基于數(shù)字電路交通紅綠燈設(shè)計(jì)(完整資料)

基于數(shù)字電路交通紅綠燈設(shè)計(jì)(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

基基于數(shù)字電路交通紅綠燈設(shè)計(jì)(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）于數(shù)字電路交通紅綠燈設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1—5”\h\u1159一、設(shè)計(jì)目的312094二、設(shè)計(jì)任務(wù)318856三、設(shè)計(jì)要求416132四、總體設(shè)計(jì)思路422381五、電路設(shè)計(jì)模塊與分析599421、交通燈控制系統(tǒng)的原理554892、狀態(tài)控制電路6215813、初值預(yù)置電路8215394、數(shù)字顯示電路9189615、秒脈沖電路1018409六、總設(shè)計(jì)電路圖1112202七、元件清單及其引腳功能129524八、仿真故障13408九、心得體會(huì)13677十、參考文獻(xiàn)14一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)設(shè)計(jì)，鞏固和加深在數(shù)字電子技術(shù)課程中的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)中的基本技能，訓(xùn)練電子產(chǎn)品制作時(shí)的設(shè)計(jì)能力。通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出符合任務(wù)要求的電路.掌握常用集成器的一般設(shè)計(jì)方法。訓(xùn)練并提高學(xué)生在文獻(xiàn)檢索、資料利用、方案比較和元器件選擇等方面的綜合能力。熟練使用Multisim軟件。二、設(shè)計(jì)任務(wù)在現(xiàn)代城市中,人口和汽車日益增長(zhǎng),市區(qū)交通也日益擁擠，人們的安全問(wèn)題也日益重要。因此，紅綠交通信號(hào)燈成為交管部門管理交通的重要工具之一.交通信號(hào)燈常用與交叉路口，用來(lái)控制車的流量，提高交叉口車輛的通行能力，減少交通事故.有了交通燈人們的安全出行有了很大的保障。自從交通燈誕生以來(lái),其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)，設(shè)計(jì)方法也開始多種多樣，從而使交通燈顯得更加智能化、科學(xué)化、簡(jiǎn)便化.尤其是近幾年來(lái),隨著電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子電路分析和設(shè)計(jì)方法有了很大的改進(jìn)，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化也已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中不可缺少的工具和手段,這些為交通燈控制電路的設(shè)計(jì)提供了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。三、設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)通過(guò)采用數(shù)字電路對(duì)交通燈控制電路的設(shè)計(jì),一般在每條道路上各有一組紅、黃、綠交通信號(hào)燈，其中紅燈亮，表示該條道路禁止通行；黃燈亮表示該條道路上未過(guò)停車線的車輛停止通行，已過(guò)停車線的車輛繼續(xù)通行；綠燈亮表示該條道路允許通行。交通燈控制電路自動(dòng)控制十字路口兩組紅、黃、綠交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換,指揮各種車輛和行人安全通行，實(shí)現(xiàn)十字路口交通管理的自動(dòng)化.1、東西方向綠燈亮,南北方向紅燈亮，時(shí)間25s.2、南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮，時(shí)間25s。3、東西方向或南北方向黃燈亮,時(shí)間均為5s。四、總體設(shè)計(jì)思路1、根據(jù)本課題設(shè)計(jì)要求分析并畫出簡(jiǎn)易電路結(jié)構(gòu)框圖。2、按照電路結(jié)構(gòu)框圖繪制電路原理圖。3、選定各部分集成電路元器件的類型。4、利用Multisim軟件對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行調(diào)試仿真。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，而確定交通燈控制器電路的系統(tǒng)工作框圖1。通過(guò)主控制計(jì)數(shù)器（74LS162）控制電路的運(yùn)作和紅綠黃燈三種信號(hào)燈的轉(zhuǎn)換,用兩條QBQA輸出取四種狀態(tài)。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)的脈沖，通過(guò)兩片減法計(jì)數(shù)器（74LS192)達(dá)到控制東西方向和南北方向每種工作狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間的十位和個(gè)位。減法計(jì)數(shù)器的借位端為主控制電路翻轉(zhuǎn)的脈沖信號(hào)來(lái)完成狀態(tài)的改變，同時(shí)主控制電路的輸出狀態(tài)又控制了減法計(jì)數(shù)器的下次計(jì)數(shù)的初值。采用譯碼器（74LS138）譯碼。減法計(jì)數(shù)器的十位和個(gè)位分別接譯碼器和靜態(tài)數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間的倒計(jì)時(shí)。通過(guò)電路與靜態(tài)顯示管來(lái)循環(huán)顯示25、5、25、5這四個(gè)數(shù)。交通信號(hào)燈控制電路分為：·狀態(tài)控制電路·初值預(yù)置電路·數(shù)字顯示電路·秒脈沖電路秒脈沖秒脈沖譯碼·顯示東西方向信號(hào)燈南北方向信號(hào)燈減法計(jì)數(shù)器交通信號(hào)燈狀態(tài)控制預(yù)置數(shù)控制主控制電路圖1五、電路設(shè)計(jì)模塊與分析1、交通燈控制系統(tǒng)的原理秒脈沖秒脈沖發(fā)生器東西方向信號(hào)燈25S5S信號(hào)燈轉(zhuǎn)換器倒計(jì)時(shí)計(jì)時(shí)器南北方向信號(hào)燈圖2利用555定時(shí)器產(chǎn)生秒脈沖送至74LS192減法計(jì)數(shù)器,控制74LS192做減法計(jì)算。狀態(tài)控制電路74LS162進(jìn)行交通信號(hào)燈之間的轉(zhuǎn)換.74LS138輸入端接74LS162輸出端，再對(duì)74LS192進(jìn)行預(yù)置數(shù)。2、狀態(tài)控制電路主控電路屬于時(shí)序邏輯電路，狀態(tài)控制器是系統(tǒng)的核心部分，由它決定交通燈處于哪一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)。從而使相應(yīng)的交通燈點(diǎn)亮，并決定下一個(gè)狀態(tài)的預(yù)置電路該預(yù)置的信號(hào)燈的預(yù)置值。通過(guò)74LS162控制主支干道紅綠黃燈亮滅的四種狀態(tài)S0（南北方向綠燈亮東西方向紅燈亮）S1（南北方向黃燈亮.東西方向紅燈亮，S2為南北方向紅燈亮。東西方向綠燈亮)S3(南北方向紅燈亮.東西方向黃燈亮）。令燈亮為“1”、燈滅為“0”，南北干道紅綠黃等分別為R1、G1、Y1，東西干道紅綠黃等分別為R2、G2、Y2，東西、南北方向交通信號(hào)燈的工作是同時(shí)進(jìn)行的。前25秒南北方向綠燈亮東西方向紅燈亮，之后5秒南北方向黃燈亮。東西方向紅燈亮，之后25秒南北方向紅燈亮東西方向綠燈亮，接著5秒南北方向紅燈亮.東西方向黃燈亮，一次循環(huán)為60秒。狀態(tài)流程圖如下：SS0S3S2S15S5S25S25S圖3信號(hào)燈電路真值表如表1：輸入輸出QBQAR1G1Y1R2G2Y2狀態(tài)00010100S001001100S110100010S211100001S3由真值表寫出邏輯表達(dá)式如下：S1=S2=S3=R1=G1=Y1=R2=G2=Y2=分析說(shuō)明：74LS162輸出為0011時(shí)置數(shù)，接成四進(jìn)制計(jì)數(shù)器,CLK接狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。圖4根據(jù)邏輯表達(dá)式式連接電路如圖圖43、初值預(yù)置電路當(dāng)交通燈控制系統(tǒng)開始工作時(shí)，該部分電路將實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換功能。由于Multisim的問(wèn)題,本來(lái)預(yù)置數(shù)為25、5、25、5，現(xiàn)在根據(jù)原理，預(yù)置數(shù)要改為35、5、35、5，將數(shù)碼管顯示南北方向綠燈和東西方向紅燈的預(yù)值（25秒），預(yù)置：0011、0101；當(dāng)其減到0時(shí),計(jì)數(shù)器產(chǎn)生借位，此時(shí)南北綠燈和東西方向紅燈同時(shí)滅。然后將南北方向黃燈和東西方向紅燈的預(yù)值(5秒）,預(yù)置0000、0101;重復(fù)上述轉(zhuǎn)換功能，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能。預(yù)置數(shù)如表2：預(yù)置數(shù)十位個(gè)位譯碼器輸出DCBADCBA3500110101Y05000001012500000101Y3預(yù)置數(shù)電路如圖5：圖圖5電路分析:由預(yù)置數(shù)表可知，低位計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)始終為五，可A和C相連接高電位直接置數(shù).高位的置數(shù)在3和0之間交替進(jìn)行,可將高位的低兩位A和B相連，由譯碼器輸出控制。紅綠燈的狀態(tài)由（74LS138)譯碼,在輸出端產(chǎn)生Y0、Y1、Y2、Y3四個(gè)置數(shù)信號(hào)。4、數(shù)字顯示電路用兩片計(jì)數(shù)器74LS192接成百進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，低位片的借位輸出端接高位片的脈沖輸入端。高位的借位端用作主控制電路翻轉(zhuǎn)的脈沖信號(hào)來(lái)完成狀態(tài)的改變，同時(shí)主控制電路的輸出狀態(tài)又控制了減法計(jì)數(shù)器的下次計(jì)數(shù)的初值。由置數(shù)模塊采用譯碼器（74LS138）譯碼。減法計(jì)數(shù)器的十位和個(gè)位分別接譯碼器和靜態(tài)數(shù)碼管來(lái)顯示時(shí)間的倒計(jì)時(shí)。通過(guò)電路與靜態(tài)顯示管來(lái)循環(huán)顯示25、5、25、5這四個(gè)數(shù)。圖6電路如圖圖65、秒脈沖電路以555定時(shí)器接外接電路形成多諧振蕩器，輸出頻率為1Hz的脈沖信號(hào)，用作74LS162計(jì)數(shù)器及74LS192減法計(jì)數(shù)器的CLK信號(hào).由脈沖頻率公式:要使f=1Hz，可選擇R1=43K,R2=50K，C=10μF。形成電路圖7：圖圖7電路說(shuō)明：由于Multisim仿真速度的限制，無(wú)法有效觀看倒計(jì)時(shí)效果，將實(shí)際電路改為由555產(chǎn)生1KHZ的方波信號(hào)來(lái)代替秒脈沖電路。使f=1KHz,可選擇R1=43K，R2=50K，C=10nF。