
3.1.3 使用I/O口的注意事项 (7)
3.2 AT89C51中断系统 (7)
3.2.1 中断源 (7)
3.2.2 中断的控制 (8)
3.2.3 中断响应 (8)
3.3 单片机定时/计数器在数字钟的使用 (9)
3.3.1 与T/C有关的特殊功能寄存器 (10)
3.3.2 定时器/计数器的初始化 (10)
第4章系统硬件电路的设计 (12)
4.1 单片机的基本结构 (12)
4.2 七段数码管的引脚图及使用 (13)
4.3 定时闹铃模块的设计 (14)
4.4 硬件电路的设计原则 (15)
第5章系统软件程序的设计 (16)
5.1 软件程序内容 (16)
5.2 软件流程图 (16)
5.2.1 系统软件设计流程 (16)
5.3 定时程序设计 (19)
5.3.1 实时时钟实现的基本方法 (20)
5.3.2 实时时钟程序设计步骤 (20)
第6章系统仿真 (21)
第7章结束语 (22)
附录 (23)
参考文献
答谢辞
近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具有应用对象特点的软件结合，以作完善。
这是以单片机的发展过程和发展方向为背景，介绍了单片机的输入输出的工作原理和操作方法，中断的工作原理和操作方法。
这次的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件，再配以相应的软件，它具有时、分、秒显示的功能，并且时、分、秒还可以调整。此次设计数字钟是为了了解电子数字钟的原理，从而学会制作电子数字钟。并且通过电子数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。通过它可以进一步学习与掌握单片机原理与使用方法。
关键词：单片机；AT89C51；共阴极LED数码显示器
In recent years along with computer penetration in the social sphere and the large scale integrated circuit development, SCM applications are constantly deepening, because it has strong function, small volume, low power consumption, cheap, reliable, use convenient wait for a characteristic, thus it is especially suitable for and control of relevant system, more and more widely used in automatic control, intelligent instruments, instrumentation, data acquisition, military products and household appliances and other fields, the microcontroller is often used as a core component, in according to the specific hardware structure, as well as in view of the characteristics of the target application software combination, to make perfect.
This is a single-chip development process and the direction of development as the background, the computer's input and output of the working principle and method of operation, interrupted the principle and method of operation.
The time digital clock is based on microcontroller ( AT89C51 ) as the core, combined with the related components, together with the corresponding software, it sometimes, minutes, seconds display function, and when, minutes and seconds, can also adjust. The design of digital electronic clock is to understand the principle of electronic digital clock, thus to make a digital electronic clock. And through the electronic digital clock make further understanding of a variety used in the production of medium and small scale integrated circuit and practical method. Through its further study and master the principles and method of use.
Keywords:Single chip microcomputer；AT89C51；common cathode LED digital display
第1章前言
在单片机技术日趋成熟的今天，其灵活的硬件电路的设计和软件的设计，让单片机得到了广泛的应用，几乎是从小的电子产品到大的工业控制，单片机小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件的一个缩影，可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”，单片机的学习和研究是对微机系统学习和研究的简捷途径。而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，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。因此，这次设计的单片机数字钟就是为了了解数字钟及单片机的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法，且由于数字钟包括组合逻辑电路和时序电路，通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与理论方法。
本系统采用单片机AT89C51控制，以AT89C51为核心，它完成整个系统的信息处理及协调功能，其功能强大，兼容性好。此次设计采用了软硬件结合的方式，提高了设计的效率。
这次设计通过对一个时钟显示、实现校时和定时闹铃等功能的系统的设计，结合了相关的元器件，有共阴极LED数码显示器、BCD-锁存、7段数码管等组成，再配以相应的软件。能实现时钟的时、分、秒的显示，也具有时间的调整功能。
第2章数字钟的概述
2.1 单片机的发展趋势
（1）微型化
芯片集成度的提高为单片机的微型化提供了可能。早期单片机大量使用双列直插式封装，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种符合贴片工艺的封装，大大减小了芯片的体积，为嵌入式系统提供了可能。
（2）低功耗
现在新的单片机功耗越来越小，特别是很多单片机都具有多种工作设置方式，包括等待、睡眠、空闲和节电等工作方式。扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是当今单片机发展的目标之一。目前，一般单片机都可以在3.3V~5.5 V的条件下工作，一些厂家甚至生产出可以在2.2V~6V条件下工作的单片机。
（3）高速化
早期MCS-51单片机的典型时钟为12MHz，目前西门子公司的C500系列单片机的（与MCS-51兼容）时钟频率为36MHz；EMC公司的EM78系列单片机的时钟频率高达40MHz；现在已有更快的32位100MHz的单片机产品出现。
（4）集成更多资源
当前在单片机内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一些常用电路，例如，定时器、比较器、A/D转换器、D/A转换器、串行通信接口、Watchdog看门狗电路和LCD控制器等。有的单片机为了构成控制网络或形成局部网络，内部含有局部网络控制模块，甚至将网络协议固化在其内部。
（5）通信及网络功能加强
在某些单片机内部由于封装了局部网络控制模块，使用这类单片机可十分容易地构成所需要的网络系统。特别是在控制系统较为复杂时，构成一个控制网络十分有用。目前，将单片机嵌入式系统和Internet连接起来已是一种趋势。
（6）专用型单片机发展加快
专用型单片机具有最大程度简化的系统结构，资源利用率最高，大批量使用有着可观的经济效益。
2.2 数字钟的背景、意义、应用
20世纪末，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。
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，因此得到了广泛使用。
