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电子技术课程设计总结报告题目：数字电子钟
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一、设计任务与要求
1、用单片机设计一个数字电子钟，采用LED数码管来显示时间。

2、显示格式为：XX：XX：XX，即：时：分：秒。

3、时间采用24小时制显示，
4、设置一个按键用于时间显示方式的切换,能进行时间的调整，可暂停时间的变动。

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二、方案设计与论证
图1 系统整体框图
1、单片机芯片选择方案
方案一：AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。

主要性能有：与MCS-51单片机产品兼容、全静态操作：0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符、易编程。

方案二：AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）。

主要性能有：兼容MCS51指令系统、32个双向I/O口、256x8bit内部RAM、3个16位可编程定时/计数器中断、时钟频率0-24MHz、2个串行中断、可编程UART串行通道、2个外部中断源、6个中断源、2个读写中断口线、3级加密位、低功耗空闲和掉电模式、软件设置睡眠和唤醒功能。

从单片机芯片主要性能角度出发，本数字电子钟单片机芯片选择设计采用方案一。

2、数码管显示选择方案
方案一：静态显示。

静态显示，即当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或截止。

该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。

静态显示时
较小电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。

但因当所需显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口数较大，造成资源的浪费。

方案二：动态显示。

动态显示，即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。

利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但须保证扫描速度足够快，人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。

显示器的亮度与导通电流、点亮时间及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I/O口，降低了能耗。

从节省单片机芯片I/O口和降低能耗角度出发，本数字电子钟数码管显示选择设计采用方案二。

3、数码管驱动选择方案
方案一：上拉电阻驱动方式。

数码管段码与接有上拉电阻的单片机芯片I/O 口相连，通过编程，单片机芯片即控制段码电平的高低。

该方式经费低，但实物制作较复杂。

方案二：74LS245芯片驱动方式。

数码管段码与74LS245芯片B口相连，74LS245芯片A口与单片机芯片I/O口，通过编程，单片机芯片即可控制段码电平的高低。

该方式实物制作简单，增强驱动数码管段码能力。

从实物制作简易程度与驱动数码管段码能力角度出发，本数字电子钟数码管驱动选择设计采用方案二。

三、电路设计与参数计算
1、单元电路设计和参数计算
(1)电源电路
本数字电子钟设计所需电源电压为直流、电压值大小5V的电压源。

从硬件实物设计简易程度与经费方面考虑，用两节电压值大小2.5V干电池与电路电压源引脚相连接即可达到硬件设计要求。

即本数字电子钟设计用两节电压值大小2.5V干电池做硬件电路电压源。

(2)按键电路
本数字电子钟设计所需按键用于进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘。

单片机芯片4个I/O口可与按键直接相连，通过编程，单片机芯片即可控制按键接口电平的高低，即按键的开与关，以达到用按键进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘的设计要求。

(3)时钟电路
单片机芯片可使用内部时钟电路和外部时钟电路两种方式产生电路所需的时钟脉冲，内部时钟电路实现可用石英晶体和微调电容外接即可达到，外部时钟电路实现需要一个外部脉冲源引入脉冲信号以保证个单片机之间时钟信号的同步。

从硬件实现难易角度考虑，内部时钟电路的实现比外部时钟电路的实现更简易。

既本数字电子钟设计所需的时钟源采用内部时钟电路实现。

所用定时方式为工作方式1，石英晶振为12M，即最小定时时间为1us，最大定时时间约为65.5ms，其电路图如下图2所示。

图2 时钟电路图
(4)驱动电路
从实物制作简易程度与驱动数码管段码能力角度出发，本数字电子钟设计采用数码管段码与74LS245芯片B口相连，74LS245芯片A口与单片机芯片I/O口，通过编程，单片机芯片即可控制段码电平的高低的方式实现数码管段码控制，74LS245芯片图如下图3所示。