圖8六、總設(shè)計(jì)電路圖圖8七、元件清單及其引腳功能元件清單表3:數(shù)量名稱作用174LS162同步計(jì)數(shù)器1555定時(shí)器174LS138編碼器274LS192減法計(jì)數(shù)器2DCD_HEX數(shù)碼管474LS08與門174LS00與非門474LS04非門174LS32或門2R電阻1C電容6信號(hào)燈顯示紅綠黃輸出端電源接地復(fù)位端放電端閾值端輸出端電源接地復(fù)位端放電端閾值端觸發(fā)端控制端圖10輸出端輸入端計(jì)數(shù)控制端進(jìn)位端置數(shù)端清零端CP圖9輸出端數(shù)碼輸出端數(shù)碼控制碼圖11輸出端借位端進(jìn)位端輸入端置數(shù)端清零端加計(jì)數(shù)時(shí)鐘減計(jì)數(shù)時(shí)鐘圖12八、仿真故障1、兩個(gè)路口燈亮狀態(tài)不符合設(shè)計(jì)要求。經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)紅燈接反，改正之后電路正常。預(yù)置數(shù)接25時(shí)仿真結(jié)果為15，不符合設(shè)計(jì)要求。將預(yù)置數(shù)改為35后電路正常。顯示正常，但是沒(méi)有倒計(jì)時(shí)，測(cè)555輸出頻率發(fā)現(xiàn)幾乎沒(méi)有。將頻率調(diào)升至1KHZ后電路正常。九、心得體會(huì)通過(guò)這一次的課程設(shè)計(jì)，不但使我們對(duì)各類芯片的功能及工作原理的認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的提高，而且加強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力，與錯(cuò)誤檢測(cè)的水平。使我們對(duì)數(shù)字電路這門課有了進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，不但提高了我們的實(shí)踐水平，還使我們對(duì)電路設(shè)計(jì)軟件的使用變得更加熟練，為我們今后的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ).通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，提高了我們的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。讓我們學(xué)會(huì)了熟練的使用Multisim軟件，還讓我們明白了一個(gè)道理，那就是有很多事情是看似簡(jiǎn)單做起來(lái)難，事情的成敗與否，往往在于你是否堅(jiān)持.十、參考文獻(xiàn)賈更新《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)與仿真》鄭州大學(xué)出版社2006、10王革思《數(shù)字電路原理設(shè)計(jì)與實(shí)踐教程》哈爾濱工程大學(xué)出版社2007、4畢業(yè)設(shè)計(jì)成果(方案）設(shè)計(jì)題目：基于數(shù)字鐘的PCＢ設(shè)計(jì)院系航空電子電氣工程學(xué)院專業(yè)航空電子信息技術(shù)班級(jí)電信13０2學(xué)號(hào)201３00022036姓名周玉棟指導(dǎo)老師鄢立誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明:所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行所取得的成果.盡我所知，除設(shè)計(jì)中特別加以標(biāo)注的地方外，設(shè)計(jì)中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的設(shè)計(jì)成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：周玉棟指導(dǎo)教師簽名:鄢立TOC\o＂1-3"\h\u1。設(shè)計(jì)任務(wù)與要求ＰAGＥＲＥＦ_Ｔoc２30３5１HYPERLＩNK\l_Ｔoc1５3９51．1設(shè)計(jì)任務(wù)PAＧEＲEF_Toc15395１1。2設(shè)計(jì)思路ＰAGEＲEF_Toc315441ＨYPERLINK\l_Toc142971。３系統(tǒng)框圖ＰAGＥＲＥF_Toc142971ＨYPEＲLINＫ\l_Ｔoc120２32。硬件原理圖設(shè)計(jì)PAGＥRＥＦ＿Toc120２32HYPERＬINK\l_Tｏc237542.１單片機(jī)引腳PＡGＥREF_Ｔoｃ2３７542HＹＰERＬＩNK\l_Ｔoc287３２。２單片機(jī)最小系統(tǒng)PAGEＲEF_Toc２８7332.3DS1302應(yīng)用PＡGEREF＿Toc173824ＨYPERLＩNK\l_Toc19169２.4時(shí)鐘芯片及電路流程圖PＡGEREF_Ｔｏc191６942.5數(shù)碼管顯示PAGERＥF_Tｏc２7６7７６２。６整體原理圖PAGEREＦ＿Ｔoc19０23６3．ＰCBHYPＥRLINＫ\l_Ｔoc３192９設(shè)計(jì)與開發(fā)工具ＰＡＧEＲＥF_Toc3１929７3。1PCＢ簡(jiǎn)介PAGEＲＥＦ_Toc11481７3.2PCＢ的特點(diǎn)PAGEＲEＦ_Ｔoc1402２7ＨYPＥRLINK\l_Toc１40223.3DＸP設(shè)計(jì)平臺(tái)PAGＥREF＿Ｔoc140２274。數(shù)字鐘的ＰCB設(shè)計(jì)流程PAGEREF＿Toc397１９ＨYPERLＩNK\l_Toｃ2２７6７4。１新建PCＢ工程PAＧEREF_Ｔｏc227６7９4.2原理圖元件的繪制PAGEREF_Toｃ721７1０4。３封裝庫(kù)設(shè)計(jì)PAGＥREF＿Toｃ２5７4１1２4．４繪制原理圖PAＧＥRＥF＿Tｏｃ1７15３164.５原理圖的PCB設(shè)計(jì)PAGERＥF＿Toｃ305２4１8HYPＥRＬINＫ\l_Tｏｃ1873７4．6生成ＰＣBPAGEＲEＦ_Ｔoc１８73719４．7布線PAGERＥF_Ｔoc１３0９６2０總結(jié)ＰAGEREF_Ｔｏｃ2７37221HＹPERＬINK\l_Ｔｏc2038參考文獻(xiàn)PAGEREＦ_Toc20382２摘要本設(shè)計(jì)針對(duì)數(shù)字鐘PＣB板設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的問(wèn)題，利用國(guó)內(nèi)知名度較高、應(yīng)用最廣泛的電路輔助設(shè)計(jì)軟件ＤXP進(jìn)行了電路板的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)介紹了各部分電路的構(gòu)成及準(zhǔn)確完成了數(shù)字鐘的PCB設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)數(shù)字鐘原理圖分析入手,說(shuō)明了在平臺(tái)中完成原理圖設(shè)計(jì),電氣檢測(cè),網(wǎng)絡(luò)表生成,ＰCＢ設(shè)計(jì)的基本操作程序.數(shù)字鐘的主要電路是由電源電路、顯示電路、校時(shí)電路、晶體振蕩電路組成。PCＢ是電子元器件的支撐體,是電子元器件電氣連接的提供者。PCB的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù)，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)者所需要的功能。優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)可以節(jié)約生產(chǎn)成本,達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。關(guān)鍵詞：數(shù)字鐘；PCB;原理圖；ＤＸP設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)選擇合理的元器件原理圖組成數(shù)字鐘電路,用軟件畫出整個(gè)電路，對(duì)于電路元件集成庫(kù)中沒(méi)有的元器件需要自己畫出元件原理圖進(jìn)行封裝再添加到系統(tǒng)元件集成庫(kù)中，生成元件清單,完成PCB原理圖繪制.設(shè)置好PCＢ圖的向?qū)募?進(jìn)行PCB板規(guī)劃，選擇好PCB的版圖將繪制好的原理圖導(dǎo)入到PCB圖中再將元器件進(jìn)行連線、布局，完成PCＢ印制板的設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)思路單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此,單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備結(jié)合,便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。因此用AT８９C51單片機(jī)作控制,對(duì)計(jì)時(shí)器件ＤS13０2采用字節(jié)讀寫模式;寫入時(shí)分秒寄存器控制字,讀出時(shí)分秒時(shí)間數(shù)據(jù)并處理后,用數(shù)碼管器件顯示;2×2矩陣鍵盤作為時(shí)間調(diào)整按鍵.系統(tǒng)框圖數(shù)字鐘的主要電路是由時(shí)鐘電路、主控制板、顯示電路、按鍵掃描電路組成。數(shù)字鐘電路組成原理圖如圖1-1所示。圖１—１數(shù)字鐘結(jié)構(gòu)主體框圖系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)單片機(jī)引腳AT8９C５１單片機(jī)為40引腳的集成芯片VCC（４０）：供電電壓，其工作電壓為５V.GＮD（20）:接地。AＴ8９C51有４個(gè)８位并行I/O接口,共３2條I／O線。分別是P０.0～P0．7；P1。0~P1.7;P2.0～Ｐ２。7；Ｐ3．0～P3．7。P1、P２、P３內(nèi)置上拉電阻;Ｐ0口需要外接１0KΩ左右的上拉電阻。Ｐ０～P3口作為輸入口時(shí)，必須先寫“１”。ALＥ/PROG（3０）：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地低位字節(jié).在FＬASＨ編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖.在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的１/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如果想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVＸ,MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高.如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，則置位無(wú)效。ＰSEN(2９)：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PＳEＮ有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PＳEＮ信號(hào)將不出現(xiàn).EＡ／VPP(３1）：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（０000H-FＦFFＨ），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為REＳET；當(dāng)EＡ端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLAＳＨ編程期間,此引腳也用于施加1２V的編程電源（VＰP)。XTAL1（1９）:來(lái)自反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTＡＬ2(１8):來(lái)自反向振蕩器的輸出。其引腳圖如圖２－２所示。圖2—２AT89C51引腳圖單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、晶振電路、復(fù)位電路.如圖2－1所示.