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缺少的必需品，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。
第3章单片机制作数字钟的原理
以AT89C51为主芯片制作多功能数字钟的方案中，时钟信号主要由AT89C51单片机的定时器/计数器来提供，对时间进行设置主要用到单片机的外部中断。外部控制电路及显示电路都用到了I/O口，在本章主要介绍一下关于AT89C51单片机定时器/计数器、中断源及中断系统以及AT89C51的I/O口的特性及应用。
3.1 主芯片AT89C51的硬件资源
3.1.1 单片机的概念
单片机（microcontroller，又称微控制器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。AT89C51单片机的基本结构图如图3.1所示。
图3.1 AT89C51单片机的基本结构图
AT89C51单片机的结构特点有以下几点：
●8位CPU；
●片内振荡器及时钟电路；
●32根I/O线；
●外部存储器ROM和RAM，寻址范围各64KB；
●两个16位的定时器/计数器；
●5个中断源，2个中断优先级；
●全双工串行口；
●布尔处理器；
1.定时器/计数器
AT89C51内部有两个16位可编程定时器/计数器，记为T0和T1。16位是指它们都是由16个触发器构成，故最大计数模值为216-1。可编程是指它们的工作方式由指令来设定，或者当计数器来用，或者当定时器来用，并且计数（定时）的范围也可以由指令来设置。这种控制功能是通过定时器方式控制寄存器TMOD 来完成的。
如果需要，定时器在计到规定的定时值是可以向CPU发出中断申请，从而完成某种定时的控制功能。在计数状态下同样也可以申请中断。定时器控制寄存器TCON用来负责定时器的启动、停止以及中断管理。
在定时工作时，时钟由单片机内部提供，即系统时钟经过12分频后作为定时器的时钟。计数工作时，时钟脉冲由T0和T1输入。
2.中断系统
AT89C51的中断系统允许接受五个独立的中断源，即两个外部中断申请，两个定时器/计数器中断以及一个串行口中断。
外部中断申请通过INT0和INT1（即P3.2和P3.3）输入，输入方式可以使电平触发（低电平有效），也可以使边沿触发（下降沿有效）。两个定时器中断请求是当定时器溢出时向CPU提供的，即当定时器由状态1转为全0时提出的。第五个中断请求是由串行口发出的，串行口每发送完一个数据或接收完一个数据，就可以提出一次中断请求。
3.1.2 AT89C51的芯片引脚
AT89C51的芯片引脚如图3.2所示
图3.2 AT89C51的芯片引脚图
管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口是一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚一次写1时，被定义为高阻输入。P0口能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在Flash编程时，P0口作为原码输入口，当Flash进行校验时，P0口输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在Flash编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的低八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在Flash编程和校验时接收高8位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可以作为AT89C51的一些特殊功能口，如表3.1所示：
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
表3.1 P3口对应的特殊功能表
管脚备选功能
P3.0 RXD 串行数据接收
P3.1 TXD 串行数据发送
P3.2 /INT0 外部中断0申请
P3.3 /INT1 外部中断1申请
P3.4 T0 定时器/计数器0计数输入
P3.5 T1 定时器/计数器1计数输入
P3.6 /WR 外部RAM写选通
P3.7 /RD 外部RAM读选通RST：当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用于完
成单片机的复位操作。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于编程脉冲。在平时，ALE端以不
变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如果想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/V pp：当/EA保持低电平时，对ROM的读操作（执行程序）限定在外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，对ROM的读操作（执行程序）限定在内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源V pp。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3.1.3 使用I/O口的注意事项
（1）P1，P2，P3口的输出缓冲器可驱动4个LSTTL电路。对于HCMOS芯片单片机的I/O口，在正常情况下，可任意由TTL或NMOS电路驱动。HMOS 及CMOS性能的单片机I/O口有集电极开路或漏极开路的输出来驱动时，不必外加上拉电阻。
（2）对于74LS系列，CD4000系列以及一些大规模集成电路芯片（如8155，8253，8259等），都可以和MCS-51系列单片机直接接口。具体使用时，可以查阅有关器件手册或参考典型电路。
（3）对一些线性组件，特别是应用键盘、码盘、LED显示器输入/输出设备时，应当尽量增加驱动部分的容量，否则，单片机将提供不出足够的驱动电流供给负载使用。
3.2 AT89C51中断系统
所谓中断，是指当计算机执行正常程序时，系统中出现某些急需处理得异常情况和特殊请求，CPU暂停执行现行程序，转去对随机发生地更紧迫事件进行处理，处理完毕后，CPU自动返回原来的程序继续执行。
中断允许软件设计不需要关心系统其他部分定时要求，算术程序不需要考虑隔几个指令检查I/O设备是否需要服务。相反，算术程序编写时好像有无限的时间作算术运算而无其他工作在运行。若其它事件需要服务时，则通过中断告诉系统。
AT89C51单片机有5个中断源，有两个中断优先级，每个中断源的优先级可以编程控制。中断允许受到CPU开中断和中断源开中断的两级控制。
3.2.1 中断源
中断源是指任何引起计算机中断的事件，一般一台机器允许有许多个中断源。AT89C51系列单片机至少有5个中断源。增加很少的硬件就可把各种硬件中断源“线或”成为一个外部中断输入，然后再顺序检索一起中断的特定源。
AT89C51单片机的5个中断源是：
①外部中断请求0，有INT0（P3.2）输入；
②外部中断请求1，有INT1（P3.3）输入；
③片内定时器/计数器0溢出中断请求；
④片内定时器/计数器1溢出中断请求；
⑤片内串行口发送/接收中断请求；
为了了解每个中断源是否产生了中断请求，中断系统应设置许多个中断请求触发器（标志位）实现记忆。这些中断源的请求标志位分别有特殊功能寄存器TCON和SCON的相应锁存。
（1）定时器/计数器控制寄存器TCON，它是一个八位的寄存器，各位如下表所示
●IT0，IT1：外部中断0、1触发方式选择位，由软件设置。1是下降沿触
发，0是电平触发。
●IE0，IE1：外部终端0、1请求标志位。
●TF0，TF1：定时器/计数器0、1溢出中断请求标志。
3.2.2 中断的控制
中断的控制主要实现中断的开关管理和中断优先级的管理。这个管理主要通过对特殊功能寄存器IE和IP的编程实现
（1）中断允许寄存器IE
●EX0，EX1：外部终端0，1的中断允许位。1是中断开，0是中断关。
●EX0，EX1：定时器/计数器0、1溢出中断允许位。1是开中断，0 是关
中断。
●ES：串行口中断允许位。1是中断开，0是中断关。
●EA：CPU开/关中断控制位。1是开中断，0 是关中断。
（2）中断优先级寄存器IP
若系统中多个中断源同时请求中断，则CPU按中断源的优先级别，由高到低分别响应。
AT89C51单片机有两个中断优先级：高优先级和低优先级。每个中断源都可以编程为高优先级。这可以实现两级中断嵌套。嵌套的原则：一个正在执行的中断服务程序可以被高级的中断请求中断，而不能被同级或较低级的中断请求中断。两级中断通过使用IP寄存器设置，相应的位置1，则优先级高，0则优先级低。
PX0、PX1：外部中断0、1优先级设定位。
PT0、PT1：定时器0、1中断优先级设定位。
PS：串行中断优先级设定位。
AT89C51复位时，IP被清零，5个中断源都在同一个优先级。这时若其中几个中断源同时产生中断请求，则CPU按照片内硬件优先级链路的顺序相应中断，硬件优先级由高到低的顺序是：外部中断0定时器/计数器0----外部中断1----定时器/计数器1----串行口中断。
3.2.3 中断响应
AT89C51的CPU在每个机器周期采样的中断源的请求标志位，如果没有上述阻止条件，则将在下一个机器周期响应被激活了的最高级中断请求。阻止条件如下：
