第1章 总体设计方案

1.1 数字电子钟的电路概述

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，另外应有校时功能和报时功能。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、报时电路和振荡器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。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进制计数器，每累计60秒发现胡一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，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进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态菁七段显示译码器译码，通过六位LED七段显示器显示出来。整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后去触发一音频发生器实现报时。校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。

1.2 电路的设计方案

根据功能和指标要求，本系统选用AT89C51单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对数字电子钟的设计。具体设计考虑如下：

（1）由于此次所要设计的是简单的数字电子钟显示时、分、秒功能，因此需要用LED数码管作为显示器。

（2）同时用于调时、分的调时电路分别接引脚P1.1、P1.2。

（3）用并行口P0.0-P0.7作为段选码,P2.0-P2.5作为位选码，相应的驱动芯片用74LS373。

（4）同时还需晶体振荡电路，复位电路及中断电路。

该数字电子钟可以完成以下功能：

（1） 能准确的显示0~23小时59分59秒； （2）具有方便的校时功能； （3）具有特定作息报时功能；

通过将以上电路组合起来实现本次我所要设计完成的简易数字电子钟及其功能。

1.3 总体简易设计电路图

图1-1 总体结构框图

工作原理：数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。这些都是数字电路中应用最广的基本电路。石英晶体振荡器产生的时标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现：“分”

的显示电路与“秒”相同，“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路来实现。所有计时结果由六位数码管显示。

第2章 系统的硬件设计

2.1 系统的硬件构成及功能

根据总体要求分析，数字电子钟的电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”LED数码管显示电路、校时电路、复位电路等组成。秒信号发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。“时、分、秒”分别通过不同进制的计数器来实现。74LS373将“时、分、秒”的输出状态经LED数码管显示出来。电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号。校时电路是用来对“时、分、秒”显示数字进行校对调整的。根据实际情况，硬件的主要单片机为AT89C51芯片，它能够满足数据的采集、控制和数据处理的需求。调试时间时，有相应的调试时、分的按钮。

2.2 单元电路的分析与设计

2.2.1 AT89C51单片机及其引脚说明

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51单片机如图2-1：