圖2－1單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路:由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合"電容電壓不能突變＂的性質(zhì)可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電,RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RＣ值來(lái)決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RＳT腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周上就將復(fù)位,所以，適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般教科書推薦Ｃ取１0u，Ｒ取8。2K.當(dāng)然也有其他取法的,原則就是要讓ＲC組合可以在基于單片機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)。ＲＳT腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期的高電平.至于如何具體定量計(jì)算，可以參考電路分析相關(guān)書籍。晶振電路：典型的晶振?。?.0592MＨz（因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和1920０波特率,用于有串口通訊的場(chǎng)合)/１2MHz（產(chǎn)生精確的uS級(jí)時(shí)歇,方便定時(shí)操作）特別注意：對(duì)于31腳（EA/Vpp）,當(dāng)接高電平時(shí),單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ＲOM的00０0H開始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí),復(fù)位后直接從外部ROM的０000H開始執(zhí)行。時(shí)鐘芯片及其讀寫電路時(shí)鐘芯片ＤS１302是美國(guó)ＤALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,附加31字節(jié)靜態(tài)RAＭ，采用SPＩ三線接口與ＣＰU同步通信；并可采用突發(fā)方式,一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAＭ數(shù)據(jù).實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年的數(shù)據(jù)。一個(gè)月小于３１天時(shí)，可以自動(dòng)調(diào)整,且具有閏年補(bǔ)償功能。其工作電壓寬達(dá)2．5~5.5Ｖ,采用雙電源供電；可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電源充電的能力。DS1302為雙列8引腳器件。Ｖcc１為主電源，Vcc2為后備電源.當(dāng)Ｖcc2＞Vcc１+0．2時(shí)，由Vcc2向DS1302供電；當(dāng)Vｃc2<Vcｃ1時(shí),由Ｖcｃ1向DS1302供電.SＣLK:串行時(shí)鐘輸入。ＲST：復(fù)位／片選。上電運(yùn)行時(shí),在Vcc2≥2．5V前，RST必須保持低電平。只有在SＣLK為低電平時(shí),才能將ＲSＴ置為高電平.當(dāng)RＳＴ為高電平時(shí),所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。Ｘ1和X2:時(shí)鐘輸入與輸出，外接３2。768ｋＨz晶振.GND：接地.DS130２是SＰＩ總線驅(qū)動(dòng)方式。要向寄存器寫入控制字才能傳送數(shù)據(jù)。如圖2-3所示,DS130２應(yīng)用時(shí)常用外接32.７68ＭHz晶振芯片提供計(jì)時(shí)脈沖，其5角,7角,6角分別與單片機(jī)I/O引腳連接。8角接后備電源。圖2—3DＳ1302與單片機(jī)連接圖數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管，是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的一種顯示輸出，主要用于單片機(jī)控制中的數(shù)據(jù)輸出和狀態(tài)信息顯示。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“８"可分為1位、2位、４位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極（COＭ）的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí),相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí),相應(yīng)字段就不亮。。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM）的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COＭ接到地線GＮD上,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮.這次設(shè)計(jì)用了6位LEＤ顯示器，如下圖２—8所示為ＬED顯示器的符號(hào)圖。圖2-8LＥＤ顯示器符號(hào)圖整體原理圖下圖2—5為數(shù)字鐘的整體原理圖分別由數(shù)碼管顯示，單片機(jī)系統(tǒng)，以及DS1302時(shí)鐘電路和按鍵電路組成。圖2－９數(shù)字鐘整體原理圖2。6軟件流程圖這次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)用到了很多子程序，它們的流程圖如下所示。主程序是先開始，然后啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器啟動(dòng)后再進(jìn)行按鍵檢測(cè)，檢測(cè)完成，就可以顯示時(shí)間。流程圖如下2-４所示。圖2—4主程序流程圖按鍵處理是先檢測(cè)秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加1;如果沒(méi)有按下,就檢測(cè)分鍵是否按下，分鍵如果按下,分就加１；如果沒(méi)有按下,就檢測(cè)時(shí)按鍵是否按下，時(shí)按鍵如果按下,時(shí)就加1；如果沒(méi)有按下,就把時(shí)間顯示出來(lái)。如圖２—5所示為按鍵處理流程圖。圖2－5按鍵處理流程圖定時(shí)器中斷時(shí)是先檢測(cè)１秒是否到，1秒如果到，秒單位就加1;如果沒(méi)到，就檢測(cè)１分鐘是否到,1分鐘如果到，分單元就加1；如果沒(méi)到，就檢測(cè)1小時(shí)是否到，1小時(shí)如果到,時(shí)單元就加1，如果沒(méi)到,就顯示時(shí)間.如下圖2-6為定時(shí)中斷流程圖。圖2-6定時(shí)器中斷流程圖時(shí)間顯示是先秒個(gè)位計(jì)算顯示,然后是秒十位計(jì)算顯示，再是分個(gè)位計(jì)算顯示，然后再是分十位顯示，再就是時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示，然后是時(shí)十位顯示.如圖2—7為時(shí)間顯示流程圖.圖2—7時(shí)間顯示流程圖3。PCＢ設(shè)計(jì)與開發(fā)工具３.１PＣB簡(jiǎn)介PCＢ(PrinteｄCircｕｉtBｏard)，中文名稱為印制線路板，簡(jiǎn)稱印制板，是電子工業(yè)的重要部件之一.PＣＢ應(yīng)用十分廣泛。它提供集成電路等各種電子元器件固定裝配的機(jī)械支撐、實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的電氣連接或電絕緣、提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等；同時(shí)為自動(dòng)錫焊提供阻焊圖形,為元器件插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形。3．2PCB的特點(diǎn)PCB之所以能得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用,因?yàn)樗泻芏嗒?dú)特優(yōu)點(diǎn),概栝如下。可高密度化。數(shù)十年來(lái)，印制板高密度能夠隨著集成電路集成度提高和安裝技術(shù)進(jìn)步而發(fā)展著。1、高可靠性。通過(guò)一系列檢查、測(cè)試和老化試驗(yàn)等可保證PＣB長(zhǎng)期(使用期，一般為20年)而可靠地工作著。2、可設(shè)計(jì)性。對(duì)PCB各種性能（電氣、物理、化學(xué)、機(jī)械等)要求,可以通過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化等來(lái)實(shí)現(xiàn)印制板設(shè)計(jì)，時(shí)間短、效率高。3、可生產(chǎn)性.采用現(xiàn)代化管理,可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模（量）化、自動(dòng)化等生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性。4、可測(cè)試性。建立了比較完整測(cè)試方法、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、各種測(cè)試設(shè)備與儀器等來(lái)檢測(cè)并鑒定PCB產(chǎn)品合格性和使用壽命.5、可組裝性。PCB產(chǎn)品既便于各種元件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化組裝,又可以進(jìn)行自動(dòng)化、規(guī)?；可a(chǎn)。同時(shí),PCB和各種元件組裝部件還可組裝形成更大部件、系統(tǒng)，直至整機(jī)。6、可維護(hù)性。由于PＣB產(chǎn)品和各種元件組裝部件是以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與規(guī)模化生產(chǎn)，因而,這些部件也是標(biāo)準(zhǔn)化。所以，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，可以快速、方便、靈活地進(jìn)行更換,迅速恢服系統(tǒng)工作。當(dāng)然,還可以舉例說(shuō)得更多些.如使系統(tǒng)小型化、輕量化，信號(hào)傳輸高速化等。3.3DXP設(shè)計(jì)平臺(tái)DＸP不是單純的ＰCB設(shè)計(jì)工具，而是一套由五大模塊組成的系統(tǒng)軟件,它們分別是SCH(原理圖）、SCH仿真、PCB設(shè)計(jì)、AuｔoＲouter（自動(dòng)布線器）和ＦＰＧA設(shè)計(jì)，覆蓋了以PCＢ為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。DXP作為新推出的優(yōu)秀的電子CAD設(shè)計(jì)軟件，具有以下特點(diǎn)：通過(guò)設(shè)計(jì)文件庫(kù)包括的方式,將原理圖編輯、電路仿真、PCＢ圖設(shè)計(jì)以及打印這些功能有機(jī)地結(jié)合在一起,提供了一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境.2、提供了混合電路仿真功能，為設(shè)計(jì)者檢驗(yàn)原理圖電路中某些功能模塊的正確與否提供了方便。3、提供了豐富的原理圖元件庫(kù)和PCＢ封裝庫(kù),并且為設(shè)計(jì)新的器件封裝提供了封裝向?qū)С绦颍?jiǎn)化了封裝設(shè)計(jì)過(guò)程。4、提供了強(qiáng)大的查錯(cuò)功能。原理圖中的ERC(電氣法檢查）工具和PCB圖的DRC(設(shè)計(jì)規(guī)則檢查）工具能幫助設(shè)計(jì)者更快地查出和改正錯(cuò)誤。５、提供了層次原理圖設(shè)計(jì)方法,支持“自上向下”的設(shè)計(jì)思路,使大型電路設(shè)計(jì)的工作組開發(fā)方式成為可能。