①CPU正在处理同级或更高级的中断；
②现行机器周期不是所执行的最后一个机器周期；
③正在执行的是RETI或者是访问IE或IP的指令；
CPU在中断响应之后完成如下操作：
①硬件清除相应的中断标志位；
②执行一条硬件子程序，保护断点，并转向中断服务程序入口；
③结束中断时执行RETI指令，恢复断点，返回主程序。
AT89C51的CPU在相应中断请求时，由硬件电路自动形成转向与该中断源对应的中断的服务程序入口地址。这种方法为硬件向量中断法。
各中断源的中断服务程序入口如表3.2所示：
表3.2 中断源的中断服务程序入口
编号中断源入口地址
0 外部中断0 0003H
1 定时器/计数器0 000BH
2 外部中断1 0013H
3 定时器/计数器1 001BH
4 串行口中断0023H
各中断服务程序入口地址仅隔8个字节，编译器在这些地址放入无条件转移指令，跳到服务程序的实际地址。
向量中断包括把先前的程序计数指针进入堆栈，中断服务程序很像其他子程序。当向量中断发生时，硬件禁止所有中断。此时表明外部中断或定时器溢出的标志位由硬件来清除。中断服务程序的不同分支取决于中断源。在重新允许全局CPU中断EA之前，必须仔细清除各种标志。标志会引起立即地重复中断。AT8 9C51的中断返回指令是RETI。RETI重新允许系统识别其他中断。因而，没必要在正常使用中断时复位EA，只要在程序初始化时开中断一次就可以了。
3.3 单片机定时/计数器在数字钟的使用
AT89C51系列单片机至少有两个16位内部定时器/计数器。AT89C52有三个定时器/计数器，其中两个基本定时器/计数器分别是定时器/计数器0和定时器/计数器1。他们既可以编程为定时器使用，也可以编程为计数器使用。
AT89C51的T/C是加“1”计数的。定时器实际上也是工作在计数方式下的，只不过对固定频率的脉冲计数；由于脉冲周期固定，由计数值可以计算出时间，有定时功能。
当T/C工作在定时器状态时，对振荡源12分频的脉冲计数，即每个机器周期计数值加1，因此计数频率为振荡频率的1/12。晶振为6MHz时，计数频率为500KHz，每2us计数加1。
当T/C工作在计数器状态时，计数脉冲来自外部脉冲输入引脚T0或T1。当T0或T1脚上负跳变需要2个机器周期时，即为24个振荡周期。所以T0或T1脚输入的计数外部脉冲最高频率为fosc/24。当晶振为12MHz时，最高计数频率为500KHz，高于此频率将计数出错。
3.3.1 与T/C有关的特殊功能寄存器
（1）计数寄存器TH和TL
T/C是16位的，计数寄存器有TH高8位和TL低8位构成。在特殊功能寄存器中，对应T/C0为TH0和TL0；对应T/C1为TH1和TL1。定时器/计数器的初始值通过TH1/TL1和TH0/TL0设置。
（2）定时器/计数器控制寄存器TC
TR0、TR1：定时器/计数器0、1启动控制位。1是启动，0是停止。TCON 复位后清零，T/C需要受到软件才能启动计数；计数计满时，产生向高位的进位TF，即溢出中断请求标志。
T/C的方式控制寄存器TMOD
●C/T：计数器或定时器选择位。1是计数器，0是定时器
●GATE：门控信号。1是T/C的启动控制受到双重控制，即要求TR0/TR1
和INT0/INT1同时为高；0是T/C的启动仅受TR0/TR1控制
●M1和M0：工作方式选择位，具体见下表3.3所示
表3.3 M1和M0的工作方式选择位
M1 M0 方式功能
0 0 0 为13位定时器/计数器，TL存低
5位，TH存高8位
0 1 1 为16位定时器/计数器，TL存低
8位，TH存高8位
1 0
2 常数自动装入低8位定时器/计
数器
1 1 3 仅适用于T/C0，两个8位定时器
/计数器
3.3.2 定时器/计数器的初始化
（1）初始化步骤
在使用AT89C51定时器/计数器之前，应该对它进行编程初始化，主要是对TCON和TMOD编程，还需要计算和装载T/C的计数初值。一般完成以下几个步骤：
①确定T/C的工作方式----编程TMOD寄存器。
②计算T/C中的计数初值，并装载到TH和TL。
③T/C在中断方式工作时，需开CPU中断和源中断----编程IE寄存器。
④启动定时器/计数器----编程TCON中的TR1和TR0位。
（2）计数初值的计算
在定时器方式下，T/C是对机器周期脉冲计数的，如果fosc=6MHz，一个机器周期为2us，则
方式0 13位定时器最大时间间隔=（213-1）*2us=16.384ms；
方式1 16位定时器最大时间间隔=（216-1）*2us=131.072ms；
方式2 8位定时器最大时间间隔=（28-1）*2us=512ms；
若使用T/C工作在定时器方式1，要求定时1ms，求计数初值。如设计数初值为x，则有（216-1）*2us=1000us
x=216-500
因此，TH，TL可置65536-500。
第4章系统硬件电路的设计
4.1 单片机的基本结构
MCS-51单片机内部结构：
AT89C51单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM）、数据存储器（RA M）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：
中央处理器：
中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
数据存储器（RAM）：
AT89C51内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
图4.1单片机AT89C51的内部结构图
程序存储器（ROM）：
AT89C51共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户下程序，原始数据或表格。
定时/计数器：
AT89C51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
并行输入输出（I/O）口：
AT89C51共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。
4.2 七段数码管的引脚图及使用
图4.2七段数码管的引脚图
数码管的使用条件：
a、段及小数点上加限流电阻。
b、使用电压：段：根据发光颜色决定；小数点：根据发光颜色决定。
c、使用电流：静态：总电流80mA（每段10mA）；动态：平均电流4-5mA
峰值电流100mA。
上图只是七段数码管的引脚图，其中共阳极数码管和共阴极的是一样的。
LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特征，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图4.3是共阴极和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。
将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。假如我们将“b”和“c”段接上正电源，其它端接地或悬空，那么“b”和“c”段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。而将“a”、“b”、“d”、“e”和“g”段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。其它字符的显示原理类同。
6位数字钟制作套件（纯数字电路）电子制作套件6位数字钟制作套件(纯数字电路)电子制作套件数字钟是采用数字电路对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。与传统的机械钟相比，它走时准确、显示直观、无机械传动等优点，广泛应用于电子手表和车站、码头、机场等公共场大型电子钟等。 一、电路工作原理 图3—8—1所示是数字钟的原理框图(原理图见附录一的附图1—1)。由图可见，该数字钟由秒脉冲发生器，六十进制“秒”、“分”计时计数器和二十四进制“时”计时计数器，时、分、秒译码显示电路，校时电路和报时电路等五部分电路组成。
1(秒信号发生电路 15 秒信号发生电路产生频率为1 Hz的时间基准信号。数字钟大多采用 32768(2Hz石英晶体振荡器，经过15级二分频，获得1Hz的秒脉冲，如图3—8—2所示。该电路主要应用CD4060。CD4060是14级二进制计数器,分频器,振荡器。它与外接电阻、电容、
15石英晶体共同组成2=32768 Hz振荡器，并进行14级二分频，再外加一级D 触发器(74LS74)二分频，输出 1Hz的时基秒信号。CD4060的引脚排列如图3—8—3所示，表3—8—1为 CD4060的功能表，图3—8—4所示为CD4060的内部逻辑框图。R4是反馈电阻，可使CD4060内非门电路工作在电压传输特性的过渡区，即线性放大区。R4的阻值可在几兆到十几兆之间选择，一般取22 MΩ。C2是微调电容，可将振荡频率调整到精 确值。
2(计数器电路 "秒”、“分”、“时”计数器电路均采用双BCD同步加法计数器CD4518，如图3—8—5所示。“秒”、“分”计数器是六十进制计数器，为了便于应用 8421BCD码显示译码器工作，“秒”、“分”个位采用十进制计数器，十位采用六进制计数器，如图(a)所示。“时”计数器是二十四进制计数器，如图(b)所示。CD4518的引脚排列和功能分别见图3—8—6和表3—8—2。
. 数字钟设计实验报告 专业:通信工程 :王婧 班级:111041B 学号:111041226 .
