1、电子闹钟的硬件系统框架：设计出电子闹钟的基本整体框架。

2、电子闹钟的电源设计：采用交直流供电电源。

电子钟一般采用数码管等显示介质，因而必须以交流供电为主，以直流电源为后备辅助电源。

3、电子闹钟的主机电路设计：主要有1）系统时钟电路设计：对时间要求不是很高，只要能使系统可靠起振并稳定运行就行。

2）系统复位电路设计：本系统采用的是RC复位方式3）按键与按钮电路设计：按键与按钮电路设计中关键要考虑的就是按键的去抖动问题。

本系统采用软件去抖。

考虑到对时和设定闹铃时间操作的使用频率不高，为了精简系统和降低成本，本系统只设置两个按键。

a）SET键，对应系统的不同工作状态，具有3个功能：在复位后的待机状态下，用于启动设定时间参数（对时或定闹）；在设定时间参数状态而且不是设定最低位（即分个位）的状态下，用于结束当前位的设定，当前设定位下移；在设定最低位（分个位）的状态下，用于结束本次时间设定。

b）+1键，用于对当前设定位进行加1操作。

4）闹铃声光指示电路设计：本系统采用声音指示，关键元件是蜂鸣器。

4、电子闹钟的显示电路设计：设计一个由LED数码管组成的显示电路，显示采用共阳极数码管，其目的是为了简化限流电路的设计和实现亮度可调的要求。

一功能模、设计指标：1. 显示时、分、秒。

2. 可以24小时制或12小时制。

3. 具有校时功能，可以对小时和分单独校时，对分校时的时候，停止分向小时进位。

校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。

4. 具有正点报时功能，正点前10秒开始，蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。

5. 为了保证计时准确、稳定，由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。

二、设计要求：1. 画出总体设计框图，以说明数字钟由哪些相对独立的块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。

并以文字对原理作辅助说明。

2. 设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。

3. 选择合适的元器件，在面包上接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。

4. 在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和布线，进行合理布局，进行整个数字钟电路的接线调试。

三、制作要求：自行装配、接线和调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象和测量的数据分析问题所在，加以解决。

学生要解决的问题包括元器件和面包板故障引起的问题。

四、设计报告内容要求：1. 目的。

2. 设计指标。

3. 画出设计的原理框图，并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。

4. 元器件清单。

5. 设计制作的进程，考虑时钟及控制信号的关系、测试、验证的顺序，写出自己的工作进程。

6. 画出各功能模块的电路图，加上原理说明（如2、5进制到10进制转换，10进制到6进制转换的原理，个位到十位的进位信号选择和变换等）。

7. 画出总布局接线图（集成块按实际布局位置画，关键的连接单独应画出，计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法，但集成块的引脚须按实际位置画，并注明名称。

）8. 描述设计制作的数字钟的运行结果和操作。

9. 总结。

λλ设计过程中遇到的问题及解决办法λλ课程设计过程体会对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议。

五、实验仪器、工具：1. 5V电源（或实验箱）4个人合用1个。

2. 四连面包板1块。

3. 示波器2个（每班）4. 万用表5个（每班）。

5. 镊子1把。

6. 剪刀1把。

六、实验器件1. 网络线2米/人。

2. 共阴八段数码管6个。

3. CD4511集成块6块。

4. CD4060集成块1块。

5. 74HC390集成块3块。

6. 74HC51集成块1块。

7. 74HC00集成块4块。

8. 74HC30集成块1块。

9. 10MΩ电阻5个。

10. 500Ω电阻14个。

11. 30p电容2个。

12. 32.768k时钟晶体1个。

13. 蜂鸣器10个（每班）七、设计过程的日程安排6月28日1. 分发仪器、工具、器件2. 讲解总体设计的过程，明确数字钟实现的功能，由哪些相对独立的功能模块组成，各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。

