单片机的数字钟的设计
摘要
近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
本次做的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件（共阴极LED数码显示器、BCD-锁存/7段译码/驱动器CC4511等），再配以相应的软件，达到制作简易数字钟的目的，其硬件部分难点在于元器件的选择、布局及焊接。
关键词：单片机 AT89C51 共阴极LED数码显示器 BCD-锁存/7段译码/驱动器CC4511
Abstract
In recent years, with computers in the infiltration and the development of large-scale integrated circuits. SCM application is steadily deepening, as it has strong function, small size, low power dissipation, low prices, reliable, easy to use features, it is particularly suited to and control of the system, increasingly widely used in automatic control, intelligent instruments, gauges, data acquisition, military products and household appliances, and other areas, is often microcontroller as a core component to use, In light of specific hardware architecture, and application-specific software features object combine to make perfect.
The figures do bell on SCM (AT89C51) at the core, Combined with the components (a total of cathode LED digital display, BCD - latch /7 of decoding / actuator CC4511), and factoring in the corresponding software, Easy to produce digital clock purposes, as part of the hardware components is a difficult choice, layout and welding.
Keywords : Single Chip Microcomputer AT89C51 Total cathode LED figures display BCD-the lock save/7 the segments translate code/actuator CC4511
引言
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 [来源：http://www.doc163.com]
单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。
单片机模块中最常见的是数字钟，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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 [资料来源：http://doc163.com]
题目
做一个基于AT89C51的简易的单片机数字钟。该数字钟有4个共阴极七段数码管，分别显示分钟和秒。其显示方式为：XX：XX。
设计要求
(1)掌握AT89C51实验开发系统中的实验模块原理，画出电路原理图;
(2)综合运用实验模块，用89C51开发设计具有一定功能的单片机控制系统，进行软、硬件设计及调试；
(3)写出完整的设计任务书：课题的名称、系统的功能、硬件原理图、软件框图、程序清单、参考资料；
(4)时间以60分种为一个周期;电子钟的格式为：XX XX，由左向右分别为：分、秒。完成显示由秒01一直加1至59，再恢复为00；分加1，由00至01，一直加1至59，再恢复00；
(5)为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
设计目的
(1)巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力；
(2)培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力；
(3)过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤；
(4)掌握计数器、加法器、半导体数码管显示器与七段码显示译码器的使用；
(5)连接数字钟的工作原理。 [资料来源：http://Doc163.com]
实验中所需的器材
5V电源.
面包板1块.
万用表.
镊子1把.
剪刀1把.
网络线2米
AT89C51弹片机 1个
12M晶体振荡器1个
CC4511集成块4块.
共阴七段数码管4个.
680Ω电阻28个.
10ＫΩ电阻1个.
10μf/25v电解电容１个
22pf陶瓷电容2个
30p电容2个.
0.01μf电容1个
方案选择与相关技术
单片机模块方案：
方案一：基本门电路搭肩，用基本门电路来实现数字钟，电路结构复杂，鼓掌系数大，不易调试。
方案二：单片机编程，用单片机设计电路，由于使用软硬件结合的方式，所以电路结构简单，调试也相对方便。与第一种方案比较优点的是非常明显的。我们选择了第二种方案。
数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1MHZ时间信号必须做到准确稳定.通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟.
⑴晶体振荡器电路
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的12MHz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定.不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路.
⑵时间计数器电路 [资料来源：http://www.doc163.com]
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器电路构成,秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器为60进制计数器.
⑶译码驱动电路
译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流.
⑷数码管
数码管通常有发光二极管(LED)数码管和液晶(LCD)数码管,本设计提供的为LED数码管. [资料来源：www.doc163.com]
相关技术
AT89C51的单片机简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
目录
摘要 2
Abstract 2
目录 3
引言 4
第一章 题目 5
1.2、课程设计目的 5
第二章 单片机发展历史 5
2.1三大阶段 5 [资料来源：http://Doc163.com]
2.2 如果将8位单片机的推出作为起点 6
2.3 单片机的发展趋势 7
第三章 单片机的组成及特点 9
3.1 单片机的组成 9
3.2 单片机的特点 9
3.3单片机的分类 10
第四章 单片机的应用 10
4.1单片机的应用分类 10
第五章 数字种的构成 12
5.1 数字钟的构成 12
5.2 实验中所需的器材 12
5.3 方案选择与相关技术 13
5.4 AT89C51的单片机简介 13
5.4.1 主要特性 15
5.4.2 管脚说明 16
5.4.3 振荡器特性 18
5.5 CC4511 集成简介 19
5.5.1 4511集成分析 19
5.5.2 4511的逻辑图 20
5.6 LED数码显示器简介 21
5.6.1 LED数码显示器的结构 21
5.6.2 LED数码显示器有两种连接方法 22
第六章 电路设计 22
6.1 电路接法 22
6.1.1 晶体振荡器与AT89C51的接法 22
6.1.2 单片机AT89C51的银脚的连接 23
6.1.3 译码器CC4511的银脚连接 23
6.2 数字钟电路图 24
第七章 调试过程： 26
1）检测AT89C51运行否 26
2）七段数码管 26
总结 26
参考文献 26
致谢 27