数字电子钟设计

淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计课程论文题目：数字电子钟的设计学生姓名：陈东梅学生学号：1008050103系别：电气信息工程学院专业：电子信息科学与技术年级：10级任课教师：沈晓波电气信息工程学院制2013年1月成绩淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第1页目录1.数字电子钟的研究背景.........................................................................................................................22.数字电子钟设计的基本理论.................................................................................................................23.1系统框图.....................................................................................................................................34.数字电子时钟的电路设计.....................................................................................................................34.1电路原理图设计..........................................................................................................................34.2数字电子时钟设计的理论推导..................................................................................................44.2.1LED数码管的结构...........................................................................................................44.2.2.AT89C51的使用..............................................................................................................75数字电路设计的算法流程图................................................................................................................76数字电子时钟设计的实现....................................................................................................................96.1仿真............................................................................................................................................96结论.....................................................................................................................................................12参考文献.................................................................................................................................................12附录.........................................................................................................................................................12致谢.........................................................................................................................................................16淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第2页数字电子时钟设计学生：陈东梅指导教师：沈晓波电气信息工程学院电子信息科学与技术专业专业1.数字电子钟的研究背景近年来，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品渗透了社会的各个领域，大力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。现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。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。在我的设计中采用了LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，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。2.数字电子钟设计的基本理论数字电子时钟采用内部硬件定时器来进行计时，计时最小单位sec100为10ms。若sec100每记满100次，表示已经计时1s，则sec100清零且sec加1。如果sec等于60，应将sec清零，同时min加1。如果min等于60，应将min清零并hour加1。如果hour大于23时，应该将hour清零。淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第3页用AT89C51对系统进行控制，并加上外部中断按钮K1、K2来实现。3．数字电子时钟方案设计3.1系统框图AT89C51显示驱动时间显示电源图1.电子时钟系统的原理框图4.数字电子时钟的电路设计4.1电路原理图设计打开ProteusISIS，在ProteusISIS编辑窗口中单击元件列表之上的“p”按钮，添加下表所列的元器件。添加元器件后，绘制原理图。表1.元件表单片机AT89C51电解电容CAP-ELEC10Uf瓷片电容CAP22pF电阻RES晶振CRYSTAL11.592MHz数码管7SEG-MPX8-CA-BLUE三极管NPN按钮BUTTON上拉排阻RESPACK-8淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第4页图2原理图4.2数字电子时钟设计的理论推导4.2.1LED数码管的结构使用的LED数码管是7段LED，a—g呈“日”字形，结构如下图：图3LED结构图淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第5页图4LED数码管的连接淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第6页表2.字形代码与十六进制数的对应关系图5n个LED数码管的连接淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第7页4.2.2.AT89C51的使用单片机应用系统以单片机为核心，同时配以相应的外围电路及软件来完成某种或几种功能的系统。它包括硬件和软件两部分，硬件是系统的躯体，软件是系统的灵魂。单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。在本设计中，用了INT0和INT1两个中断，分别作为按钮K1和K2。初始化为TMOD=0x01;TH0=0xDC;TL0=0x00;TR0=1;ET0=1;EX0=1;IT0=0;EX1=1;IT1=0;EA=1;加上排阻RESPACK-8，驱动，电流不够，加排阻增加电流嘛，排阻一般有九个脚，一个脚接VCC，其他脚接单片机I/o口。5数字电路设计的算法流程图开始启动定时器按键检测时间显示开始分按键按时按键按分加1时加1显示时间结束NYNY图6.主流程图图7按键控制处理流程图淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第8页开始一秒时间到？秒加1秒清零分加160秒到？60分钟到？分清零时加1时清零时间显示结束24小时到？开始秒个位计算显示秒十位计算显示分个位计算显示分十位计算显示时个位计算显示时十位计算显示结束图8定时器中断流程图图9显示器流程图淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第9页6数字电子时钟设计的实现6.1仿真打开keiluvision4，执行”Project-NewProject”,z在弹出的“creatnewproject”输入项目名，在新建一个“file”，保存并加入“Group”，在“file”中输入C语言程序，检查错误并改错。再生成“.HEX”文件。画好原理图并电器检测，生成网络表，双击AT89C51，在弹出的“EditCompeonet”对话框的“ProgamFile”栏中选择刚刚生产的HEX文件，单击调试按钮，进行调试。如图所示：图10仿真图1淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第10页图11仿真图2点击“Design-DesignExplorer”，会看到有没有封装的元件。打开“Ares”封装元件，并加入自己的库里，再回到原理图加封装，“Design-DesignExplorer”，元件都封装后。再生成网络表。执行“Tools-NetlisttoARES”,进入PCB。执行“File-loadnetlist”，再执行“Tools-Autoplace”导入元件，再执行“Tools-AutoRouter”布线。淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第11页图12PCB布线图淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第12页图133D效果图6结论总结：在这次课程设计中，遇到很多问题，而且发现对proteus软件不是很熟悉，所以做得很慢，对于单片机的掌握也不是很好，还要多做多练。参考文献[1]陈忠平.基于Proteus的51系列单片机设计与仿真[P].北京：电子工业出版社，2012.05.[2]谭浩强.C语言程序设计教程[P].北京：高等教育出版社，2006.08.[3]谢维成,杨家国.单片机原理与应用及C51程序设计[P].第二版清华大学出版社.2003.淮南师范学院电气学院电子信息科学与技术专业proteus课程设计第13页附录C语言程序：#includereg51.h