数字钟概述一、数字钟的简介数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，已得到广泛的使用。

数字钟的设计方法有许多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等等。

这些方法都各有其特点，其中利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，并便于功能的扩展。

数字钟已成为人们日常生活中不可缺少的生活必需品，广泛地应用于人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等家庭和公共场所，给人们的生活，学习，工作，娱乐带来极大的方便[1]。

数字钟一般由振荡器，分频器，译码器，显示器等部分组成，这些都是数字电路中最基本的，应用最广的电路。

当前市场上已有现成数字钟集成电路芯片出售，价格较便宜。

由于数字集成电路技术的发展，采用了先进稳定的石英振荡器技术，使数字钟具有走时准确，性能稳定，携带方便等特点，是目前人们生活和工作不可或缺的报时用品[2]。

二、数字钟的发展前景现在是一个知识爆炸的新时代。

新产品、新技术层出不穷，电子技术的发展更是日新月异。

可以毫不夸张的说，电子技术的应用无处不在，电子技术正在不断地改变我们的生活，改变着我们的世界。

在这快速发展的年代，时间对人们来说是越来越宝贵，在快节奏的生活时，人们往往忘记了时间，一旦遇到重要的事情而忘记了时间，这将会带来很大的损失。

因此我们需要一个定时系统来提醒这些忙碌的人。

数字化的钟表给人们带来了极大的方便。

近些年，随着科技的发展和社会的进步，人们对数字钟的要求也越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求。

多功能数字钟不管在性能还是在样式上都发生了质的变化，有电子闹钟、数字闹钟等等。

单片机在多功能数字钟中的应用已是非常普遍的，人们对数字钟的功能及工作顺序都非常熟悉。

但是却很少知道它的内部结构以及工作原理。

由单片机作为数字钟的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。

通过键盘可以进行定时、校时功能。

输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术。

三、单片机在数字钟中的应用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晶振技术，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和译码，代替了传统时钟的“机械式传动”装置，用LED数码管或液晶显示器代替传统的指针式显示器，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，具有简单、方便的校时功能。

近年来，随着科技的发展和社会的进步，人们对计时器的要求也越来越高，多功能计时器不论在性能还是在样式上都发生了质的变化，为人们的生活带来便利[3]。

单片机在多功能计时器中的应用已是非常普遍的。

由单片机作为计时器的核心控制器，可以通过它的时钟信号进行计时实现计时功能，将其时间数据经单片机输出，利用显示器显示出来。

通过键盘可以进行定时、校时功能。

输出设备显示器可以用液晶显示技术和数码管显示技术完成。

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。

单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。

由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

MCS-51系列中的一片89C51芯片，内部构造了完整的计算机硬件系统。

从CPU、存储器到输入输出端口，一应俱全。

只要写入程序，就可完成中央控制或数据采集、处理及通信传输的信息处理机，MCS-51单片机指令系统中为适应控制的需要设有极强的位处理功能，具有加、减、乘、除指令；CPU时钟高达12MHz，完成单字节乘法或除法运算器件分军用和民用两级，民用产品主要用于办公室及机房环境，工作温度在0-70℃；军用产品要求在恶劣环境条件下稳定工作，工作温度在-65～125℃；而工业级产品的性能介于以上两者之间，在-40～+85C温度环境即可满足要求。

工业产品可靠性比民用产品强，而价格较军用品低。

在单片机应用中，可以根据实际工作环境，合理选择相应等级的电路芯片，保证系统可靠性等需要[4]。

四、数码管在数字钟中的应用数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管[ 8]。

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。

共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。

当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。

共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。

共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。

当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮[9]。

由于其价格低廉，功耗低，普遍引用于单片机数字钟的制作中，按单片机驱动方式可分为动态显示和静态显示两种，在数码管较多的情况下我们一般采取动态显示。

五、参考文献[1] 潭浩强．C程序设计（第二版）清华出版社[M]．1999：4-33[2] 袁涛等．单片机C高级语言程序设计及其应用[M]．2001：65-86[3] 李广弟，朱月秀，冷祖．单片机原理及接口技术（第三版）[M]．北京航空大学出版社2007：22-43[4] 李响初．基于MCS-51单片机的智能时钟控制系统设计[J]．世界电子元器件，2007，(04)：52-57[5] 张静．基于单片机数字钟的设计[J]．办公自动化，2006，(11)：32-36[6] 王为青，程国钢. 单片机Keil Cx51应用开发技术[M]．北京：人民邮电出版社，2007：12-33[7]李萍. AT89S51单片机原理、开发与应用实例[M]．北京：中国电力出版社，2008：45-98[8] 周志敏，周纪海，纪爱华. LED驱动电路设计与应用[M]．北京：人民邮电出版社，2006：68-77[9] 龚华生等. 元器件自学通[M]．北京：电子工业出版社，2005：31-62[10] Wang Liankui．The Design of SCM-51 Memorizer's Colligation Extended and it's Software[J]．Development & Innovation of Machinery & Electrical Products，2007，(01)[11] ArikM，BeckerC，WeaverS，etal．Thermalmanagement of Leds：packagetosystem[J]，ProcOf Spice，2006，(5)一、系统功能要求电脑时钟的任务要求为：系统一运行就从00点00分00秒开始计时，并在数码管上显示时、分、秒当前值。

二、系统整体方案1、明确任务基本工作原理：每百分之一秒对百分之一秒寄存器的内容加一，并依次对秒、分、小时寄存器的内容加一；六个数码管动态显示时、分、秒的当前值。

2、硬件和软件功能的划分本课题要求实现的功能比较简单。

百分之一秒的控制由at89s51的定时器T0完成；百分之一秒寄存器的内容加一由T0中断完成；动态显示、矩阵式键盘。

整体框图如下：1. 单片机的选择AT89S52，它是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，内含4k bytes的可反复擦鞋的制度程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS—51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89S52提供了高性价比的解决方案。

其内部有足够本系统对存储器的要求，不用外扩电路简单。

2. 时钟电路的论证和分析此系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。

MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。

引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。

这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。

外接晶体谐振器以及电容CX1和CX2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。

对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。

因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22uF。

在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。

3. 复位电路的论证和分析MS-51的复位是由外部的复位电路来实现的。

片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。

复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位俩种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路，如图3所示。

当时钟频率选用6MHz时，C取22uF，Rs约为200欧，Rk约为1k欧。

4. 按键控制电路：此系统键的输入是通过独立式键盘来完成的，编程容易易懂，结构简单，实现起来方便。

如图由P3.0、P3.1、P3.6、P3.7作为输入端，构成独立式按键接口方式。

5. 显示电路：采用动态扫描方式，从左到右进行，显示缓冲区首地址为79H。

因此各位显示器都扫过一遍之后，就返回监控程序。

经过一段时间间隔后，再调用显示扫描程序。

通过这种反复调用来实现LED显示器的动态扫描。

6. 输出控制电路由INT1控制输出，经通过三极管构成的放大电路驱动喇叭发声。

此部分的放大电路简单容易实现。

主要采用了一个小功率PNP型硅管9012，利用“分压偏置式工作点稳定直流通路”，达到了对静态工作点的稳定。

分压电阻分别选择1k和5.5k。

扬声器一端接晶体管的发射极。

四、软件设计1、流程图：。