数字钟的设计 目录 一、前言 (3) 二、设计目的 (3) 三、设计任务 (3) 四、设计方案 (3) 五、数字钟电路设计原理 (4) （一）设计步骤 (4) （二）数字钟的构成 (4) （三）数字钟的工作原理 (5) 六、总结 (9) １
一、前言 此次实验是第一次做EDA实验，在学习使用软硬件的过程中，自然遇到很多不懂的问题，在老师的指导和同学们的相互帮助下，我终于解决了实验过程遇到的很多难题，成功的完成了实验，实验结果和预期的结果也是一致的，在这次实验中，我学会了如何使用Quartus II软件，如何分层设计点路，如何对实验程序进行编译和仿真和对程序进行硬件测试。明白了一定要学会看开发板资料以清楚如何给程序的输入输出信号配置管脚。这次实验为我今后对 EDA的进一步学习奠定了更好的理论基础和应用基础。 通过本次实验对数电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。也明白了一个道理：成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。 ２
二、设计目的 1.掌握数字钟的设计方法。 2熟悉集成电路的使用方法。 3通过实训学会数字系统的设计方法； 4通过实训学习元器件的选择及集成电路手册查询方法； 5通过实训掌握电子电路调试及故障排除方法； 6熟悉数字实验箱的使用方法。 三、设计任务 设计一个可以显示星期、时、分、秒的数字钟。 要求： 1、24小时为一个计数周期； 2、具有整点报时功能； 3、定时闹铃（未完成） 四、设计方案 一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器和定时器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时、 ３
哈尔滨工业大学(威海) 电子学课程设计报告带有整点报时的数字钟设计与制作 姓名: 蒋栋栋 班级: 0802503 学号: 080250331 指导教师: 井岩
目录 一、课程设计的性质、目的和任务 (3) 二、课程设计基本要求 (3) 三、设计课题要求 (3) 四、课程设计所需要仪器 (4) 五、设计步骤 (4) 1、整体设计框图 (4) 2、各个模块的设计与仿真 (4) 2.1分频模块 (4) 2.2计数器模块 (6) 2.3控制模块 (10) 2.4数码管分配 (13) 2.5显示模块 (14) 2.6报时模块 (16) 六、调试中遇到的问题及解决的方法 (18) 七、心得体会 (18)
一、课程设计的性质、目的和任务 创新精神和实践能力二者之中，实践能力是基础和根本。这是由于创新基于实践、源于实践，实践出真知，实践检验真理。实践活动是创新的源泉，也是人才成长的必由之路。 通过课程设计的锻炼，要求学生掌握电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力，提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，培养学生的创新精神。 二、课程设计基本要求 掌握现代大规模集成数字逻辑电路的应用设计方法，进一步掌握电子仪器的正确使用方法，以及掌握利用计算机进行电子设计自动化(EDA)的基本方法。 三、设计课题要求 （1）构造一个24小时制的数字钟。要求能显示时、分、秒。 （2）要求时、分、秒能各自独立的进行调整。 （3）能利用喇叭作整点报时。从59分50秒时开始报时，每隔一秒报时一秒，到达00分00秒时，整点报时。整点报时声的频率应与其它的报时声频有明显区别。 #设计提示（仅供参考）： （1）对频率输入的考虑 数字钟内所需的时钟频率有：基准时钟应为周期一秒的标准信号。报时频率可选用1KHz和2KHz左右(两种频率相差八度音，即频率相差一倍)。另外，为防止按键反跳、抖动，微动开关输入应采用寄存器输入形式，其时钟应为几十赫兹。 （2）计时部分计数器设计的考虑 分、秒计数器均为模60计数器。 小时计数为模24计数器，同理可建一个24进制计数器的模块。 （3）校时设计的考虑 数字钟校准有3个控制键：时校准、分校准和秒校准。 微动开关不工作，计数器正常工作。按下微动开关后，计数器以8Hz频率连续计数(若只按一下，则计数器增加一位)，可调用元件库中的逻辑门建一个控制按键的模块，即建立开关去抖动电路(见书70页)。 （4）报时设计的考虑
￥ 摘要 本设计针对数字钟PCB板设计较为复杂的问题，利用国内知名度较高、应用最广泛的电路辅助设计软件protel99se进行了电路板的设计。本设计介绍了各部分电路的构成及准确完成了数字钟PCB电路板的设计。本设计数字钟原理图分析入手，说明了在平台中完成原理图设计，电气检测，网络表生成，PCB设计的基本操作程序。数字钟的主要电路是由电源电路、显示电路、校时电路、晶体振荡电路组成。PCB是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。PCB的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。 关键词：数字钟；PCB；原理图；芯片 — 【
目录 前言 (1) 第一章@ 第二章绪论 (2) 数字钟的研究背景和意义 (2) 数字钟的发展和趋势 (2) 第二章系统电路的绘制 (3) 电路组成方框图 (3) 电路原理图制作 (3) 原理图环境设置 (4) 绘制原理图 (5) $ 电气规则检查及网络表输出 (7) 原理图分析 (10) 晶体振荡器 (10) 分频器 (11) 计数器电路 (12) 显示和译码电路 (12) 电源电路 (13) 第三章电路板PCB设计 (14) , PCB设计规范 (14) PCB设计流程 (17) 输出光绘文件 (21) PCB制件作 (23)
心得体会 (25) 参考文献 (26) 附图 (27) 附表 (28) "
前言 PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制和制造。印制板的设计和制造质量直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。 Protel系列电子设计软件是在EDA行业中，特别是在PCB设计领域具有多年发展历史的设计界软件，由于其功能强大，操作简单实用，近年来成为国内发展最快。 Protel 99已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。 随着计算机事业的发展，在信息化时代，电路设计中的很多工作都可以用计算机来完成。这样就大大减轻了设计人员的体力劳动强度，并且保证了设计的规范性准确性。而Protel99SE技术已越来越为人们所关注,人们利用protel99SE绘制各种原理图，进而制作出各种各样的科技产品已经成为当今世界的一个不可或缺的组成部分，所以说Protel99SE技术已越来越显得重要。