６、全面兼容Protel系列的版本設(shè)計(jì)文件，并提供了與OｒCAD格式文件的轉(zhuǎn)換功能.4.數(shù)字鐘的ＰCB設(shè)計(jì)流程4.１新建PＣB工程在DXＰ設(shè)計(jì)環(huán)境下，單擊菜單命令,從子菜單中可以選擇建立項(xiàng)目元件，并將圖紙大小設(shè)為A4，并設(shè)置好標(biāo)題欄如圖4-1所示.圖4-１標(biāo)題欄設(shè)置好標(biāo)題欄后選擇元器件并列出物料清單。如圖4－2所示。圖4－2物料清單４．2原理圖元件的繪制在用DＸP繪制原理圖時(shí)，需要放置各種各樣的元件原理圖。而AD內(nèi)置的元件雖然很完備，但是難免會(huì)遇到找不到你需要的元器件的時(shí)候。因此在這種情況下我們便需要自己創(chuàng)建元件的.AD提供了一個(gè)完整的創(chuàng)建元件的編輯器,使我們能夠根據(jù)自己的需要進(jìn)行編輯或者創(chuàng)建元件。根據(jù)需要，在進(jìn)行原理圖繪制時(shí),缺少數(shù)碼管、時(shí)鐘芯片DS130２和單片機(jī)最小系統(tǒng)元件原理圖符號(hào)。建立原理圖元件庫(kù)數(shù)碼管原理圖、時(shí)鐘芯片DS1３02和單片機(jī)原理圖元件文件。（1)數(shù)碼管的原理圖元件繪制查找資料，數(shù)碼管引腳圖如下4－3所示。圖4—３數(shù)碼管引腳圖位置顯示圖如圖4－4為數(shù)碼管各點(diǎn)的尺寸距離.圖4-4數(shù)碼管各店的尺寸距離依照數(shù)碼管引腳圖位置和數(shù)碼管各點(diǎn)的尺寸距離繪制數(shù)碼管原理圖.下圖4—5為繪制好的數(shù)碼管原理圖圖４—5數(shù)碼管原理圖（２)DＳ130２原理圖元件繪制查找資料，時(shí)鐘芯片DS1３０２引腳圖如下圖４-6所示。圖４-6ＤS130２引腳圖按照引腳圖繪制原理圖文件如圖4—7所示.圖４-7DS1302原理圖(3）單片機(jī)原理圖元件繪制ＡT89C5１單片機(jī)為40引腳的集成芯片VCC(4０)。查找資料，單片機(jī)引腳圖如下圖4-8所示.圖4－8單片機(jī)引腳圖按照引腳圖繪制原理圖文件如圖4—9所示.圖4—9ＡT８９C5１單片機(jī)原理圖４．３封裝庫(kù)設(shè)計(jì)建立新元件畫面單擊PCB元件庫(kù)管理器中的Aｄd按鈕，或執(zhí)行菜單命令TooｌsNewCｏｍpoｎent，系統(tǒng)彈出CoｍpｏneｎtWiｚａrd對(duì)話框，單擊Canｃｅl按鈕,則建立一個(gè)新的編輯畫面。放置焊盤。執(zhí)行菜單命令Plａce按鈕.光標(biāo)變成十字形,并帶有一個(gè)焊盤。移動(dòng)光標(biāo)到坐標(biāo)原點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)左鍵放置第一個(gè)焊盤。雙擊該焊盤,在彈出的焊盤屬性設(shè)置對(duì)話框中，設(shè)置Dseignatoｒ的值為1。按照焊盤的間距要求，放置其它焊盤。利用焊盤屬性對(duì)話框中的全家編輯功能，統(tǒng)一修改焊盤的尺寸。焊盤設(shè)置方法如下圖4—10所示。圖4-１０焊盤參數(shù)元器件焊盤設(shè)計(jì)規(guī)則:(1）對(duì)穩(wěn)性—-—－兩端焊盤必須對(duì)稱，才能保證熔融焊錫表面張力平衡。(2）焊盤間距—－-—確保元件端頭或引腳與焊盤恰當(dāng)?shù)拇罱映叽?(3）焊盤剩余尺寸—－—-搭接后的剩余尺寸必須保證焊點(diǎn)能夠形成彎月面。（4）焊盤寬度－-——應(yīng)與元件端頭或引腳的寬度基本一致。2、繪制外形輪廓放置完焊盤后，繪制元件封裝的外形輪廓。設(shè)置元件參考坐標(biāo)執(zhí)行菜單命令，選擇引腳為參考點(diǎn)。用鼠標(biāo)左鍵單擊PCB原件庫(kù)管理器中的Reｎame按鈕，彈出重命名元件對(duì)話框。在對(duì)話框中輸入新建元件封裝的名稱,單擊ＯＫ即可。六位數(shù)碼管封裝DS1302封裝信息:DS1３０2的封裝類型有：S0８(兩種尺寸），PDIP8.DS１302Ｎ的封裝為：類型：PＤIＰ引腳:８尺寸：300ｍilsDS130２封裝為每個(gè)形成的元件添加封裝后，最終原理圖庫(kù)如圖所示。在畫元器件時(shí)，繪制好元器件好,我們應(yīng)建立自己的元件庫(kù)，方便下次尋找使用。封裝元件庫(kù)清單４。４繪制原理圖六位數(shù)碼管原理圖單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖時(shí)鐘電路原理圖總原理圖4。5原理圖的PＣB設(shè)計(jì)為了使PCB板能布局布線合理，能合理完成元器件的放置,采用雙面板，選擇９４mm×80mm尺寸，防止PCB板設(shè)置定位孔的時(shí)候或者放置元器件的時(shí)候,保持距離到板子邊沿1.８mm.圖４-１１布線規(guī)則如圖３－7所示為布線的最小間距規(guī)則,為保持安全距離,設(shè)置最小間距為12mil。圖4—12最小間距規(guī)則4.6生成PCB最后檢查其錯(cuò)誤并改正生成PＣB文件。再次檢查其錯(cuò)誤，并改正。將導(dǎo)入的元件進(jìn)行手動(dòng)布局。圖４-１3是完成元件布局的PCB圖。圖４-１３ＰCＢ的布局４。7布線在ＰCB設(shè)計(jì)中，布線時(shí)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟,可以說(shuō)前面的準(zhǔn)備工作都是為它而作的。在整個(gè)PCB中，ＰCB布線有單面布線，雙面布線及多層布線.在自動(dòng)布線之前，可以用交互式預(yù)先對(duì)要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾.必要時(shí)應(yīng)加地線隔離,兩相鄰層的布線要相互垂直，平行容易產(chǎn)生耦合。如圖4－１4為數(shù)字鐘的PCB布線圖。圖4－14ＰCB布線圖總結(jié)數(shù)字鐘用途及其廣泛，在電子產(chǎn)品中隨處可見，它的重要性不言而喻。數(shù)字鐘是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫挠?jì)時(shí)工具，廣泛應(yīng)用于個(gè)人家庭，車站，碼頭辦公室等公共場(chǎng)所。而數(shù)字式電子鐘又有其體積小、重量輕、走時(shí)準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電量少等優(yōu)點(diǎn)而在生活中被廣泛應(yīng)用,因此本次設(shè)計(jì)利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單數(shù)字鐘，并作出數(shù)字鐘的PCB設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘具有時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的數(shù)字鐘電路，設(shè)計(jì)采用2４小時(shí)制.更添加了后備電源，以便在斷電時(shí)能提供電源保持單片機(jī)的運(yùn)行。并能在6位LED數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)值。設(shè)計(jì)完成后利用DＸＰ對(duì)其進(jìn)行元器件的封裝.通過(guò)這次設(shè)計(jì),讓我了解了關(guān)于數(shù)字鐘的原理與設(shè)計(jì)理念，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力.在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過(guò)程中,我更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法,鞏固和加強(qiáng)了課本知識(shí)。雖然這次的設(shè)計(jì)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但是還有改進(jìn)的空間,只要我們對(duì)其進(jìn)行不斷的優(yōu)化、改進(jìn),能使數(shù)字鐘更接近我們的生活。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),我明白了一個(gè)道理：無(wú)論做什么事情，都必需養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真,善思的工作作風(fēng)。我相信通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我會(huì)更加努力，用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度去面對(duì)一切。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐,實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。參考文獻(xiàn)［1]童詩(shī)白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社.２01２。［2]謝自美，電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試(第三版）.華中科技大學(xué)出版社.２014.［３］閻石,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)．高等教育出版社．２012.［4]朱清惠、張楓蕊、翟天嵩、王志奎，Pｒoteｕs教程—電子線路設(shè)計(jì)、制版與仿真。清華大學(xué)出版社。2010。[5］李良榮,EWB9電子設(shè)計(jì)技術(shù)．機(jī)械工業(yè)出版社。201２．［6]黃均鼐、湯庭鰲,半導(dǎo)體器件原理.復(fù)旦大學(xué)出版社.20１２?；赑roteus的單片機(jī)控制電子時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)與仿真摘要工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是為了學(xué)生能夠更好地鞏固和實(shí)踐所學(xué)專業(yè)知識(shí)而設(shè)置的，在本次工程實(shí)踐中，我們以微機(jī)原理與接口技術(shù)課程中所學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了電子時(shí)鐘。單片機(jī)由RAM、ROM、CPU構(gòu)成，由定時(shí)、計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低,廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化上。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)了一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)為核心,使用12MHz晶振與AT89C51相連接,通過(guò)軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)以24小時(shí)為一個(gè)周期，同時(shí)8位7段LED數(shù)碼管顯示小時(shí)、分鐘和秒的要求。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明重點(diǎn)介紹了如下幾方面的內(nèi)容:1）電子時(shí)鐘的基本功能,同時(shí)對(duì)計(jì)時(shí)的原理也進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述；2）介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、給出了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖,并對(duì)其進(jìn)行了功能模塊劃分及所采用的元器件進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明；3）對(duì)系統(tǒng)各功能模塊的軟、硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明。