基于单片机的数码管电子时钟PPT

1、基于单片机的数码管电子时钟基于单片机的数码管电子时钟 主要内容主要内容 第第1 1章章 概述概述 第第2 2章章 课题研究的方案课题研究的方案 第第3 3章章 数码管电子时钟硬件系统设计数码管电子时钟硬件系统设计 第第4 4章章 原理图及原理图及PCBPCB图图 第5章 程序流程图 第第1 1章章 概概 述述 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电单片机模块中最常见的是数字钟，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，高的准确性和直观性，且无机

2、械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。时钟电路在计算机系统中起着非常重因此得到了广泛的使用。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系正常工作的基准统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法

3、：是用软件实现，即用单即定时时间，它通常有两种实现方法：是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时片机内部的可编程定时/ /计数器来实现，但误差很大，主要用计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；是用专门的时钟芯片实现，在在对时间精度要求不高的场合；是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法。本设计主对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法。本设计主要介绍用单片机内部的定时要介绍用单片机内部的定时/ /计数器来实现电子时钟的方法，计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机本设计由单片机AT89S51AT89S51芯片和芯片和LEDLED数码管为

4、核心，辅以必要的数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。电路，构成了一个单片机电子时钟。 第第2 2章章 课题研究的方案课题研究的方案2.12.1数字时钟方案数字时钟方案 数字时钟是本设计的最主要的部分。根据需要，可利用两种方数字时钟是本设计的最主要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。案实现。 方案一：本方案采用简单的逻辑芯片实现数字电子时钟。要点方案一：本方案采用简单的逻辑芯片实现数字电子时钟。要点在于用在于用555555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲，用芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲，用74LS16074LS160（1010进制计数器）进制

5、计数器）74LS0074LS00（与非门芯片）等连接成（与非门芯片）等连接成6060和和2424进进制的计数器，再通过七段数码管显示，构成了简单的数字电子钟。制的计数器，再通过七段数码管显示，构成了简单的数字电子钟。 方案二：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机方案二：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现与软件结合实现1 1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加加1 1；若秒值达到；若秒

6、值达到6060，则将其清零，并将相应的分字节值加，则将其清零，并将相应的分字节值加1 1；若分值；若分值达到达到6060，则清零分字节，并将时字节值加，则清零分字节，并将时字节值加1 1；若时值达到；若时值达到2424，则将十字，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。基于硬件电路现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。基于硬件电路的

7、考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。2.2 2.2 数码管显示方案数码管显示方案 方案一：静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，方案一：静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8 8 位输位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/OI/O口太多，

8、造成了资源的口太多，造成了资源的浪费。浪费。 方案二：动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，方案二：动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快。显示器的亮度既功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了实现较高稳定度的显示。动态

9、显示节省了I/OI/O口，降低了能耗。从节省口，降低了能耗。从节省I/OI/O口和降低能耗出发，本设计采用方案二。口和降低能耗出发，本设计采用方案二。第第3 3章章 数码管电子时钟硬件系统设计数码管电子时钟硬件系统设计3.13.1系统整体方案设计系统整体方案设计 利用单片机（利用单片机（AT89S51AT89S51）制作简易电子时钟，由六个）制作简易电子时钟，由六个LEDLED数数码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位。钟十位、秒钟个位。6 6个个PNPPNP管（管（90129012）分别控制六个数码管的）分

10、别控制六个数码管的亮灭，两个按键用于时间调整。亮灭，两个按键用于时间调整。3.23.2系统硬件组成系统硬件组成 根据系统框图和设计方案本文硬件电路主要分为五个部分：根据系统框图和设计方案本文硬件电路主要分为五个部分：第一部分为以第一部分为以AT89S51AT89S51单片机为核心的控制模块；第二部分是单片机为核心的控制模块；第二部分是复位电路；第三部分位选部分，用以对显示部分的选通；第四复位电路；第三部分位选部分，用以对显示部分的选通；第四部分为由部分为由LEDLED数码管和发光二极管组成的显示模块；第五部分数码管和发光二极管组成的显示模块；第五部分是按键部分，用来对时钟进行调时；第六部分为电

11、源部分，为是按键部分，用来对时钟进行调时；第六部分为电源部分，为系统提供电源如图系统提供电源如图3-13-1所示。所示。图图3-13-1 3.3 3.3模块设计模块设计3.3.13.3.1控制部分控制部分 MCS-51MCS-51虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元件构成震荡时钟电路。外接晶体以及电容件构成震荡时钟电路。外接晶体以及电容C1C1和和C2C2构成并联谐构成并联谐振电路接在放大器的反馈回路中。对接电容的值虽然没有严振电路接在放大器的反馈回路中。对接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器格的要求，但电