程序简洁的单片机6位数字钟 51单片机作的电子钟程序在很多地方已经有了介绍，对于单片机学习者而言这个程序基本上是一道门槛，掌握了电子钟程序，基本上可以说51单片机就掌握了80%。常见的电子钟程序由显示部分，计算部分，时钟调整部分构成，这样程序就有了一定的长度和难度。这里我们为了便于大家理解和掌握单片机，我们把时钟调整部分去除，从而够成了这个简单的电子钟程序。 时钟的基本显示原理：时钟开始显示为0时0分0秒，也就是数码管显示000000，然后每秒秒位加1 ，到9后，10秒位加1，秒位回0。10秒位到5后，即59秒，分钟加1，10秒位回0。依次类推，时钟最大的显示值为23小时59分59秒。这里只要确定了1秒的定时时间，其他位均以此为基准往上累加。 开始程序定义了秒，十秒，分，十分，小时，十小时，共6位的寄存器，分别存在30h，31h，32h，33h，34h，35h单元，便于程序以后调用和理解。 电路原理图： 为了节省硬件资源，电路部分采用6位共阳极动态扫描数码管，数码管的段位并联接在51单片机的p0口，控制位分别由6个2N5401的PNP三极管作驱动接在单片机的p2.1,p2.2,p2.3,p2.4,p2.5,p2.6口。 从标号star开始把这些位全部清除为0，从而保证了开始时显示时间为0时0分0秒。 然后是程序的计算部分： inc a_bit（秒位），这里用到了一个inc指令，意思是加1，程序运行到这里自动加1。然后把加1后的数据送acc：mov a,a_bit （秒位），这时出现了一个问题，如果不断往上加数字不会加爆？ 所以有了下面的一句话cjne a,#10,stlop; 如果秒位到10那么转到10秒处理程序。cjne是比较的意思，比较如果a等于10 就转移到10秒处理程序，实际上也就限定了在这里a的值最大只能为9，同时 mov a_bit,#00h，这时 a_bit（秒位）被强行清空为0，又开始下一轮的计数。 秒位处理完了到下面10秒的处理程序：inc b_bit，把10秒位b_bit加1，由于程序开始对各位的寄存器已经清0，这时10秒位就变成1 ，然后同样送到累加器ACC：mov a,b_bit 现在开始新一轮的10秒位计数cjne a,#6,stlop ;如果10秒到了6那么到分位处理程序。也就限
《数字时钟》技术报告 概要 数字钟是一个将“时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24小时，显示满刻度为23时59分59秒。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。 本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555震荡器，74LS90及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。 在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。 实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！ 一、系统结构。 （1）功能。 此数字钟能显示“时、分、秒”的功能，它的计时周期是24小时，最大能显示23时59分59秒，并能对时间进行调整和校对，相对于机械式的手表其更为准确。 （2）系统框图。
系统方框图1 （3）系统组成。 1.秒发生器：由555芯片和RC组成的多谐振荡器，其555上3的输出频率由接入的电阻与电容决定。 2.校时模块：由74LS03中的4个与非门和相应的开关和电阻构成。 3.计数器：由74LS90中的与非门、JK触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器，再由74LS90与74LS08相连接而得到秒、分、时的进分别进位。 4.译码器：选用BCD锁存译码器4511，接受74LS90来的信号，转换为7段的二进制数。
5.显示模块：由7段数码管来起到显示作用，通过接受 CD4511的信号。本次选用的是共阴型的CD4511。 二、各部分电路原理。 1.秒发生器：555电路内部（图2-1）由运放和RS触发器共同组成，其工作原理由8处接VCC，C1处当Uco=2/3Vcc>u11时运放输出为1，同理C2也一样。最终如图3接口就输出矩形波，而形成的秒脉冲。 图2-1 内部结构图 图2-2 555功能表 2.校时模块：校时模块主要由74LS03中的4个与非门构成（图2-3），由其功能图看得出只要有一个输入端由H到L或者从L到H都会使输出端发生高低变化。因此通过开关的拨动产生高低信号从而对时、分处的计数器起到调数作用。
数字电子技术课程设计报告 题目：数字钟的设计与制作 学年：03－04 学期：短学期 专业：通信技术班级： 022 学号：姓名：金雪 指导教师及职称：钱裕禄 讲师 时间：2004年6月25日—2004年7月9日浙江万里学院电子信息学院
一、设计目的 1.熟悉集成电路的引脚安排。 2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 3.了解面包板结构及其接线方法。 4.了解数字钟的组成及工作原理。 5.熟悉数字钟的设计与制作。 二、设计要求 1．设计指标 时间以24小时为一个周期； 显示时、分、秒； 有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间； 计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时； 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。 2．设计要求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试； PCB文件生成与打印输出。 3．制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4．编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 三、设计原理及其框图 1．数字钟的构成 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图3-1所示为数字钟的一般构成框图。 图3-1 数字钟的组成框图
⑴晶体振荡器电路 晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。 ⑵分频器电路 2）次分频后得到1Hz的方波分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（15 信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 ⑶时间计数器电路 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。 ⑷译码驱动电路 译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。 ⑸数码管 数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为ＬＥＤ数码管。 2．数字钟的工作原理 １）晶体振荡器电路 晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。 图3-2所示电路通过ＣＭＯＳ非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。 晶体XTAL的频率选为32768H Z。该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。 从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。 由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。 非门电路可选74HC00。
《电子技术课程设计报告》 教学院：电气与电子信息工程学院 专业班级： xx级电子信息工程（x）班 学号： xxxxxxxxxxxx 学生：坏水 指导教师： xxxxxxxxxxxx 时间： 2011.10.10~10.23 地点：电子技术实验室
课程设计成绩评定表