關(guān)鍵詞:AT89C51單片機(jī)；電子鐘;硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)目錄TOC\o”1—3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc446538120"第一章緒論1HYPERLINK\l”_Toc446538121"1。1課題簡(jiǎn)介1HYPERLINK\l”_Toc446538122”1。2設(shè)計(jì)目的與要求11。3題目描述2HYPERLINK\l”_Toc446538124”1.4設(shè)計(jì)任務(wù)21.5章節(jié)安排說(shuō)明2HYPERLINK\l”_Toc446538126"第二章電子時(shí)鐘系統(tǒng)簡(jiǎn)介3_Toc446538130"2.3電子時(shí)鐘基本特點(diǎn)4HYPERLINK\l”_Toc446538131"第三章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及硬件設(shè)計(jì)53.2數(shù)碼管顯示選擇方案53.2。1數(shù)碼管顯示工作原理5HYPERLINK\l”_Toc446538135"3.2.2數(shù)碼管方案及選擇63。3硬件單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)6第四章電子時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)104.1軟件系統(tǒng)模塊功能簡(jiǎn)要介紹10HYPERLINK\l”_Toc446538140"4.2軟件系統(tǒng)流程圖10HYPERLINK\l”_Toc446538141"4。3程序代碼12第五章電子時(shí)鐘調(diào)試與仿真15HYPERLINK\l”_Toc446538143”5。1HEX文件的生成155.2原理圖的繪制155。3調(diào)試與仿真16HYPERLINK\l”_Toc446538146"第六章結(jié)束語(yǔ)18HYPERLINK\l”_Toc446538147"參考文獻(xiàn)19第一章緒論1.1課題簡(jiǎn)介數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)，分，秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表的報(bào)時(shí)功能。數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?，廣泛用于家庭、車站、碼頭、劇院、辦公室等場(chǎng)所.給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作帶來(lái)極大的方便[1]。不僅如此，在現(xiàn)代化的進(jìn)程中,也離不開電子鐘的相關(guān)功能和原理，比如機(jī)械手的控制、家務(wù)的自動(dòng)化、定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)啟閉路燈等,這些都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的.而且是控制的核心部分。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方法有多種,例如，可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘還可以利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有特點(diǎn),其中，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活,便于功能擴(kuò)充,精確度高等特點(diǎn)［2]?；谝陨戏治?，在此次設(shè)計(jì)中，我選擇的是利用單片機(jī)制作電子鐘.電子鐘的設(shè)計(jì)本身包括程序的設(shè)計(jì)和硬件電路的設(shè)計(jì)[3］。我的思路是，先進(jìn)行電路的整體設(shè)計(jì)，再根據(jù)電路進(jìn)行編程,在編程的過(guò)程中對(duì)電路進(jìn)行微調(diào)，以更好的配合程序。調(diào)試成功后，再根據(jù)電路圖畫出仿真圖,將軟件裝入單片機(jī)芯片,利用Proteus軟件進(jìn)行仿真，仿真中的錯(cuò)誤通過(guò)改正程序的邏輯錯(cuò)誤和電路中的設(shè)計(jì)不當(dāng)進(jìn)行排除，這個(gè)過(guò)程很艱難的但也是很重要的。若仿真可以實(shí)現(xiàn)，則硬件電路的實(shí)現(xiàn)就可以有條不紊地進(jìn)行。1.2設(shè)計(jì)目的與要求通過(guò)本次工程實(shí)踐,運(yùn)用微機(jī)原理與接口技術(shù)所學(xué)知識(shí)及查閱相關(guān)資料，完成對(duì)時(shí)間的計(jì)時(shí)并顯示的設(shè)計(jì)，達(dá)到理論知識(shí)與實(shí)踐更好結(jié)合、提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)能力的目的。通過(guò)本次設(shè)計(jì)訓(xùn)練，可以使我們?cè)诨舅悸泛突痉椒ㄉ蠈?duì)基于MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)比較感性的認(rèn)識(shí)，并具備一定程度的設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)一個(gè)有“時(shí)”、“分"、“秒”(23：59:59）顯示的數(shù)字電子鐘.設(shè)計(jì)要點(diǎn)具體如下：1）設(shè)計(jì)一個(gè)脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路；2）設(shè)計(jì)24進(jìn)制、60進(jìn)制計(jì)數(shù)器；3)設(shè)計(jì)譯碼顯示電路;4）時(shí)間以24小時(shí)為一個(gè)周期,顯示時(shí)、分、秒。1。3題目描述數(shù)字電子鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí),顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒.一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字鐘電路主要由譯碼器顯示器、譯碼器、計(jì)數(shù)電路、組合邏輯電路以及振蕩器構(gòu)成。信號(hào)由振蕩器產(chǎn)生，通過(guò)計(jì)數(shù)器傳到譯碼器，再由譯碼顯示器顯示，這樣就可以看到時(shí)間變化了。1.4設(shè)計(jì)任務(wù)在本次工程實(shí)踐中，主要完成如下方面的設(shè)計(jì)任務(wù):1）簡(jiǎn)要綜述單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀；2）掌握MCS—51系列某種產(chǎn)品（例如8031）的最小電路及外圍擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法；3）了解單片電子時(shí)鐘的功能及工作過(guò)程；4）完成主要功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)及必要的參數(shù)確定；5）用一種計(jì)算機(jī)繪圖軟件完成原理電路的繪制；6)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（頁(yè)數(shù)不低于10頁(yè)）。1.5章節(jié)安排說(shuō)明整個(gè)設(shè)計(jì)總共分為四個(gè)章節(jié)，第一章是前言部分，主要介紹了設(shè)計(jì)單片機(jī)電子時(shí)鐘的意義、目的及主要內(nèi)容；第二章對(duì)單片機(jī)作了簡(jiǎn)要說(shuō)明，介紹了單片機(jī)的發(fā)展史，并對(duì)電子鐘的特點(diǎn)以及原理作了簡(jiǎn)要說(shuō)明。第三章是系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)階段，這一部分主要介紹了系統(tǒng)的整體功能，繪制出系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。另外按照各部分實(shí)現(xiàn)的功能不同，將整個(gè)系統(tǒng)分成了三個(gè)功能塊，并對(duì)每一個(gè)功能塊所采用的元器件進(jìn)行了詳細(xì)介紹.第四章是系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，對(duì)每一個(gè)功能塊的芯片圖進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)每一個(gè)引腳的接線都進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，此外還編寫了主要功能模塊的基本程序,詳盡闡述了各模塊的工作過(guò)程.第二章電子時(shí)鐘系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上,但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入系統(tǒng)集成在一塊芯片上.2。2單片機(jī)的發(fā)展史單片機(jī)誕生于20世紀(jì)七十年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SOC三大階段。起初模型1.SCM即單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)階段（SingleChipMicrocomputer），主要是尋求最佳的單片機(jī)形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。“創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完成不同的發(fā)展道路.在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上,Intel公司功不可沒(méi)。2。MCU即微控制器（MicroControllerUnit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此,發(fā)展MCU的重任不可避免的落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素.在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)屬Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS—51從單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí),不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī).嵌入式系統(tǒng)單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決;因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì).隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此,對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng).2.3電子時(shí)鐘基本特點(diǎn)現(xiàn)在高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術(shù)，因此走路精度高，穩(wěn)定性好，使用方便,不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用液晶顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)、分、秒顯示時(shí)間的功能.2。