数字钟课程设计报告多功能数字钟的设计

摘要 数字钟是采用数字电路时血案时，分，秒数字显示的即使装置，一起显示的直观性，走时准确而受到人们的欢迎，广泛用于个人家庭，车站，码头。办公室等公共场所，给人们的生活，学习，工作，娱乐带来了极大的方便，由AT89S51制作的数字钟走时准确，而且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，一集各种定时电气的自动启用等，所有这些都是以AT89S51为基础的，因此，研究AT89S51单片机有着非常的意义。 关键字：AT89S51 时钟 自动Abstract Digital Clock is a digital circuit when bloodshed, minutes and seconds digital display of the device to be together, intuitive display, accurate time and be popular, widely used in personal family, stations, wharves.Offices and other public places to peoples lives, learning, work, entertainment brought great convenience to the figures produced by the AT89S51 accurate time clock, and expansion of the watchs timekeeping function of the original, such as regular automatic alarm, automatic playing time belltime process control, time broadcasting, on-off power equipment, a set of automatic opening of a variety of regular electrical, all of which are based on AT89S51 based, therefore, of great significance with AT89S51 microcontroller.Keywords: AT89S51 clock automatically目录摘要IAbstractII1.绪论32. 数字钟的设计方案分析与选择13.数字钟的总体设计方案记起原理图23.1数字钟的总体设计方案23.2各个部分的原理说明33.1.数码驱动显示模块33.校时模块43.闹铃模块53.数字钟设计总图64.安装与调试74.安装焊接电路74.调试电路74.3安装与调试电路需注意问题74.4实际电路调试85.总结9附录 元件清单10附录 参考文献10多功能数字钟的设计 单片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，广泛应用于工业自动化上和智能产品。时钟，自从它被发明的那天起，就成为了人类的好朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，时钟的应用越来越广范，人们对时间计量的精度要求也越来越高。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友再次焕发青春呢？这就要求我们不断设计出新型的时钟，来不断满足人们的日常生活需要。然而市场上的时钟便宜的比较笨重，简单实用的又比较昂贵。那么，有没有一款既简单实用价格又便宜的时钟呢?基于这种情况,经过反复论证设计出了这款既简单实用，又价格便宜的单片机电子时钟。2. 数字钟的设计方案分析与选择根据课程涉及任务书的要求，目前有两种涉及方案课供选择。方案一，利用数字电路中学习的六十进制和二十四进制计数器和三八译码器来实现数字钟的时间显示，用与非门的反馈来实现整点报时和闹铃的功能，从而完成课程设计任务。方案二，利用AT89S52单片机和74HC573八位锁存器以及利用C语言对AT89S51进行编程来实现数字钟的显示,整点报时和闹铃功能，从而完成课程设计任务。方案一的优点在于原理简单，很多同学都已经经过数字电路基础学习甚至通过数字电路基础实验做过数字钟的显示实验，所以，对于很多同学都没有太大难度。方案二的优点在于利用AT89S51单片机和C语言进行编程，然后利用74HC573八位锁存器进行数码管的驱动，不仅有利于提高学生对专业课程的兴趣，而且涉及到了硬件和软件的原理，所以对同学们的要求比较高，要求熟练掌握C语言对于单片机的编程原理。由于利用计数器和与非门实现的数字钟焊接复杂，而且只涉及到硬件的原理，不利于学生学习专业知识与兴趣培养，所以本次课程设计采用第二种方案进行制作数字钟。 数码显示 闹铃电路 数码驱动 AT89S52时钟程序载入 键盘控制 图41 设计方案原理图.数码驱动显示模块 1.