电子技术课程设计任务书 2011～2012学年第一学期 学生：坏水专业班级： xx电信本x班 指导教师： xxxxxxxxx 工作部门：电气与电子信息工程学院 一、课程设计题目：多功能数字钟电路的设计/直流稳压电源的设计 二、课程设计容（含技术指标）： ①拟定多功能数字钟和直流稳压电源的组成框图，要求实现电路的基本功能， 使用的器件少，成本低； ②画出数字钟和直流稳压电源的主体电路逻辑图； ③测试多功能数字钟的逻辑功能，同时满足基本功能与扩展功能的要求； ④设计并安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试； 三、进度安排 四、基本要求 1.基本功能：要求设计出+5V的直流稳压电源。数字钟要求以数字形式显示时、分、秒的时间。小时计数器的计时要求为“12翻1”，要求具有手动校时功能。
2.扩展功能：定时控制，其时间自定；仿广播电台正点报时，自动报整点时数或触摸报整点时数（主要体现在理论知识上进行电路设计）。 (一）实训题目:直流稳压电源和多功能数字钟。 (二）实训目的: 1、巩固和加深学生对模拟电子技术，数字逻辑电路等课程基本知识的理解，综 合运用课程中所学到的理论知识去独立完成一个实际课题。 2、根据课程需要，通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问 题的能力。 3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选用元气件，通过电路组装， 调试和检测环节，掌握电路的分析方法和设计方法。 4、熟用常用电子元气件的类型和特性，并掌握合理选用原则。 5、掌握电路图、PCB图的设计方法，学会电路的安装与调试。 6、掌握常用仪器、仪表的正确使用方法，学会电路整机指标的测试方法。（三）实训要求 1、数字钟的功能要求：准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间，小时时 要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进位，要有校正时间电路。 2、直流稳压电源的功能要求：输入220V交流电压，输出+5V直流电压。 一、整体方案原理框图 1、直流稳压电源 直流稳压电源主要包括4个部分，电源变压器，整流电路，滤波器，稳压电路。 2、数字钟 设计框图
题目_________数字钟的设计___________ 班级_______机设12（4）班____________ 学号___________201210310422_________ 姓名___________卞旺武_______________ 指导____________鲁老师______________ 时间__________2014.6.16--2014.6.19____ 景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书
目录 1、数字钟的总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2、555定时器构成的多谐振荡器电路图. . . . . . . . . . . . . . . . . . .a 3、秒、时计数器电路图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .b 4、译码器芯片与逻辑符号图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .c 5、秒、分、时校时电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .d 6、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e 7、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .f 8、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .g 9、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .h 10、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
第三单元简易数字钟的设计 数字钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无需机械传动等优点。因而得到了广泛的应用。小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数字电子钟,数字钟到处可见。 在数字电路的学习中，已经学习过用计数器芯片搭建数字钟。51单片机内部集成了定时器/计数器，这为构建数字钟带来了方便。在本单元中，学习如何用51单片机来构建一个功能数字钟。 【任务要求】 在6个数码管上显示时、分、秒，共6位数字。 通过单片机内部定时器控制走时，走时准确。 系统有四个按键，功能分别是调整时间，加，减，确定。在按下调整键时候，显示“时”的两位数码管以1 Hz 频率闪烁。如果再次按下调整键，则“分”开始闪 烁，“时”恢复正常显示，依次循环，直到按下确定键，恢复正常的显示。在数码 管闪烁的时候，按下加或者减键可以调整相应的显示内容。按键支持短按和长按， 即短按时，所修改的数字每次增加1或者减小1，长按时候以一定速率连续增加或 者减少10。 【学习知识点】 数码管的原理，驱动程序的实现。 51单片机内部定时器的原理及应用 独立按键的原理及程序的实现。 【内容安排】 第一节：数码管显示原理及应用实现 第二节：独立按键检测原理及应用实现 第三节：计时的原理及实现 第四节：基于定时器的程序改进 第五节：数字钟的构建
第一节数码管显示原理及应用实现 1.1 数码管显示原理 数字钟要把时间显示到数字显示装置上，常用的数字显示装置有数码管、液晶、LED、CRT显示器等。在单片机系统设计中，LED数码管是最基本的显示装置。在数字钟的设计中我们用数码管对中的小时、分和表来进行显示。 LED数码管能显示各种数字或符号，由于它具有显示清晰、亮度高、寿命长、价格低廉等特点，因此使用非常广泛。图1.1是几个数码管的图片：a图为单位数码管， b图为双位数码管，c图为四位数码管。 a 单位数码管 b 双位数码管 c 四位数码管 图1.1 数码管图片 那么数码管是如何的工作呢？还记得我们小时候玩过的“火柴棒游戏”吗，几根火柴组合起来，可以拼成各种各样的图形，数码管实际上就是利用这个原理做成的。 图1.2 单个数码管引脚标号，共阴和共阳的内部连接图
课程设计报告 设计题目：基于FPGA的数字钟设计 班级：电子信息工程1301 学号：20133638 姓名：王一丁 指导教师：李世平 设计时间：2016年1月
摘要 EDA（Electronic Design Automation）电子设计自动化，是以大规模可编程器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，通过相关的软件，自动完成软件方式设计得电子系统到硬件系统，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。本次课程设计利用Quartus II 为设计软件，VHDL为硬件描述语言，结合所学知识设计一个多功能时钟，具有显示年、月、日、时、分、秒显示，计时，整点报时，设定时间等功能。利用硬件描述语言VHDL 对设计系统的各个子模块进行逻辑描述，采用模块化的思想完成顶层模块的设计，通过软件编译、逻辑化简、逻辑综合优化、逻辑仿真、最终完成本次课程设计的任务。 关键词：EDA VHDL语言数字钟
目录 摘要 1 课程设计目的 2 课程设计内容及要求 2.1 设计任务 2.2 设计要求 3 VHDL程序设计 3.1方案论证 3.2 系统结构框图 3.3设计思路与方法 3.3.1 状态控制模块 3.3.2 时分秒模块 3.3.3 年月日模块 3.3.4 显示模块 3.3.5脉冲产生模块 3.3.6 扬声器与闹钟模块 3.4 RTL整体电路 4 系统仿真与分析 5 课程设计总结，包括.收获、体会和建议 6 参考文献