3電子時(shí)鐘基本特點(diǎn)一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路系統(tǒng)主要有秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、電路組成.秒信號(hào)產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此我們用定時(shí)器。將定時(shí)器與電阻、電容按照定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器圖接線，組成一個(gè)輸出1秒的標(biāo)準(zhǔn)脈沖,將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”.第三章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及硬件設(shè)計(jì)3。1單片機(jī)芯片選擇方案方案一：AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī).單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS—51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。方案二：AT89S52是一個(gè)低消耗，高性能CMOS8為單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP的可反復(fù)撰寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器。主要性能有：與MCS—51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符、易編程。由于只需要實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)間簡(jiǎn)單的功能，兩個(gè)單片機(jī)就能很好的實(shí)現(xiàn)該功能。我們優(yōu)先考慮單片機(jī)的成本所以選擇方案一。3。2數(shù)碼管顯示選擇方案3.2。1數(shù)碼管顯示工作原理數(shù)碼管是一種把多個(gè)LED顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型,一種是共陽(yáng)型，一種是共陰型。共陽(yáng)型就是把多個(gè)LED顯示段的陽(yáng)極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個(gè)LED顯示段的陰極接在一起,即為公共商.陽(yáng)極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負(fù)極，又稱為負(fù)極。通常的數(shù)碼管又分為8段，即8個(gè)LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計(jì)的,分別為A、B、C、D、E、F、G、DP,其中DP是小數(shù)點(diǎn)位段。而多位數(shù)碼管,除某一位的公共端會(huì)連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會(huì)連接在一起。即，所有的A段都會(huì)連在一起，其它的段也是如此，這是實(shí)際最常用的用法.數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的8段輸入及其公共端電平一直有效。動(dòng)態(tài)顯示的原理是，各個(gè)數(shù)碼管的相同段連接在一起,共同占用8位段引管線；每位數(shù)碼管的陽(yáng)極連在一起組成公共端.利用人眼的視覺(jué)暫留性，依次給出各個(gè)數(shù)碼管公共端加有效信號(hào),在此同時(shí)給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)全段掃描速度大于視覺(jué)暫留速度時(shí)，顯示就會(huì)清晰顯示出來(lái).3.2.2數(shù)碼管方案及選擇方案一：靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示,即當(dāng)顯示器顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或截止.該方式每一位都需要一個(gè)8位輸出口控制。靜態(tài)顯示時(shí)較小電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但因當(dāng)所需現(xiàn)實(shí)的位數(shù)較多時(shí)，靜態(tài)顯示所需的I/O口數(shù)較大，造成資源的浪費(fèi)。方案二:動(dòng)態(tài)顯示.動(dòng)態(tài)顯示，即各位數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，對(duì)于顯示器各位數(shù)碼管,每隔一段延時(shí)時(shí)間循環(huán)點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留功能可以看到整個(gè)顯示,但須保證掃描速度足夠快，人的視覺(jué)暫留功能才可察覺(jué)不到字符閃爍。顯示器的亮度與導(dǎo)通電流、點(diǎn)亮?xí)r間及間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了I/0口，降低了能耗。從節(jié)省單片機(jī)芯片I/O口和降低能耗的角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘數(shù)碼管顯示選擇采用方案二。3。3硬件單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)1。電源電路本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需電源電壓為直流、電壓值大小為5V的電壓源。從硬件實(shí)物設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易程度與經(jīng)費(fèi)方面考慮，用兩節(jié)電壓值為2.5V干電池與電路電壓源引腳相連接即可達(dá)到硬件設(shè)計(jì)要求。即本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用兩節(jié)電壓值大小2。55V干電池做硬件電路電壓源.2.時(shí)鐘電路單片機(jī)芯片可使用內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘電路兩種方式產(chǎn)生電路所需的時(shí)鐘脈沖，內(nèi)部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)可用石英晶體和微調(diào)電容外接即可達(dá)到,外部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)外部脈沖源引入脈沖信號(hào)以保證單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步。從贏家實(shí)現(xiàn)的難易程度考慮,內(nèi)部時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)比外部時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單容易.即本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需要的時(shí)鐘源采用內(nèi)部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)。所用定時(shí)方式為工作方式1。石英晶振為12M，即最小定時(shí)時(shí)間為1us，最大定時(shí)時(shí)間約為65.5ms，其電路圖如下圖3。1所示。圖3。1時(shí)鐘電路圖3。鍵盤電路設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)只用了一個(gè)鍵盤，但實(shí)現(xiàn)的功能卻是比較完善，減少了硬件資源的損耗,該鍵盤可以實(shí)現(xiàn)小時(shí)和分鐘的調(diào)節(jié)以及控制是否進(jìn)入省電模式。當(dāng)按鍵按下又松開，可以實(shí)現(xiàn)屏蔽數(shù)碼管顯示的功能,達(dá)到省電的目的；直接按下不松開，則可以通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)分鐘的累加,每按一次分鐘加一;而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實(shí)現(xiàn)小時(shí)的調(diào)節(jié),同樣每按一次小時(shí)加一。達(dá)到時(shí)間調(diào)節(jié)的目的。如圖3.2所示。圖3.2多功能控制鍵4.LED顯示電路數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)的顯示模塊用8個(gè)以為數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，也可用兩個(gè)四位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)。兩種實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)效果一樣.從實(shí)物制作的難易程度出，本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用一個(gè)8位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，5.單片機(jī)電路本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)芯片作為中央控制器,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出、LED的顯示及相關(guān)的控制功能，3.4元件清單根據(jù)總體的設(shè)將所需要的元件列出如下，表3.1。表3。1器件清單元件名稱所屬類所屬子類AT89C51MicroprocessorICs8051FamilyCRYSTALMiscellaneous--CAPCapcitorsGenerieCAP—ELECCapcitorsGenerieRESResistor7WaitWirewoundResistor10WaitWirewound7SEG-MPX8-BLUEOptoelectronics7—SegmentDisplaysBUTTONSwitches&RelaysSwitches第四章電子時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)4。1軟件系統(tǒng)模塊功能簡(jiǎn)要介紹本設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)主要采用以下基本模塊來(lái)實(shí)現(xiàn),主程序、中斷服務(wù)程序、鍵盤輸入程序模塊、數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)模塊和延時(shí)模塊.主程序：主要用于對(duì)輸入信號(hào)的處理、輸出信號(hào)的控制和各個(gè)功能程序模塊的運(yùn)用及其控制，中斷服務(wù)程序:主要用于電子鐘的準(zhǔn)確運(yùn)行、數(shù)據(jù)輸入過(guò)程中的閃爍。鍵盤輸入程序模塊:主要是用于確定按鍵并得到特定的數(shù)碼值.數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)模塊:主要是用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管及利亞數(shù)碼管顯示時(shí)間。