基于数码管的电子时钟设计
基于单片机电子时钟的设计与实现
基于单片机电子时钟的设计与实现一、设计目标设计一个基于单片机的电子时钟，能够准确显示时间并能够进行设置和调整。
二、硬件设计1.时钟部分：采用晶振芯片提供准确的时钟信号2.数码管显示部分：使用共阴数码管进行数字显示3.按键部分：设计几个按键用于设置和调整时间4.电源部分：采用直流电源供电三、软件设计1.功能设计a.时间设置功能：通过按键可以设置当前的时间，包括小时、分钟和秒钟。
b.时间调整功能：通过按键可以调整当前的时间，包括小时、分钟和秒钟。
c.时间显示功能：通过数码管可以实时显示当前的时间。
2.代码实现以C语言为例，以下是一个基于单片机的电子时钟的代码实现示例：```c#include <reg51.h>sbit DS18B20=P1^3; // 定义18B20数据线接口sbit beep=P2^3; // 定义蜂鸣器接口unsigned char hour,min,sec; // 定义小时、分钟、秒钟变量//函数声明void Delay_1ms(unsigned int count);bit Ds18b20Init(;unsigned char Ds18b20ReadByte(;void ReadTime(;void WriteTime(;void DisplayTime(;//主函数void mainP2=0x00;WriteTime(; // 写入时间while(1)ReadTime(; // 读取时间DisplayTime(; // 显示时间Delay_1ms(1000); // 延时1秒}//毫秒延时函数void Delay_1ms(unsigned int count) unsigned int i, j;for(i=0; i<count; i++)for(j=0; j<1275; j++);//18B20初始化函数bit Ds18b20Initbit presence;DS18B20=0;Delay_1ms(100); // 延时450us~1000us DS18B20=1;Delay_1ms(10); // 延时15us~60us presence=DS18B20;Delay_1ms(30); // 延时60us~240us return presence;//18B20读取字节函数unsigned char Ds18b20ReadByte unsigned char i, dat;for(i=0; i<8; i++)DS18B20=0;//主机发起读时序_nop_(; // 延时1us_nop_(; // 延时1us_nop_(; // 延时1usDS18B20=1;//主机释放总线_nop_(; // 延时1us_nop_(; // 延时1us_nop_(; // 延时1usdat，=(DS18B20<<i); // 读取数据位，存放在dat变量中Delay_1ms(3); // 读时序完成后等待48us再接收下一位}return dat;//读取时间函数void ReadTimeunsigned char temp;temp=0x00;while(temp!=0xaa)Ds18b20Init(; // 初始化温度传感器Delay_1ms(1);DS18B20=0xcc;Delay_1ms(1);DS18B20=0xbe;Delay_1ms(1);temp=Ds18b20ReadByte(; // 读取时间数组的标志位}for(temp=0; temp<7; temp++)//写入时间函数void WriteTimeunsigned char i,j;while(1)Ds18b20Init(;Delay_1ms(1);DS18B20=0xcc;Delay_1ms(1);DS18B20=0x4e;Delay_1ms(1);for(i=0; i<7; i++)DS18B20=0x55;Delay_1ms(1);DS18B20=0xaa;Delay_1ms(1);Ds18b20Init(;Delay_1ms(1);DS18B20=0xcc;Delay_1ms(1);DS18B20=0x48;Delay_1ms(1);j=Ds18b20ReadByte(; // 判断是否写入成功if(j==0x0a)break;}//显示时间函数void DisplayTimeP1=seg[hour/10]; // 显示十位小时P2=(P2&0xf0)，0x08; // 点亮第一个数码管Delay_1ms(5); // 延时一段时间P2=0x0f;//熄灭数码管P1=seg[hour%10]; // 显示个位小时P2=(P2&0xf0)，0x04; // 点亮第二个数码管Delay_1ms(5); // 延时一段时间P2=0x0f;//熄灭数码管P1=seg[min/10]; // 显示十位分钟P2=(P2&0xf0)，0x02; // 点亮第三个数码管Delay_1ms(5); // 延时一段时间P2=0x0f;//熄灭数码管P1=seg[min%10]; // 显示个位分钟P2=(P2&0xf0)，0x01; // 点亮第四个数码管Delay_1ms(5); // 延时一段时间P2=0x0f;//熄灭数码管P1=0x00;//空显示P2=0x00;//熄灭数码管```四、总结通过以上的硬件设计和软件实现，可以实现一个基于单片机的电子时钟。
毕业设计论文_单片机电子时钟的设计
毕业设计论文_单片机电子时钟的设计摘要：电子时钟作为一种常见的时间显示装置，在现代社会中应用广泛。
本文设计了一款基于单片机的电子时钟，使用DS1307实时时钟芯片来获取系统时间，并通过数码管进行显示。
设计过程中，通过对单片机的编程和电路的连接，实现了时间的显示与调节功能，具有较高的准确性和稳定性。
该设计方案简单、实用，可用于各种场合。
关键词：单片机；电子时钟；DS1307；数码管1.引言电子时钟是一种利用电子技术构造的显示时间的装置，具有时间准确、使用简单、显示清晰等特点，广泛应用于生活和工作中。
本文以单片机为核心，设计了一款实时准确的电子时钟，提高了时间的准确度和稳定性。
2.设计原理该设计的核心是通过单片机与DS1307实时时钟芯片的连接，使得单片机可以获取到准确的系统时间，并通过数码管进行显示。
DS1307芯片通过I2C总线与单片机连接，通过读取芯片中的时间寄存器，单片机可以获得当前的时间信息。
3.硬件设计本设计中使用了AT89S52单片机作为主控芯片，通过引脚与DS1307芯片相连。