1 课程设计目的 (1)通过设计数字钟熟练掌握EDA软件(QUARTUS II)的使用方法，熟练进行设计、编译，为以后实际工程问题打下设计基础。 (2)熟悉VHDL 硬件描述语言，提升分析、寻找和排除电子设计中常见故障的能力。 (3)通过课程设计，锻炼书写有理论根据的、实事求是的、文理通顺的课程设计报告。 2 课程设计内容及要求 2.1 设计任务 (1)6个数字显示器显示时分秒，setpin按键产生一个脉冲，显示切换为年月日。 (2)第二个脉冲可预置年份，第三个脉冲可以预置月份，依次第四、 五、六、七个脉冲到来时分别可以预置时期、时、分、秒，第八个脉冲到来后预置结束正常从左显示时分秒。 (3)up为高时，upclk有脉冲到达时，预置位加一，否则减一。 2.2 设计要求 (1)在基本功能的基础上，闹钟在整点进行报时，产生一定时长的高电平。 (2)实现闹钟功能,可对闹钟时间进行预置，当达到预置时间时进行报时。
数电课程设计报告数字钟的设计
数电课程设计报告 第一章设计背景与要求 设计要求 第二章系统概述 2.1设计思想与方案选择 2.2各功能块的组成 2.3工作原理 第三章单元电路设计与分析 3.1各单元电路的选择 3.2设计及工作原理分析 第四章电路的组构与调试 4.1遇到的主要问题 4.2现象记录及原因分析 4.3解决措施及效果 4.4功能的测试方法，步骤，记录的数据 第五章结束语 5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明5.2总结设计的收获与体会 附图（电路总图及各个模块详图） 参考文献
第一章设计背景与要求 一．设计背景与要求 在公共场所，例如车站、码头，准确的时间显得特别重要，否则很有可能给外出办事即旅行袋来麻烦。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度和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路。 设计一个简易数字钟，具有整点报时和校时功能。 （1）以四位LED数码管显示时、分，时为二十四进制。 （2）时、分显示数字之间以小数点间隔，小数点以1Hz频率、50%占空比的亮、灭规律表示秒计时。 （3）整点报时采用蜂鸣器实现。每当整点前控制蜂鸣器以低频鸣响4次，响1s、停1s，直到整点前一秒以高频响1s，整点时结束。 （4）才用两个按键分别控制“校时”或“校分”。按下校时键时，是显示值以0~23循环变化；按下“校分”键时，分显示值以0~59循环变化，但时显示值不能变化。 二．设计要求 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养学生的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，课程设计是一个重要的实践环节，它包括选
信息与电气工程学院 课程设计说明书（2014 /2015 学年第二学期） 课程名称：单片机课程设计 题目：简易数字钟设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计周数：2周 设计成绩： 2015年6 月25 日
1、课程设计目的 （1）综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并在实验室实现，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验。 （2）学习A T89C51定时/计数器的原理及基本应用。 （3）掌握多为数码管动态显示方法。 （4）掌握Keil uVision2 IDE的使用方法。【包括项目文件的建立，给项目添加程序件， 编译、连接项目，形成目标文件，运行调试观察结果，多文件的处理，仿真环境的设置。】 （5）掌握Keil C51的调试技巧。【包括如何设置和删除断点，如何查看和修改寄存器的内容，如何观察和修改变量，如何观察存储器区域，并行口的使用，定时器/计数器的使用，串行口的使用，外中断的使用。】 （6）掌握PROTEUS软件使用过程。 2、简易数字钟的要求及软硬件的分析 2.1简易数字钟的设计要求 利用电子电路构成一个简易数字钟，该数字钟电路主要由C51单片机、4位共阳极数码管、时计数、分计数器、蜂鸣器、LED灯、NPN型和PNP型三极管、按键、若干电阻和导线组成。其中电路系统的分计数器采用60进制，时计数器采用24进制，。译码器显示电路将时、分计数器的输出状态通过三个两位共阳数码管显示出来。整点报时电路根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，用蜂鸣器输出。相对机械钟而言，数字钟能达到准确计时，并显示小时、分钟，同时通过不同按键的不同功能对该数字钟进行小时和分钟调整，也可通过按键来接她通蜂鸣器来发出响声。 2.2数字钟的软件分析 2.1.1数字钟软件的系统分析 系统的软件设计也是工具系统功能的设计。单片机软件的设计主要包括执行软件（完成各种实质性功能）的设计和监控软件的设计。单片机的软件设计通常要考虑以下几个方面的问题：（1）根据软件功能要求，将系统软件划分为若干个相对独立的部分，设计出合理的总体结构，使软件开发清晰、简洁和流程合理； （2）培养良好的编程风格，如考虑结构化程序设计、实行模块化、子程序化。既便于调试、链接，又便于移植和修改； （3）建立正确的数学模型，通过仿真提高系统的性能，并选取合适的参数；
摘要 数字电子钟是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置，与传统的机械时钟相比，它一般具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用。数字电子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。本课程设计采用的是中小规模集成电路法，时钟信号发生器采用32768Hz的CMOS石英谐振器制作，产生1Hz时钟脉冲；用74LS290设计两个六十进制的计数器对“分”、“秒”信号计数，二十四进制计数器对“时”信号计数、再通过“时”、“分”校正电路进行时间的校正，实现数字电子钟的功能。 关键词 数字电子钟；中小规模集成芯片；计数器；数字电子技术 设计的目的 （1）加强对电子制作的认识，充分掌握和理解设计个部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、电路的焊接与调试等多项知识。（2）把理论知识与实践相结合，充分发挥个人与团队协作能力，并在实践中锻炼。（3）提高利用已学知识分析和解决问题的能力。（4）提高实践动手能力 设计用到的仪器和零件 计数器（3片CD4518、CD4081）、显示译码器（6片CD4511）、6片共阴极数码管、二极管、电阻、电容、晶振（32.768kHz）、集成计数器（CD4060、CD4013）、开关、接线座、PCB板等元件。 数字钟的结构及基本工作原理 结构 数字电子时钟实际上是一个对标准频率（1Hz）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与某一个标准时间（如东八时区时间）一致，故需要在电路上加上一个对“时”、“分”进行校正的校时电路，同时为了提高计时的准确性，信号发生器产生的标准的1Hz时间信号
数字逻辑课程设计 数字钟 姓名： 学号： 班级：物联网工程131班 学院：计算机学院 2015年10月10日