延時(shí)模塊：程序中有兩種延時(shí)子程序，一種是短延時(shí)用于判斷鍵按下等,一種是長(zhǎng)延時(shí).4。2軟件系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言按模塊化方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后通過(guò)Keil軟件開發(fā)平臺(tái)將程序進(jìn)行編譯生成HEX文件。接著使用Proteous將文件導(dǎo)入進(jìn)行仿真，顯示仿真結(jié)果。軟件流程圖如圖4.1所示。主程序開始主程序開始初始化設(shè)置初始化設(shè)置時(shí)、分、秒顯示時(shí)、分、秒顯示硬件延時(shí)1S？ N硬件延時(shí)1S？Y秒加1秒加1是否為60S？ N是否為60S？ Y秒鐘清零，分加1秒鐘清零，分加1是否為60min? N是否為60min?Y分鐘清零，時(shí)加1分鐘清零，時(shí)加1是否24h N是否24hY小時(shí)清零小時(shí)清零圖4.1電子鐘的程序流程圖4.3程序代碼根據(jù)程序流程圖使用C語(yǔ)言對(duì)程序進(jìn)行編程,程序代碼如下所以。＃include"reg51.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintcodeuchard［10]=｛0xC0，0xF9,0xA4，0xB0,0x99，0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90｝;uintsecond=0，minter=50，hour=11;uintsshi，sge，mge,mshi，hshi,hge;staticcharcourt=0;sbitP21=P2^1;sbitP22=P2^2；sbitP23=P2^3;sbitP24=P2^4；sbitP25=P2^5;sbitP26=P2^6;sbitP27=P2^7;sbitP20=P2^0;voiddelay（)｛ //單個(gè)LED延時(shí)函數(shù)uchari； for(i=0;i〈15;i++);}voidint1（)interrupt1using2{ //定時(shí)中斷相應(yīng)定50msTH0=0x4c; TL0=0x00; court++；}voidmain(）{ //主函數(shù)TMOD=0x01; TH0=0x00； TL0=0x00; EA=1; ET0=1； TR0=1； P1=0XFF； for（；;){ sshi=second/10； //求分秒的個(gè)位； sge=second％10； mshi=minter/10; mge=minter%10; hshi=hour/10； hge=hour%10; P0=d［sge］; //時(shí)分秒在LED的顯示 P27=1;//P0口數(shù)據(jù)輸出,P2口選通信號(hào) delay()； P27=0； P0=d[sshi］； P26=1； delay（); P26=0; P0=0xbf; P25=1; delay(）； P25=0； P0=d[mge]； P24=1； delay()； P24=0； P0=d[mshi]; P23=1; delay（）; P23=0; P0=0xbf; P22=1； delay()； P22=0； P0=d[hge]; P21=1； delay(）； P21=0; P0=d[hshi］; P20=1； delay（); P20=0； if（court==20）｛ //定時(shí)1s的時(shí)間是否到？若到，則執(zhí)行IF后面的程序；court=0; //執(zhí)行LED顯示程序second++;if(second==60）{second=0;minter++；if（minter==60)｛minter=0；hour++；if(hour==24)hour=0； ｝} ｝ }}第五章電子時(shí)鐘調(diào)試與仿真5。1HEX文件的生成1）打開單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)KeilVision，單擊“Vision"菜單中的“Project”，在此下拉菜單中單擊“NewProject”選項(xiàng)后，彈出“CreateNewProject”對(duì)話框，鍵入新建項(xiàng)目名稱.2）鍵入新建項(xiàng)目名并單擊“確定”按鈕后,在彈出的“SlectDevic”對(duì)話框中選擇合適的單片機(jī)型，如AT89C51。3）單擊“Vision”菜單中的“File"，在此下拉菜單下,選擇“New”后,打開一個(gè)空的文本編輯窗口，在此窗口中輸入程序，創(chuàng)建新的源程序“dzz.C”文件。4）在左邊的“Project”窗口的“File"頁(yè)中單擊文件組，再單擊鼠標(biāo)右鍵后，在彈出的窗口中選中“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’"選項(xiàng)，將“dzz.C”程序?qū)氲健癝ourceGroup1”中。5）在“Project"下拉菜單中，選中“OptionsforTarget”,將會(huì)彈出“OptionforTarget"對(duì)話框，在此對(duì)話框中選中“Output”選項(xiàng)卡中的“CreatHEXFile”選項(xiàng)。6)在“Project”下拉菜單中，選擇“RebuildallTargetfiles"項(xiàng)。若程序編譯成功,將生成“dzz.HEX”文件。5.2原理圖的繪制1）在ProteusISIS編輯窗口中，單擊元件列表之上的“P”按鈕,添加所需要的元件.2）在ProteusISIS編輯窗口中,繪制電路圖。如圖5.1所示。圖5.1電子鐘電路圖5.3調(diào)試與仿真1）在ProteusISIS編輯窗口中，單擊鼠標(biāo)右鍵將AT89C51單片機(jī)選中并單擊鼠標(biāo)左鍵,彈出“EditComponent”對(duì)話框,在此對(duì)話框的“ClockFrequency"欄中設(shè)置單片機(jī)晶振頻率為12MHz,在“ProgramFile”欄中單擊文件，選擇先前用KeilVision2s生成的“dzz.HEX"文件。2）在ProteusISIS編輯窗口中“File”下拉菜單“SaveDesign”選型，保存設(shè)計(jì)，生成“dzz.DSN”文件。3)在ProteusISIS編輯窗口中單擊“Debug”菜單中選擇“Execute”,可看見在首次運(yùn)行時(shí),LED顯示的初始值為11—50—00，然后每隔1s進(jìn)行累計(jì)顯示，運(yùn)行結(jié)果如圖5。2所示。圖5。2電子鐘設(shè)計(jì)的運(yùn)行結(jié)果第六章結(jié)束語(yǔ)本單片機(jī)數(shù)字電子鐘系統(tǒng)的功能基本符合顯示格式為：XX:XX：XX，即時(shí)：分：秒。時(shí)間可采用24小時(shí)制。系統(tǒng)上電后從上電時(shí)初始化顯示:11-50-00開始計(jì)時(shí)，能進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整，可按自己的要求設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，經(jīng)過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)的可靠性已經(jīng)基本能夠達(dá)到實(shí)際電子鐘的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)本單片機(jī)數(shù)字電子鐘系統(tǒng)具有擴(kuò)展性.課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際問(wèn)題、提出實(shí)際問(wèn)題、分析和解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.在此次數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過(guò)程中，在學(xué)習(xí)新知識(shí)的同時(shí)，把在課程中學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際作品設(shè)計(jì)、操作中，更進(jìn)一步地熟悉了單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了其工作原理和具體的使用方法與相關(guān)元器件的參數(shù)計(jì)算方法、使用方法，了解了電路的開發(fā)和制作及課程設(shè)計(jì)報(bào)告的編寫.加深了對(duì)相關(guān)理論知識(shí)及專業(yè)知識(shí)的掌握度，增強(qiáng)自身的動(dòng)手能力，鍛煉及提高了理解問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,更深刻的體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，進(jìn)一步掌握畫圖軟件的使用和提高相應(yīng)的畫圖操作水平及技巧.參考文獻(xiàn)［1]李廣弟，朱月秀，冷祖祁．單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)［J］．頁(yè)碼148。［2］李葉紫，王喜斌，胡輝．MCS_51單片機(jī)應(yīng)用教程［M]．清華大學(xué)出版社，2004，3［3］李葉紫等．MCS-51單片機(jī)應(yīng)用教程[M］．清華大學(xué)出版社,2004,3［4］王福瑞等．單片機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M］．北京航空航天大學(xué)出版社，1999.3[5］李伯成．基于MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M］．電子工業(yè)出版社，2004.7基于數(shù)字電路電子秒表課程設(shè)計(jì)摘要電子秒表是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，無(wú)機(jī)械裝置,具有較長(zhǎng)的使用壽命,因此得到了廣泛的使用.它從原理上講是一種典型的數(shù)字電路,其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。本次實(shí)驗(yàn)所做電子式秒表由信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)和計(jì)時(shí)系統(tǒng)構(gòu)成，并具有清零，暫停功能。由于需要比較穩(wěn)定的信號(hào)，所以信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)555定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器構(gòu)成，信號(hào)頻率為１0０ＨZ。計(jì)時(shí)系統(tǒng)由計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器組成。計(jì)數(shù)器由74LS160構(gòu)成,由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成了一百進(jìn)制和六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,采用異步進(jìn)位方式。譯碼器由74LS４8構(gòu)成，顯示器由數(shù)碼管構(gòu)成。清零,暫停功能由ＲS觸發(fā)器構(gòu)成防抖動(dòng)開關(guān)。具體過(guò)程為：由晶體震蕩器產(chǎn)生100HZ脈沖信號(hào)先進(jìn)入計(jì)數(shù)器,然后傳入譯碼器，將4位信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管可顯示的７位信號(hào),結(jié)果以“分”、“秒”、“10毫秒”依次在數(shù)碼管顯示出來(lái)。該秒表最大計(jì)時(shí)值為59分５9．9９秒，“10毫秒”為一百進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成,“分”和“秒"為六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成.