第二章 方案论证

2.1 方案一

采用TTL、CMOS集成电路实现的，其系统方框图如图1所示。

数字钟主要由以下几个部分组成：信号源、分频器、十进制计数器、六进制计数器、二进制计数器、RCD-七段显示译码/驱动器、LED(light-emitting-diode)七段显示数码管、时间校准电路和闹时电路。

这是一种纯硬件电路系统，用时序逻辑电路实现时钟功能，用555定闹钟报时的设定。该电路具有抗干扰强、计算精确，使用元器件种类少等优点，但是这种实现方法可靠性差、控制精度低、灵活性小、线路复杂、安装调试部方便，且不具备对测温信号进行数据处理的功能。要实现测温功能必须在添加处理芯片，系统集成度低。

2.2方案二

利用可编程逻辑器件PLD（Programmab logic Devices ）实现。可编程逻

辑器件PLD具有集成度高、速度快、功耗小、可靠性高等优点。且EDA（Electronic Design Automation）软件的功能和时序仿真功能和时序仿真功能使得电路功能的调试变得十分的方便。这种方案与前一种相比，可靠性增加，同时可以很好的完成时钟的功能。但是对于温度测量，其不具备对测温数据的处理功能，无法很好的完成扩展功能的要求。同时这种方案只能选用数码管显示，显示的效果不够理想。因此，系统的灵活性不够。

2.3方案三

利用单片机内部具有的计数器实现时钟功能。以12MHZ晶振为例，通过计

算可知，使定时器每50秒产生一次中断，当产生20次中断后秒单元将加一，以此类推，从而实现时、分、秒的走时，并加以显示。虽然这种方法存在由于系统

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晶振误差、温度、中断响应时间的不确定性及定时器重新装载时间常数带来的误差等不足。而且用这种方法实现的时钟在断电的情况下降停止走时，通电后必须再初始化，需要重新调表。但是利用这种方法实现的系统具有一定的可扩展性。由于时钟的实现大部分是有软件的编程来实现的，因此没有前几种方案中来自硬件的束缚。只要对数字时钟的程序和硬件电路加以一定的修改，就可以应用到一些实时控制的系统中去。系统的实用意义更大。

通过以上三种方案的比较，决定采用方案三。

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第三章 主要电路模块的设计

3.1系统方框图

系统方框图如1-1所示

按键单片机显示电源 图表

1-1系统方框图

3.2系统说明

系统由51系列单片机AT89C51、按键、数码管显示、电源等部分构成。单片机部分包括时钟电路、复位电路；按键部分能够实现对时间的调整、设定。三个按键的功能分别为；小时的调整，分钟的调整，复位。电源部分（实验室配备电源）可输出一个电压；5V。5V电压给小系统硬件提供电源。

3.3总电路图

电子钟总电路图见附录1所示。

3.4单片机电路

3.4.1时钟电路

时钟电路由外接谐振荡器、时钟发生器及关断控制信号等组成。时钟时钟

振荡器是单片机的时钟源，时钟发生器对振荡器的输出信号进行二分频。

CPU 的时钟正当信号有两个来源；一是采用内部振荡器，此时需要在XTALI和XTAL2脚连接一只频率范围为0-33MHZ的晶体振荡或陶瓷振荡器及两只30pf电容。二是采用外部振荡，此时应将外部振荡器的输出信号接至XTALI脚，将XTAL2脚浮空。

利用单片机内部定时功能实现时钟的走时，通过编程实现每50毫秒产生一次

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中断，中断20此后，秒单元加1，秒单元加到60时，跳回到零再继续加1；同时分单元加1；当分单元加到60时，跳到0再继续加，同时时单元的各位加1，以此类推，从而实现秒分小时的走时。本次设计采用的是内部振荡器，频率为12MHZ的晶振振荡器及30pf的瓷片电容。如图1-3所示。

图1-3时钟电路 3.4.2复位电路

复位是指在规定的条件下，单片机自动将CPU以及与程序运行相关的主要功能部件、I\\O口等设置为确定初始状态的过程。如果电路参数不符合规定的条件或干扰导致单片机不能正确的复位，系数将无法进行正常的工作，因此，复位电路除了要符合厂家规定的参数外，还要滤除可能的干扰。

AT89S52单片机内部有一个由施密特触发器等组成的复位电路。复位信号时从其9脚，即RST脚输入的。AT89S52单片机规定，当其处于正常工作基于51单片机的数字时钟的设计77状态，且振荡工作稳定后，在RST端有从高电平到低电平，且高电平时间大于两个机器周期的复位信号时，CPU将完成对系统的复位。有两点需要注意：一、复位信号是高电平有效，二、高电平的保持时间必须大于两个机器周期，可见高电平保持时间与振荡率有关。

本次设计中采用上电复位电路，上电复位是指在系统上电时，RST端自动

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