基于51單片機C語言數(shù)字鐘程序

基于51單片機C語言數(shù)字鐘程序

數(shù)字電子鐘的設計

一、 緒論

(一)引言

20世紀末，電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。

時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。例如，許多火災都是由于人們一時忘記了關閉煤氣或是忘記充電時間。尤其在醫(yī)院，每次護士都會給病人作皮試，測試病人是否對藥物過敏。注射后，一般等待5分鐘，一旦超時，所作的皮試試驗就會無效。手表當然是一個好的選擇，但是，隨著接受皮試的人數(shù)增加，到底是哪個人的皮試到時間卻難以判斷。所以，要制作一個定時系統(tǒng)。隨時提醒這些容易忘記時間的人。

鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉電路、定時開關烘箱、通斷動力設備，甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應用，有著非常現(xiàn)實的意義。

(二)論文的研究內容和結構安排

本系統(tǒng)采用石英晶體振蕩器、分頻器、計數(shù)器、顯示器和校時電路組成。由LED數(shù)碼管來顯示譯碼器所輸出的信號。采用了74LS系列中小規(guī)模集成芯片。使用了RS觸發(fā)器的校時電路。總體方案設計由主體電路和擴展電路兩大部分組成。其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能,擴展電路完成數(shù)字鐘的擴展功能。論文安排如下：

1、緒論 闡述研究電子鐘所具有的現(xiàn)實意義。

2、設計內容及設計方案 論述電子鐘的具體設計方案及設計要求。

3、單元電路設計、原理及器件選擇 說明電子鐘的設計原理以及器件的選擇，主要從石英晶體振蕩器、分頻器、計數(shù)器、顯示器和校時電路五個方面進行說明。

4、繪制整機原理圖 該系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作全部完成。

二、設計內容及設計方案

(一)設計內容要求

1、設計一個有“時”、“分”、“秒”(23小時59分59秒)顯示且有校時功能的電子鐘。

2、用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，并在實驗箱上進行組裝、調試。

3、畫出框圖和邏輯電路圖。

4 、功能擴展：

(1)鬧鐘系統(tǒng)

(2)整點報時。在59分51秒、53秒、55秒、57秒輸出750Hz音頻信號，在59分59秒時，輸出1000Hz信號，音像持續(xù)1秒，在1000Hz音像結束時刻為整點。

(3)日歷系統(tǒng)。

(二)設計方案及工作原理

數(shù)字電子鐘的邏輯框圖如圖1所示。它由石英晶體振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器顯示器和校時電路組成。振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻脈沖信號,作為數(shù)字鐘的時間基準,然后經(jīng)過分頻器輸出標準秒脈沖。秒計數(shù)器滿60后向分計數(shù)器進位,分計數(shù)器滿60后向小時計數(shù)器進位,小時計數(shù)器按照“24翻1”規(guī)律計數(shù)。計數(shù)器的輸出分別經(jīng)譯碼器送顯示器顯示。計時出現(xiàn)誤差時,可以用校時電路校時、校分。

圖1 數(shù)字電子鐘邏輯框圖

三、單元電路設計、原理及器件選擇

(一)石英晶體振蕩器

1、重要概念的解釋

(1) 反饋：將放大電路輸出量的一部分或全部，通過一定的方式送回放大電路的輸入端。

(2) 耦合：是指信號由第一級向第二級傳遞的過程。

2、石英晶體振蕩器的具體工作原理

石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準確、電路結構簡單、頻率易調整。它被廣泛應用于彩電、計算機、遙控器等各類振蕩電路中。它還具有壓電效應：在晶體某一方向加一電場，晶體就會產(chǎn)生機械變形；反之，若在晶片的兩側施加機械壓力，則在晶片相應的方向上將產(chǎn)生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應。在這里，我們在晶體某一方向加一電場，從而在與此垂直的方向產(chǎn)生機械振動，有了機械振動，就會在相應的垂直面上產(chǎn)生電場，從而使機械振動和電場互為因果，這種循環(huán)過程一直持續(xù)到晶體的機械強度限制時，才達到最后穩(wěn)定，這種壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率。

用反相器與石英晶體構成的振蕩電路如圖2所示。利用兩個非門G1和G2 自我反饋，使它們工作在線性狀態(tài)，然后利用石英晶體JU來控制振蕩頻率，同時用電容C1來作為兩個非門之間的耦合，兩個非門輸入和輸出之間并接的電阻R1和R2作為負反饋元件用，由于反饋電阻很小，可以近似認為非門的輸出輸入壓降相等。電容C2是為了防止寄生振蕩。例如：電路中的石英晶體振蕩頻率是4MHz時，則電路的輸出頻率為4MHz。

圖2 石英晶體振蕩電路

(二)分頻器

1、8421碼制,5421碼制

用四位二進制碼的十六種組合作為代碼，取其中十種組合來表示0-9這十個數(shù)字符號。通常，把用四位二進制數(shù)碼來表示一位十進制數(shù)稱為二-十進制編碼，也叫做BCD碼，見表1。

表1

8421碼

總結

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