關(guān)鍵詞：計(jì)時(shí)精度計(jì)數(shù)器顯示器AbstractEｌｅｃtronｉcstｏpwatcｈｉstｈeｒeａlizationｏfadｉｇitalcircuitｔeｃhnologｙ，.Iｔcanｒealizetheｈｏｕr，minute，sｅｃondtｉmer．Itdoeｓｎｏｔｈavemｅｃhanicａlmｅａnsandhasａlongerlife，soithａsbeenwideｌyusｅd.Tｈepriｎcｉpleisatypicaｌdigitaｌciｒcuit,whicｈiｎcluｄesacｏmbiｎatｉoｎｌogicｃiｒcuiｔaｎdaｔimingcｉrcuit。Thｅe(cuò)ｘperimentｓcａnbedoｎebyeｌeｃtronicstopwatchcｏnsｔｉｔuteｄｂytheｓｉｇnalｓystemａｎｄtimｉｎgsyｓtｅm,ａｎｄhaｓclearedpauｓｅfunctｉｏｎ．Duｅtｏｔheneedofamoresｔablesｉｇnal，thesignａlｇeｎｅraｔｉｎgｓyｓｔemiｓconsｔituｔedbythe555Tｉmerwithtｈeｒesistorsandｃapacitors，andｔhesｉgnalfrｅqｕencyｉs１0０Hz。Tiｍingsyｓtｅｍconｔaiｎsthecｏuntｅｒ,dｅｃodeｒ，diｓplay。Ｃountｅr７4ＬＳ160constｉｔｕtedbyｔheｄｅcｉmａｌcoｕntertｈedeｃimａlandsexaｇesiｍalcountｅr，whichuｓesasyｎｃhrｏnｏusbｉnaｒｙ．Ｔhedeｃodeｒfrom74LS48ｃoｎstitutｅdisplaydigｉtａｌtuｂeｃonstitｕteＣleared,thepausefuｎctionbyｔhｅRＳｆliｐ—flop。Ｉtssｐｅｃificprｏcess:tｈｅ100Hzｐulsesiｇnalgｅneraｔedbytｈecｒysｔaｌosｃｉlｌatorandfｉrsｔｉntｏthecoｕnter，ａｎdthenthｅincｏminｇdecoder，a4－bｉｔｓigｎalisconvｅrｔedtｏ７-bｉtsigｎalｏｆtheｄigｉtａｌconｔｒolcanbedisplayｅd，tｈｅresultby＂minuｔｅ”，”seｃoｎd＂,"10milliｓeconds"turｎｏｎｔhedigｉtaldｉｓplay。Thesｔoｐｗatchtｉmｉngｉs5９minuｔes，59．99ｓeｃonds，１0miｌlisecｏndsiｓthｅ１50binarycouｎter，＂ｍｉnute＂anｄ”sｅcoｎｄ”iｓｔheｓｉxdeciｍalｃounter.Kｅyｗorｄ：Timｉｎｇaccuracyｃｏｕｎtｅrdｉsplay?目錄ＴO(shè)C\o"1-3”\h\ｚ\uHYＰＥRLINK\l"_Toｃ3902８４672”一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求PAＧEREF_Toｃ3９028４672＼h２HＹPERＬＩNＫ\l＂_Toc390284673"二、方案設(shè)計(jì)與論證PＡGＥREF_Ｔoc39０２８４67３\ｈ2三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算PAＧＥRＥF_Toc39０２8４６74\h41。信號(hào)發(fā)生器單元電路ＰAGＥREＦ_Toc3９02846７5＼h4HYPERLINＫ\l＂_Toc3902８467６＂２。時(shí)鐘分頻計(jì)數(shù)單元電路ＰAＧEREＦ_Ｔｏc3902８467６\h63.顯示及譯碼單元電路PAＧEＲEF_Toｃ３9０2８4677\h1１４?？刂齐娐稰AＧERＥＦ＿Tｏc39０2８4６７8＼h１3四、總原理圖及元器件清單ＰＡＧＥREF＿Ｔoc３９02８4679\h14HYPERLIＮK\l"_Tｏｃ39０２84680”五、結(jié)論與心得ＰAGERＥＦ_Toｃ3902８4680\ｈ17六、參考文獻(xiàn)PAＧEREF_Tｏc3９02８４68１\h18一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求用7４系列數(shù)字器件設(shè)計(jì)一個(gè)電子秒表，要求：以0。01秒為最小單位進(jìn)行顯示.秒表可顯示0。01秒到６0分鐘的量程。該秒表具有清零、開始計(jì)時(shí)、停止計(jì)時(shí)功能,并能防抖動(dòng)。二、方案設(shè)計(jì)與論證電子秒表實(shí)際上是一個(gè)頻率(１00ＨＺ)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。由于秒表計(jì)數(shù)的需要,故要在電路上加一個(gè)控制電路，該控制電路清零、啟動(dòng)計(jì)時(shí)、暫停及繼續(xù)計(jì)數(shù)等控制功能,同時(shí)需要一個(gè)分頻電路把10０kＨＺ分成100HZ的時(shí)間信號(hào)達(dá)到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘.數(shù)字電子鐘的總體圖如下圖1所示。由圖可見,數(shù)字電子鐘由以下幾部分組成:555振蕩器和分頻器組成的秒脈沖發(fā)生器；秒表控制開關(guān)；一百進(jìn)制秒、六十進(jìn)制分計(jì)數(shù)器和六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器；以及秒、分的譯碼顯示部分等圖１總體設(shè)計(jì)方案框圖圖1中，各單元電路的工作原理圖下：（1）信號(hào)發(fā)生器：選擇信號(hào)發(fā)生器時(shí),有兩種方案：一種是用晶體振蕩器,另一種方案是采用集成電路5５5定時(shí)器與電阻和電容組成的多諧振蕩器.石英晶振蕩器精度很高，一般都需要多級(jí)分頻.本次設(shè)計(jì)選用55５定時(shí)器.(２）顯示電路:電子秒表，需要顯示數(shù)字,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,要用數(shù)碼管來(lái)做顯示器。題目要求最大記數(shù)值為５９分59。99秒，則需要一個(gè)8段數(shù)碼管作為秒位（有小數(shù)點(diǎn)）和五個(gè)7段數(shù)碼管作為分秒位。要求計(jì)數(shù)分辨率為0。01秒,那么我們需要相應(yīng)頻率的信號(hào)發(fā)生器。（３）計(jì)數(shù)器：秒表核心部分—-計(jì)數(shù)器，此次選擇74LS1６０計(jì)數(shù)器。它具有同步置數(shù)和異步清零功能。主要是利用它可以十分頻的功能。計(jì)數(shù)脈沖是由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，產(chǎn)生１00赫茲脈沖。如果精度要求高,也可采用石英振蕩器。(4)譯碼器:在選擇譯碼器的時(shí)候,有多種選擇，如74LＳ４7，７4LＳ48等4-7線譯碼器。如果選擇7447,則用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管;如果選擇7448,則用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管。在選擇數(shù)碼顯示管時(shí)，可以利用六個(gè)數(shù)碼管；也可以借鑒簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)中的四位數(shù)碼管來(lái)顯示后四位,再用兩個(gè)數(shù)碼管顯示分鐘的兩位。本次設(shè)計(jì)中選擇前一種方法.（５）控制電路:用集成與非門構(gòu)成基本RＳ觸發(fā)器,屬低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位、復(fù)位、暫停的功能，并能防抖動(dòng)。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算本次課設(shè)中,我主要承擔(dān)了信號(hào)發(fā)生器、計(jì)數(shù)器等單元電路的設(shè)計(jì)及仿真，以及ＰCB板的設(shè)計(jì)等任務(wù),先將其內(nèi)容詳細(xì)介紹如下:1.信號(hào)發(fā)生器單元電路1．１用555定時(shí)器構(gòu)成方波發(fā)生器(1)5５5定時(shí)器引腳排列及功能表圖255５定時(shí)器引腳排列1腳：外接電源負(fù)端VＳS或接地,一般情況下接地.8腳:外接電源VCＣ,雙極型時(shí)基電路ＶCC的范圍是4.５～16Ｖ，CMＯＳ型時(shí)基電路VCC的范圍為３~1８V。一般用5V.3腳:輸出端Vo２腳:低觸發(fā)端６腳:ＴH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端.當(dāng)端接低電平,則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論、TH處于何電平,時(shí)基電路輸出為“０”,該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳:VC為控制電壓端.若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0．01μＦ電容接地,以防引入干擾。7腳:放電端.該端與放電管集電極相連,用做定時(shí)器時(shí)電容的放電.（2）用555定時(shí)器構(gòu)成方波發(fā)生器電路如下圖所示。其中?T１=(R1＋Ｒ２）C１ln2為充電時(shí)間T2=R1C1ln2為放電時(shí)間T=T１+Ｔ2=（Ｒ2+2R1）Ｃ１ln2為脈沖周期F=1/T為振蕩頻率經(jīng)過(guò)計(jì)算并實(shí)際調(diào)整，方案為R2=10K，R1＝10０K,c1=100納法.在實(shí)踐中,如果用示波器觀察到頻率不正確,可調(diào)整R2來(lái)改變頻率，減小誤差.圖355５定時(shí)器構(gòu)成方波發(fā)生器muitisｉm仿真電路調(diào)節(jié)R2使得多諧振蕩器的輸出為10０Hz時(shí)鐘脈沖，并接集成芯片74LS00(SＡ）的２號(hào)管腳，而ＳA的1號(hào)管腳則接暫停/繼續(xù)按鈕，暫停/繼續(xù)按鈕通過(guò)高低電平的轉(zhuǎn)換以及7４LS０0的與邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘脈沖CＰ的封鎖與開通控制，而其他電路不受其影響。7４LＳ０0的3號(hào)管腳輸出接至U1（最低位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS１6０）的時(shí)鐘輸入端作為時(shí)鐘分頻計(jì)數(shù)的基本時(shí)鐘.在muｉtisiｍ中仿真結(jié)果為:圖4仿真結(jié)果波形圖２.時(shí)鐘分頻計(jì)數(shù)單元電路（1)時(shí)鐘脈沖分頻計(jì)數(shù)總體部分：首先由十進(jìn)制模塊通過(guò)串行計(jì)數(shù)組成1００分頻電路，因?yàn)?4LS160是同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,在Q3～Ｑ0輸出端為１0０1(即9）時(shí),其進(jìn)位端TＣ同時(shí)由0變?yōu)?，設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的是置數(shù)清零法，而集成芯片74ＬS160為同步置數(shù)，此處如果TＣ直接接入下一級(jí)的時(shí)鐘輸入端,則會(huì)發(fā)生本位數(shù)字為9，而它的高位數(shù)字已經(jīng)進(jìn)位的現(xiàn)象。要消除這種現(xiàn)象則可以在TC端與下一級(jí)的時(shí)鐘端之間接入一個(gè)非門，使得TＣ輸出反相，在本位輸出進(jìn)位脈沖時(shí)，其高位時(shí)鐘接收到的為時(shí)鐘的無(wú)效邊沿（下降沿）,而在本位自然清零時(shí)，高位才會(huì)接收到一有效時(shí)鐘邊沿（上升沿），從而達(dá)到正確進(jìn)位的目的。而六十進(jìn)制與下級(jí)模塊的級(jí)連,由于六進(jìn)制模塊在實(shí)現(xiàn)過(guò)