图3 74LS245芯片图
(5)LED显示电路
数字电子钟设计的显示模块用8个一位数码管实现，也可用两个四位一体数码管实现。

两种实现方式实现效果一样。

从实物制作的难易程度出，本数字电子钟设计采用两个四位一体数码管实现。

即数码管引脚与单片机芯片和74LS245对应引脚相连接。

(6)单片机电路
本数字电子钟设计采用AT89S52单片机芯片作为中央控制器，实现信号的输出、LED的显示及相关的控制功能。

2、总原理图
图4最小系统控制原理图
3、元件清单
名称数量型号
芯片1片AT89S52
四位一体数码管2个共阴极
按键 5个
晶振1个12M
电容2个30p
74LS245 1片
电阻2个220欧
电阻1个 1.5k
发光二极管1个LED
四、仿真过程与仿真结果
整体电路仿真图如下图5所示。

图5整体电路仿真图
五、安装与调试
1、电路安装
安照电路原理图把元器件安装到已打好的铜板对应的位置，把个元器件固定在铜板后，用导线把对应的元器件的引脚相连接，再用焊锡焊接好即可。

注意事项：（1）元器件的布局应尽量集中，且各个元器件间引脚的连线应尽量短、不弯曲，跳线尽量少。

（2）各个元器件引脚的焊接不要虚焊。

2、电路调试
把相应编译好的目标程序代码加载到单片机芯片AT89S52，可接上5V电压源即开始进行硬件电路的调试工作。

如果显示结果不符合设计要求，即检查电路各连接点是否正确连接，再次进行硬件电路的调试工作，或是检查代码程序是否符
合硬件电路的设计，若有错即进行相应的修改，编译后，再进行硬件电路的调试工作。

如此反复操作，直到调试出正确结果。

六、性能测试与分析
系统上电后进行功能的测试，通过测试观察到，系统上电后数码管上显示时间：12-00-00,接着按下K1按键调整时间小时数的显示，即小时加1，按下K2按键调整时间分钟数的显示，即分钟加1，按下K3按键调整时间秒数的显示，即秒数加1。

然后按下按键时间24 小时制的显示。

在24小时制的显示的情况下，显示时间制的数码管上不显示，只显示时，分，秒；通过测试，本作品设计实现了数字电子钟的基本功能，还增加了时间制转换的功能，且系统工作稳定。

七、结论与心得
本单片机数字电子钟系统的功能基本符合显示格式为：XX：XX：XX，即时：分：秒。

时间采用24 小时制显示,设置一个按键用于时间显示方式的切换。

经过测试数据显示, 系统的可靠性已经基本能够达到实际电子钟的设计要求，同时本单片机数字电子钟系统具有扩展性。

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现实际问题、提出实际问题、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际学习能力、动手能力的具体训练和考察过程。

在此次数字钟设计过程中, 在学习新知识的同时，把在课程中学到的理论知识运用到实际作品设计、操作中，更进一步地熟悉了单片机芯片的结构及掌握了其工作原理和具体的使用方法与相关元器件的参数计算方法、使用方法，了解了电路的开发和制作及课程设计报告的编写。

加深了对相关理论知识及专业知识的掌握度，增强自身的动手能力，锻炼及提高了理解问题、分析问题、解决问题的能力，更深刻的体会到了理论联系实际的重要性，进一步掌握画图软件的使用和提高相应的画图操作水平及技巧。

从课题的开始到最终的完成，本课程设计及报告论文是在指导老师的精心指导和同学的热心帮助下顺利完成的。

此外衷心感谢在本次课程设计中指点和帮助我的指导老师与同学！
感谢学院为我们提供了良好课程设计仪器设备及学习环境。

八、参考文献
[1]梁宗善·电子技术基础课程设计·华中科技大学出版社
[2]朱定华·现代数字电路与逻辑设计·清华大学出版社北京交通大学出版社
[3]华成英，董诗白·模拟电子技术基础（第四版）·高等教育出版社
[4]阎石·数字电子技术基础（第五版）·高等教育出版社
[5]毕满清·电子技术试验与课程设计（第三版）·机械工业出版社
[6]李广弟，朱月秀，冷祖祁. 单片机的硬件结构
[7]陈正义. 单片机控制实习。