3. 讲解面包板的结构和使用方法，连接导线的要点，包括导线剥线头、插线方法、要求，检查面包板，如面包板中的导电铜片变形或移位，更换导电铜片。

4. 七段数码引脚排列测试，验证每段显示为一个发光二极管，同时完成对每个数码管的检查。

6月29日～7月2日分功能讲解各个模块功能实现原理、实现，搭建实际电路一个个验证。

在接线时注意合理布线和接线的可靠性。

6月29日a) 数码管的译码驱动电路接线、测试、译码器控制功能测试（手工输入测试电平）。

除了进一步熟悉原理外，主要练习接线合理布局，走线整齐、美观，用手指触动导线时也能正常工作。

可以静态显示学号的后几位。

然选一个可正常工作的译码、显示电路，分别测试译码器的3个控制引脚的作用。

6月30日b) 晶体震荡电路接线、测试（用示波器测量4060输入时钟，每一路分频输出的频率）。

c) 5进制计数器接线，输入用4060的2Hz，输出用数码管显示。

7月1日d) 10进制计数器接线、测试。

e) 6进制计数器接线、测试（在10进制基础上改）。

7月2日f) 60进制计数器接线、测试。

g) 24进制计数器、测试（在60进制基础上改）。

h) 校时电路接线（用RS触发器实现锁定、防抖动功能），用示波器观察电路的信号选择功能。

7月5～7日5. 在熟悉各个功能模块基础上，结合对总体框图的理解，设计总接线图。

6. 根据总接线图中各种元器件数量、连线，确定所有元器件布局。

7. 按以下顺序接线：晶体震荡、秒电路、分电路、时电路。

8. 如时间允许加接校时电路和报时电路（整点报时）。

7月8～9日9. 写课程设计报告。

a) 设计的目的、要求。

b) 总体框图设计。

c) 功能模块设计（对所用元器件使用作一些说明）。

d) 总电路图设计。

e) 总结：遇到的问题和解决办法、体会、意见、建议等。

八、Multisim2001软件部分集成块引脚图集成块引脚图九、部分原理仿真模块电路4511构成译码驱动电路4060构成脉冲发生及分频电路74390 构成十进制计数器74390构成六进制计数器74390构成六十进制计数器校时电路（分校时时，不会进位到小时）十、数字钟的设计与制作原理具体参照：数字电子技术课程设计讲义－数字钟的设计与制作（电子信息学院，2004年6月）十一、Multisim2001软件及其参考仿真电路自己在对应位置下载。

十二、设计经验总结：1. 要求学生根据原理和芯片引脚图，分功能设计原理图，并根据接线顺序分步骤验证。

2. 容易出现故障为接触不良。

a) a) 集成块引脚方向预先弯好对准面包板的金属孔，再小心插入。

b) b) 导线的剥线长度与面包板的厚度相适应（比板的厚度稍短）。

c) c) 导线的裸线部分不要露在板的上面，以防短路。

d) d) 导线要插入金属孔中央。

3. 按照原理图接线时首先确保可靠的电源和接地。

4. 注意芯片的控制引脚必须正确接好。

5. 检查故障时除测试输入、输出信号外，要注意电源、接地和控制引脚。

6. 要注意芯片引脚上的信号与面包板上插座上信号是否一致（集成块引脚与面包板常接触不良）。

7. 为了便于测试，可将2Hz信号直接输入到各级计数器。

8. 接校时电路时可接模拟信号输入（如1Hz和2Hz）测试输出信号的切换正确后，再将秒进位和分进位信号接到校时电路，再接校时电路输出到分计数器和时计数器。

从较时电路接入信号时，必须将原进位信号拔掉单片机自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。

而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

科学技术的不断发展和不断提高，单片机的应用日益广泛。

本文介绍的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，节省了电能。

所需元器件少，价格低廉，制作容易。

电子钟的设计思想是：利用定时器0定时，每隔100ms产生一次中断，中断10次（1s秒后）单元加1；秒单元XX满60后分单元进位，分单元YY加1；当分单元满60后时单元ZZ加1。

设六位LED显示器的显示缓冲区地址为II~NN六个连续的内部RAM单元，时间缓冲区为内部RAM中的XX（秒单元）、YY（分单元）、ZZ（时单元）。

由于每个LED显示器只显示一位数字，所以为了实现时间的数码显示，必须调用拆字子程序将时间缓冲区的内容拆开（每个单元拆分为2段，每段的高4位均为0）。

本设计中XX（秒单元）拆分为2个字节，分别存入显示缓冲单元II和JJ中；YY（分单元）拆分后存入KK、LL单元中；ZZ（时单元）拆分后存入MM、NN单元。

然后调用显示子程序显示当前时间。

本次课程设计的主要任务是通过单片机系统，综合运用定时器、中断、数码显示等知识设计一个可定时100ms的电子钟。

此电子钟通过8031单片机扩展一片8155来控制，使用定时器0，工作方式为方式1，要求主振频率为6MHz，故可求得预置值Tx，计算结果在后将做介绍。

从总体上来看，本任务在硬件上共分为四个大块：8031单片机部分，8031的扩展部分，8155芯片以及数码显示部分。

目录1 概述 (3)1.1设计目的 (3)1.2设计任务 (3)1.3设计要求 (3)1.4设计的主要设备及器件 (4)2 系统总体方案及硬件设计2.1AT89C51介绍 (5)2.2 数码显示部分LED的介绍 (8)3 软件设计 (12)4 Proteus软件仿真 (14)4.1仿真步骤 (14)4.2仿真图 (14)5 课程设计体会 (15)参考文献 (16)附： 1 源程序代码2 简易电子钟系统电路图1 概述1.1 设计目的1、掌握电子钟程序的设计和调试方法2、综合应用定时器、中断、数码显示等知识。

3、具有6个led 显示器，分别显示时，分，4、要求能设置时间，并且时间精度，每天误差小于30秒1.2 设计任务1. 设计控制系统数字电子电路部分的电原理图2. 按照电原理图制作实物（制线路版，焊接）3. 编制单片机控制程序4. 综合调式5.以上设计先把电原理图和程序用电子邮件寄来，然后再做样机调式。

6.设计硬件线路。

7.输入并调试拆字程序和数码显示程序。

8.输入所编电子钟程序。

9.通过键盘向XX（秒）、YY（分）、ZZ（时）单元输入时间初值。

10要求XX〈60；YY〈60；ZZ〈24。

11.调试中断服务程序，观察时间缓冲区数据的变化情况。

（可设时间初12.值为59s和59min等特殊值，观察时间进位情况）。

13.输入当前时间值，运行主程序。