一、任务与要求 设计任务：设计一个具有整点报时功能的数字钟 要求： 1、显示时、分、秒的十进制数字显示，采用24小时制。 2、校时功能。 3、整点报时。 功能： 1、计时功能： 要求准确计时，以数字形式显示时、分、秒的时间。小时的计时要求为“12翻1”。 2、校时功能： 当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间（简称校时）。校时是数字钟应具备的基本功能，一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能。为使电路简单，这里只进行分和小时的校时。对校时电路的要求是：在小时校正时不影响分和秒的正常计数；在分校正时不影响秒和小时的正常计数。校时方式有“快校时”和“慢校时”两种。“快校时”是通过开关控制，使计数器对1Hz的校时脉冲计数。“慢校时”是用手动产生单脉冲作校时脉冲。 3、整点报时： 每当数字钟计时快要到整点时发出声响；通常按照4低音1高音的顺序发出间断声响；以最后一声高音结束的时刻为整点时刻。 二、设计方案 电路组成框图： 主体电路 扩 展 电 路时显示器 时译码器 时计数器 分显示器 分译码器 分计数器 校时电路 秒显示器 秒译码器 秒计数器 定时控制 仿电台报时 报整点时数
数字钟电路是一个典型的数字电路系统，其由时、分、秒计数器以及校时和显示电路组成。其主要功能为计时、校时和报时。利用60进制和12进制递增计数器子电路构成数字钟系统，由2个60进制同步递增计数器完成秒、分计数，由12进制同步递增计数器完成小时计数。秒、分、时之间采用同步级联的方式。开关S1和S2分别是控制分和时的校时。报时功能在此简化为小灯的闪烁，分别在59分51秒、53秒、55秒、57秒及59秒时闪烁，持续的时间为1秒。 三、设计和实现过程 1.各元件功能 74LS160：可预置BCD异步清除器，具有清零与置数功能的十进制递增计数器。 74LS00：二输入端四与非门 74LS04：六反相器 74LS08：二输入端四与门 74LS20：四输入端双与非门 2.各部分电路的设计过程 （1）时分秒计数器的设计 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。 秒/分钟显示电路：由于秒钟与分钟的都是为60进制的，所以它们的电路大体上是一样的，都是由一个10进制计数器和一个6进制计数器组成；有所不同的是分钟显示电路中的10进制计数器的ENP和ENT引脚是由秒钟显示电路的进位信号控制的。 分和秒计数器都是模M=60的计数器，其计数规律为00—01—…—58—59—00…。可选两片74LS160设计较为简单。 时计数器是一个“12翻1”的特殊进制计数器，即当数字钟运行到12时59分59秒时，秒的个位计数器再输入一个秒脉冲时，数字钟应自动显示为01时00分00秒，实现日常生活中习惯用的计时规律。可选两片74LS160设计。
多功能数字钟电路设计 一、数字电子钟设计摘要 (2) 二、数字电子钟方案框图 (2) 三、单元电路设计及相关元器件的选择 (3) 1.6进制计数器电路的设计 (3) 2.10进制计数器电路的设计 (4) 3.60进制计数器电路的设计 (4) 4.时间计数器电路的设计 (5) 5.校正电路的设计 (6) 6.时钟电路的设计 (7) 7.整点报时电路设计 (8) 8. 译码驱动及单元显示电路 (9) 四、系统电路总图及原理 (9) 五、经验体会 (10) 六、参考文献 (10) 附录A:系统电路原理图 附录B:元器件清单
一、数字电子钟设计摘要 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。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 二、数字电子钟方案框图 图1 数字电子钟方案框图
三、单元电路设计和元器件的选择 1. 6进制计数器电路的设计 现要设计一个6进制的计数器，采用一片中规模集成电路74LS90N芯片，先接成十进制，再转换成6进制，利用“反馈清零”的方法即可实现6进制计数，如图2所示。 图2
2. 10进制电路设计 图3 3. 60 进数器电路的设计 “秒”计数器与“分”计数器都是六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接而成，如图4所示，采用两片中规模集成电路74LS90N串接起来构成“秒”“分”计数器。
数字钟课程设计报告 40979
课程设计报告 题目：数字钟的设计及制造 学校:安庆师范学院 班级:电信一班 姓名:赵润平 学号:080213037 姓名:杨刘节 学号:080213019 姓名:金轶群 学号:080213029
摘要 本次电子技术基础课程设计选题是数字钟的设计。主要原理是由晶体振荡电路产生多谐振荡，经过分频器分频后输出稳定的秒脉冲，作为时间基准。秒计数器满60向分计数器进位，分计数器满60向小时计数器进位，小时计数器以24为一个周期，并实现小时高位具有零熄灭的功能。计数器的输出经译码器送到显示器，可在相应位置正确显示时、分、秒。计时出现误差或者调整时间可以用校时电路进行时、分的调整。 随着科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高。高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟石晶表石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便；另一方面《数字电子技术》是一门实践性很强的的课程，只靠短短的课堂教学，学生只能略懂一些肤浅的表面知识，通过课程设计，学生亲自动手去做，在发现问题和解决问题中，才能够更好的理解《数字电子技术》的理论知识，提干我们的知识运用能力和实验技术，增强实践能力，为我们将来在技术领域的发展奠定了一定的实践基础。
目录 摘要 (2) 1设计的任务与要求 (4) 1.1数字钟的设计目的 (4) 1.2数字钟的设计要求 (4) 1.3数字钟的基本原理 (4) 2实验元器件 (4) 3单元模块设计 (6) 3.1电源部分 (6) 3.2震荡时钟 (6) 3.3数码管驱动 (6) 3.4CC4581功能介绍 (7) 3.5分频电路 (7) 3.6时间计数电路 (8) 3.7校时电路 (8) 4综合框图 (9) 5电路总图 (10) 6课程设计心得体会 (10) 7参考资料 (11)
单片机课程设计－－数字钟 一、设计目的及意义 （1）巩固、加深和扩大51系列单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力； （2）培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力； （3）对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉用51单片机做系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤 二、原理图设计中简要说明设计目的 （1）功能：24小时制时间显示，可随时进行时间校对调整，整点报时及闹钟功能。 （2）原理图中所使用的元器件功能在图中的作用 1.主要元件AT89C51 P3.2 /INT0（外部中断0） 定时器/计数器0溢出中断 2.LED及按键开关 用于时间的显示和设定 （3）各器件的工作过程及顺序 计时状态，AT89C51通过P1口持续向LED发送信号，使LED扫描显示刚前时分秒，当出现定时器/计数器0溢出中断时，时间加多1秒，AT89C51从P1口向LED输出新的时间；只按住SET UP键时，进入外部中断0，时间计数停止，通过点击按键H,M,S对时分秒进行调整，新的时间值送给了计时程序，松开SET UP键退出中断，回到计时状态； 按住SET UP键和ALARM键时，进入外部中断0，时间计数停止，通过点击按键H,M对时分进行闹钟定时，AT89C51记忆时分值，退出时先松开SET UP键再松开ALARM； 闹铃：当时间值和设定闹铃值一样时，进行闹铃一分钟。
(3)流程图 Y Y 按下设定键 N (4)程序清单 #include