数码管的驱动装置说明： 本设计方案采用的是74HC573位数据储存器作为显示电路的驱动，74Hc573原理如图：74Hc573由D0D7脚输入单片机发出的信号，Q0Q7发出数码显示信号，从而完成对数码管的驱动。 图4-2 74Hc573引脚图 原理说明： M54HC563/74HC563/M54HC573/74HC573的八个锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。 LED数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。 图七段共阴数码管原理图 由于常规的数码管起辉电流只有12 mA,最大极限电流也只有1030 mA，所以它的输入端在5 V电源或高于TTL高电平(3.5 V)的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。 由于没有六位数码管，所以本设计采用一个四位数码管和一个两位数码管共同实现六位数码管的功能,将四位数码管和两位数码管的分别连接在一起，标清各个数码管的控制端。 图数码显示模块校时模块 为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校正数码管上显示的时间。 采用六个低电平有效键盘，公共端接地，非公共端分别接单片机对应的控制端口，实现校时，闹钟，整点报时功能。其定义程序如下：sbit key1=P30;sbit key2=P31;sbitkey3=P32; 图键盘模块sbit key4=P33;sbit key5=P34;sbit key6=P35 闹铃模块 定时闹钟模块如图所示，蜂鸣器的正极接到VCC（5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R1后由单片机的P3.7引脚控制，当P3.7输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制P3.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。蜂鸣器程序定义如下：/*蜂鸣器引脚定义*/sbit bell=P17;sbit alarm_led=P36; 图闹铃模块图仿真总图本设计方案是基于单片机的数字钟设计，系统以单片机（AT89S51）为核心，其主要的电路包括计时电路，时间显示电路，键盘控制电路等，以单片机的功能来实现计时，时间用数码管显示，最终达到数字钟的时间显示和校整时间的功能。其中变量定义程序如下：/*变量定义*/unsigned char hour,minute,second; /定义时间存储变量unsigned char alarm_hour,alarm_minute,alarm_second; /定义闹钟存储变量unsigned char lcd_number6; /各个数位显示数字存储变量unsigned int count;/定时器中断计数器unsigned char alarm_on; /闹钟开启标志unsigned char alarm_in;/闹钟设置标志unsignedcharcodedis_code10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90；.把AT89S51集成块插入面包板，注意布局；.将数码管以及装配在另外一块电路板上面。.用排阵将需要接线的管脚引出。.按照电路图焊接，注意两位和四位数码管的焊接。.用杜邦线将单片机模块，数码显示模块，键盘模块和蜂鸣器模块对应连接。.用下载线将单片机连接电脑。.用上位机软件将写好的数字钟程序下载到单片机里面。.查看数码管显示,如果显示和预想有差异则分班是硬件原因还是软件原因. 5.用万用表测量各个点的电压直,直到查找出原因,调整后在进行调试,直到显示和预想一样.1.在上电源前先用万用表测试下电源和地之间是否有短路，这样可防止可能烧坏元件。2.测试电路板的各项功能，须从极端的角度去测试可能会出现的问题。3.根据产品的性能要求，逐次测试其各个功能是否符合产品要求。4.电源连接不上，就要查查电源连接电路。5.电源连接上了，却不能工作，目测下主要元件是否有焊反、焊错、短路等现象出现。 包括元件用错了，型号不对,元件方向反了，元件的脚有损坏、虚焊、短路等，连接线 有损坏或接触不良，电容的正负极焊反等。6. 正确使用测量仪器的接地端，凡是使用地端接机壳的电子仪器进行测量，仪器的接地 端应和放大器的接地端连接在一起，否则仪器机壳引入的干扰不仅会使放大器的工作 状态发生变化，而且将使测量结果出现误差。7. 测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗，若测量仪器输入阻抗小， 则在测量 时会引起分流，给测量结果带来很大误差。8. 测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽。例如：MF20型万用表的工作频率为20 20000 HZ。如果放大器的fH=100 kHZ，我们就不能用 MF20来测试放大器的幅频 特性，否则，测试结果就 不能反映放大器的真实情况。9. 要正确选择测量点，用同一台测量仪器进行测量时，测量点不同，仪器内阻引进的误差大小将不同。电路调试分析： 实际调试电路开始发现小时，分钟显示出现编码错误，秒钟显示不完全，个位没有显示，十位显示正常，经过利用万用表测试发现数码管的引脚连接出现短路，导致显示出现编码错误，犹豫秒钟个位没有显示，测试也没有电流反应，猜测可能因为数码管损坏造成，因此在后面连接一个新数码管后发现正常显示，但与此同时又发现秒钟个位显示数码管的公共端口没有连接，导致没有显示。为了找出原因花费大量时间，结果却是因为自己焊接不仔细导致错误，为此得到了深刻教训，以后一定不会犯同样的错误。 本学期我们开设了数字电路课，这门学科属于电子电路范畴，是我们专业的基础课程。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行。”学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期模电刚学完之际，紧接着来一次电子电路课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对电子电路的任职，而且还及时、真正的做到了学以致用。 通过这段时间不懈的努力与切实追求，我终于做完了课程设计。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。 在实验过程中，我们也遇到了不少的问题。比如：软件调试问题，或者数码管显示不正确甚至没有显示。还有就是焊接实物的问题，我们以为很简单，但其实很复杂，要对焊板上的元件进行 布置和焊接电路元件连线，这有很大的难度。在此期间，除了对元件较好的焊接外，还要考虑电路元件间的影响（即元件之间信号的干扰等问题），还要考虑元件连线的不相交以及焊板面积的大小、元件摆放和连线的美观性等，所以想要焊出一块实用又美观的板子，还要经过一番考虑和布置。但是最后在同学的帮助以及自己的不断努力下，把问题一一解决了，那种心情别提有多高兴啊。实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，老师们不厌其烦地为我们调整波形，讲解知识点，实在令我感动。 还有就是在实验中，好多同学被电烙铁烫伤了，这不得不让我想起安全问题，所以在以后的实验中我们应该注意安全，让不必要的伤害减至最少。作为一个电子专业的学生，我深知课程设计的重要性。这次实习我从刚开始的什么都不懂不会不敢不碰，到现在的基本了解了一个电路元件是如何构成的，还有以前看的集成板上让人难琢磨的电路焊接图我都可以看懂一些了，其中的电路仿真也让我对以前学习的电路知识有了详细地了解。我们顺利完成了这周的模拟电子的课程设计。这次课程设计让我学到了很多，不仅是巩固了先前学的模电、数电的理论知识，而且也培养了我的动手能力，更令我的创造性思维得到拓展。希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些。附录 元件清单 元件名称 元件数目 AT89S52 1片 74Hc573 1片 四位数码管 1个 两位数码管 1个 12M晶振 1个 30pf电容 2个 键盘 6个 蜂鸣器 1个 8550三极管 1个 ISP接口 1个 下载线 1条 排针 若干 杜邦线（口） 若干附录 参考文献数字电子技术基础2009年清华大学出版社，吴友宇主编通用元器件应用与检测2009年中国电力出版社，阳鸿钧主编电工电子基础实践教程2002年机械工业出版社，曾建唐主编电子电路问答2003年机械工业出版社，李辉主编数字电子技术基础2001年高等教育出版社，童诗白主编电子技术基础（数字部分）1999年高等教育出版社，康华光主编 本科生课程设计成绩评定表姓 名杨俊性 别男专业、班级电子科学与技术0802班课程设计题目：多功能数字钟的设计课程设计答辩或质疑记录：1.简述设计发难的基本原理？ 答：这次课程设计方案主要是以AT89S51单片机为核心的制作，利用74HC573为数码驱动，共阴数码管显示，C语言编程的设计，利用语言编程控制数字钟的整点报时和闹铃功能以及最终数字钟的校时功能，整体设计简单，功能齐全，不过对学生利用C语言对单片机编程的要求比较高。2.易用这个设计方案有什么优缺点？ 答：对于课程设计任务书，有两种预想设计方案，一是利用计时器和与非门的复杂连接来实现任务书的功能，重点在于对硬件的理解。二是利用单片机和语言来简单的实现多种功能，重点在于软件与硬件的结合，能够很好的激发对于专业知识的兴趣，提高对单片机的认识，从课本的理论知识扩展到实际的专业知识，而且制作简单，关键在于单片机和C语言的硬件和软件的结合。成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 年 月 日