12、容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性，起振的快速性和温度的稳定性，警惕频率可在的稳定性，起振的快速性和温度的稳定性，警惕频率可在1.2MHz-12MHz1.2MHz-12MHz之间任选，电容之间任选，电容C1C1和和C2C2的典型值在的典型值在20pF-100pF20pF-100pF之间选择，考虑到本系统对于外接晶体频率稳定性要求不高，之间选择，考虑到本系统对于外接晶体频率稳定性要求不高，所以采取比较廉价的所以采取比较廉价的11.0592MHz11.0592MHz陶瓷谐振器，根据调试电容陶瓷谐振器，根据调试电容选择选择30pF30pF。 外部振荡电路单片机必须在外部振荡电路单片机必须

13、在AT89S51AT89S51的驱动下才能工作的驱动下才能工作. .在单片机内部有一个时钟振荡电路在单片机内部有一个时钟振荡电路, ,只需要外接一个振荡源就只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。AT89S51AT89S51的管脚图如的管脚图如3-23-2所示。所示。图图3-23-23.3.23.3.2复位电路设计复位电路设计 MCS51 MCS51复位电路有两种：一种是加电自动复位电路，复位电路有两种：一种是加电自动复位电路，一种是开关复位电路。本实验采用的是开关复位电路。一种是开关复位电路。本实验采用的是开关复位电路

14、。图图3-33-3 如图如图3-33-3所示，复位电路主要由型号为所示，复位电路主要由型号为10UF/16V10UF/16V的电的电解电容，型号为解电容，型号为104104的瓷片电容，的瓷片电容，10K10K的电阻以及按键的电阻以及按键S S构构成，成，S S接芯片的相应引脚接芯片的相应引脚RSTRST，当开关按下时引脚，当开关按下时引脚RSTRST为高为高电平电平1 1，断开时引脚为低电平，断开时引脚为低电平0 0。3.3.33.3.3位选模块电路设计位选模块电路设计 图图3-43-4 图图3-43-4为位选电路，三极管的集电极接数码管的公共端，当为位选电路，三极管的集电极接数码管的公共端，

15、当P2P2口对应的口对应的引脚输出高电平时三极管导通，对应的数码管显示数据。这样，在同一时刻，引脚输出高电平时三极管导通，对应的数码管显示数据。这样，在同一时刻，6 6位位LEDLED中只有选通的那中只有选通的那1 1位显示出字符，而其他位显示出字符，而其他5 5位则是熄灭的。同样，在下位则是熄灭的。同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他个位的位选线处于关闭一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他个位的位选线处于关闭状态，在段码线上输出将要显示字符的段码，则同一时刻，只有选通位显示状态，在段码线上输出将要显示字符的段码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其他各位

16、则是熄灭的。如此循环下去，就可以使各位显示出相应的字符，而其他各位则是熄灭的。如此循环下去，就可以使各位显示出将要显示的字符。虽然这些字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只出将要显示的字符。虽然这些字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于有一位显示，其他各位熄灭，但由于LEDLED的余辉和人眼的视觉暂留作用，只的余辉和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔足够短，则可以造成多位同时亮的假象，达到同时显示的效要每位显示间隔足够短，则可以造成多位同时亮的假象，达到同时显示的效果果。3.3.43.3.4显示模块部分显示模块部分 显示电路分为共阳极七段数码管显示和发光二

17、极管显示，其中，显示电路分为共阳极七段数码管显示和发光二极管显示，其中，为了能够自动识别显示电路是接发光二极管还是数据管及接数据管为了能够自动识别显示电路是接发光二极管还是数据管及接数据管的多少，该电路采用读取数码管的多少，该电路采用读取数码管I/OI/O引脚的方法确定，从而达到智引脚的方法确定，从而达到智能识别的目的。能识别的目的。 该模块由共阳极该模块由共阳极LEDLED数码管组成，用来显示电子钟信号的具体数码管组成，用来显示电子钟信号的具体路数的，路数的，6 6个引脚分别与单片机个引脚分别与单片机6 6个输出口连接，根据单片机引脚与个输出口连接，根据单片机引脚与数码管的连接关系，可以列出

18、显示不同数字的段选码，从而准确显数码管的连接关系，可以列出显示不同数字的段选码，从而准确显示出时间。如图示出时间。如图3-53-5所示。所示。图图3-53-53.3.53.3.5按键部分按键部分 图图3-63-6 图图3-63-6是按键电路，通过按键来控制输入端口程序的输入，以是按键电路，通过按键来控制输入端口程序的输入，以此来对时间进行调整。本设计按键此来对时间进行调整。本设计按键K2K2对分钟进行对分钟进行+1+1调整；按键调整；按键K3K3对小时进行对小时进行+1+1调整。调整。3.3.63.3.6电源部分电源部分 图图3-73-7 如图如图3-73-7所示，从外部引入所示，从外部引入5V5V的直流电，为单片机、复的直流电，为单片机、复位电路提供电源。位电路提供电源。 电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从2202