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南昌航空大学课程设计报告
设计题目
：
学
院：
专
业：
姓
名
:
指导教师
:
电子时钟
高等职业技术学院
第一章
前
言
时钟，自从它发明的那天
起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术
的不断发展，人们对时间计量的精
度要求越来越高，应用越来越广，时钟也从原来简
单的、机械类时钟演变到至今的电子时
钟。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我
们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断
设计出新型时钟。
现今，
高精度的计时工具大多数都使 用了石英晶体振荡器，由于电子钟，
石英表，
石英钟都采用了石英技术，
因此走时精度高，
稳定性好，
使用方便，
不需要经 常调校，
数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用
LE D
显示器代替显示器代
替指针显示进而显示时间，
减小了 计时误差，
这种表具有时，
分，
秒显示时间的功能，
还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。
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
一个单片机应用系统中
，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振
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：一是用软
件实现，即用单片机内部的可编程定
时
/
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；二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，典型的时钟芯片有：
DS1302
，
DS12887< /p>
，
X1203
等都可以满足
高精度的要求。
本文主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，
本设计由单片
机
AT89C 51
芯片和
LED
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。
第二章
方案论证与比较
第三章
系统设计
3.1
总体设计
3.1.1
系统说明
利用单片
机
（
AT89C51
）
制作简易电子时钟，
由六个
LED
数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。
6
个
PNP
管（
9012
）分别控
制六个数码管的亮灭，
一个按键用于时间调整。
3.1.2
系统框图
电源部分
直流电源
4.5V
复位电路
按键
S2
控制部分
单片机（
AT89S51
）
显示部分
位选部分
6
个
PNP
三极管（
9012
）
6
个七段共阴极数码管
显示秒，分钟及小时位
图
3-1
3.2
模块设计
3.2.1
电源部分
图
3-2
如图
3-2
所示，从外部引入
4.5V
的直流电，为单片机、复位电路提供电源。
3.2.2
复位电路
图
3-3
如图
3-3
所示，复位电路主要由型号为
1N4148
的二 极管，型号为
10UF/16V
的电
解电容，型号为
104
的瓷片电容，
10K
的电阻以及按键
< p>S1构成，
S1
接芯片的相应引
脚<
/p>
RST
，当开关按下时引脚
RST
为高电平
1
，断开时引脚为低电平
0
。
3.2.3
程序下载接口
图
3-4
如图
3-4
所示，由
AT89S ISP
构成的两排十针下载口，板图上有一个小方框，为
1
号引 角；下载线的凸口为正方向，凸口的右侧边的第一个插孔为
1
号引角。
< p>
3.2.4
位选部分
图
3-5
图
3 -5
为位选电路，
三极管的集电极接数码管的公共端，
当
P2
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，
6
位
LED
中只有
选通的那
1
位显示出字符，而其他
5
< p>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，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于
LED
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
示的效果。
3.2.5
数码管的连接电路
图
3-6
图
3-6
为数码管的引脚图，每位的段码线
（
a,b,c,d,e,f,g,dp
）
分别与
1
个
8
位的锁存器输出相
连，
由
AT89S51
控制组合
0
－
< p>9十个数据，
如令其显示
1
则
b,c
引脚（即
2
，
3
引 脚）送高电平，此时数码管显
示
1
。由于各位的段码线并 联，
8
位
I/O
口输出段码对
各个显示位来说都是相同的。
3.2.6
控制部分
图
3-7
AT89S51<
/p>
是美国
ATMEL
公司生产的低功耗，高性能
CMO S
8
位单片机，片内含
4K bytes
的可系统编程的
Flash
只读程序存储器，器件采用
ATME L
公司的高密
度，非易失性存储技术生产，兼容标准
80 51
指令系统及引脚。
AT89S51
提供以
下标准功能：
4K
字节
Flash
闪速存储器 ，
128
字节内部
RAM
，
32I /O
口线，看门
狗（
WDT
）
< p>，两个数据指针，两个16
位定时
/
计数器， 一个
5
向量两级中断结构，
一个全双工串行通信口，片内
振荡器及时钟电路。
如图
3-7
所示，
AT89S51
有
40
引脚，双列直插（
DIP
）封装，所用引脚功能
如下：
1.
VCC
——运行时加＋
4.5V
2.
GND
——接地
3.
XTAL1
——振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端
4.
XTAL2
——振荡器反相放大器的输出端
5.
RST
——复位输入，高电平有效，在晶振工作时，在
RST
引脚上作
用
2
个机器周期以上的 高电平，
将使单片机复位。
WDT
溢出将使该引脚输
出高电平，
设置
SFT
AUXR
的< /p>
DISRTO
位
（地址
8EH
）
可打开或关闭该功能。
DISRTO
位缺省为
RESET
输出高电平打开状态。
6.
EA/VPP
——片外程序存储器访问允许信号。
欲使
CPU
仅访问外部程序
存储器（地址为
000 0H-FFFFH
）
，
EA
端必须保持低电平（接 地）
，如果
EA
端为高电平（接
Vcc< /p>
端）
，
CPU
则执行内部程序存储器中的指令。
7.
P1
口
,P2
口——
P1
，
P2
是一组 带内部上拉电阻的
8
位双向
I/O
口。运行
时通过
P1
口控制驱动电路的工作，
将数据送到 数码管，
显示相应的段码，
为了达到减少功耗或满足端口对最大电流的限
制，应加上一限流电阻。
P2.0
——
P2.5
口控制数码管的位选，使六个数码管轮流显示数据，等于
1
时位选 三极管导通，等于
0
时位选三极管截止。
8.
无自锁开关——（
S2
< p>－P3.7
）开关接相应引脚
P3.7
，当开 关按下时，相
应引脚为低电平
0
，断开时引脚为高电平< /p>
1
。
第四章
51
单片机系统的硬件连接
4.1
硬件电路设计
2.2
硬件电路图
该电路采用
AT89C51
单片机最小化应用，采用共阴
7
段
LED
数码管显示
器，
P2.4~P2.7
口作为列扫描输出，
P0
口输出段码 数据，
P1.2,P1.1
口接
2
个
按钮开关，
用于调时及功能误差，
采用
12Mhz
晶振，
可提高秒计时的精确度。
采用动态扫描法实现
LED
数码管显示。
4.2
共阴
7
段
LED
显示器显示原理
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
3F
H
06
H
5B
H
4F
H
66
H
6D
H
7D
H
07
H
7F
H
6F
H
10
μ
f
电容作用：上电复位；
7407
作用：同相缓冲器，驱动数码管；
12M
晶振和两个电容组成晶体振荡器。
5.1
程序流程图
第五章
软件设计