单片机的P0口接到数码管的段选信号，P1口接到数码管的位选信号，通过控制这两个口的输出状态，可实现对数码管上显示的数字进行控制。
同时，为了使时钟可以正常运行，需外接一个晶振电路为单片机提供时钟信号。
4.软件设计通过对单片机的编程，实现了以下功能：(1)初始化DS1307芯片，设置初始时间；(2)每隔一秒读取一次DS1307芯片的时间寄存器，将时间信息保存到单片机的RAM中；(3)根据当前时间信息，在数码管上显示对应的小时和分钟。
5.调试与测试经过硬件的连接以及软件的编写，进行了调试与测试。
将初始时间设置为08:30，观察数码管上的显示是否正确，以及时间是否准确。
同时，通过手动调节DS1307芯片中的时间，检查单片机是否能正确获取时间，并进行显示。
6.总结与展望本文设计了一款基于单片机的电子时钟，通过单片机与DS1307芯片的连接和编程，实现了准确的时间显示功能。
基于FPGA的数字钟设计
数字钟的设计一、 设计要求设计一个数字钟，要求用数码管分别显示时、分、秒的计数，同时可以进行时间设置，并且要求在整点的时候能够实现报时功能。
二、 设计原理计数器在正常工作下是对1Hz的频率计数，在调整时间状态下是对调整的时间模块进行计数；控制按键来选择是正常计数还是调整时间，并决定是调整时还是分；时间显示的LED数码管采用动态扫描实现；在整点到达时，还具有整点报时功能。
三、 电路符号数字钟电路符号如下图所示。
CLK2为分频之前的信号，CLR为清零端，CCK 为校时允许端。
MC为分信号调整端，HC为时信号调整端。
HH[3..0]为时高位，HL[3..0]为时低位，MH[3..0]为分高位，ML[3..0]为分低位，SH[3..0]为秒高位，SL[3..0]为秒低位。
DOUT[6..0]是数码管驱动，SEG[5..0]是位选择信号，RING是整点报时信号。
四、 设计方法本设计的电子时钟包括：分频模块、计时模块、校时模块、动态扫描译码显示模块和整点报时模块。
下面通过各个模块的设计来了解电子时钟的构成：一、 分频模块程序附录：module clk2clk1s(clk,clk1s); input clk;output clk1s;reg clk1s;reg [3:0] cnt;always@(posedge clk)if(cnt==4'b1111)beginclk1s<=~clk1s;cnt<=0;endelsecnt<=cnt+1; endmodule波形仿真：二、 计时模块六十进制计数器六十进制计数器程序附录：六十进制计数器模块：module m60(clk,clr,qh,ql,cao);input clk,clr;output cao;output[3:0] qh,ql;reg [3:0] qh,ql;reg cao;always @(posedge clk or negedge clr) beginif(clr==0)beginqh<=4'h0;ql<=4'h0;cao<=0;endelse if(ql==9)beginql<=0;if(qh==5)beginqh<=0;cao<=1;endelse qh=qh+1;endelsebeginql<=ql+1;cao<=0;endendendmodule二十四进制计数器模块：module m24(clk,clr,qh,ql);input clk,clr;output[3:0] qh,ql;reg [3:0] qh,ql;always @(posedge clk or negedge clr) beginif(clr==0)beginqh<=4'h0;ql<=4'h0;endelse if(qh==2)beginql<=ql+1;if(ql==3)beginqh<=0;ql<=0;endendelse if(ql==9)beginqh<=qh+1;ql<=0;endelseql<=ql+1; end endmodule波形仿真：清零清零正常计时三、 校时模块四、 动态译码显示模块CCK 为0不支持校时，有进位信号时产生分（时）脉冲程序附录：1、位扫描信号（HH,HL,MH,ML,SH,SL逐位扫描，并输出）module sel(clk,hh,hl,mh,ml,sh,sl,out);input clk;input [3:0] hh,hl,mh,ml,sh,sl;output [3:0] out;reg [3:0] out;reg [3:0] ss=0;always @(posedge clk)beginif(ss<4'b0101)ss<=ss+1;elsess<=0;endalways @(posedge clk)begincase(ss)4'd0:out<=sl;4'd1:out<=sh;4'd2:out<=ml;4'd3:out<=mh;4'd4:out<=hl;4'd5:out<=hh;endendmodule仿真图：2、段扫描信号（选择数码管点亮哪一位）module seg(clk,seg);input clk;output [5:0] seg;reg [5:0] seg;reg [3:0] ss=0;always @(posedge clk)beginif(ss<4'b0101)ss<=ss+1;elsess<=0;endalways @(posedge clk)begincase(ss)4'd0:seg<=6'b111110;4'd1:seg<=6'b111101;4'd2:seg<=6'b111011;4'd3:seg<=6'b110111;4'd4:seg<=6'b101111;4'd5:seg<=6'b011111;default:seg<=6'b111111;endcaseend3、4—7译码module decode4_7(decodeout,indec); output[6:0] decodeout;input[3:0] indec;reg[6:0] decodeout;always @(indec)begincase(indec)4'd0:decodeout=7'b1111110;4'd1:decodeout=7'b0110000;4'd2:decodeout=7'b1101101;4'd3:decodeout=7'b1111001;4'd4:decodeout=7'b0110011;4'd5:decodeout=7'b1011011;4'd6:decodeout=7'b1011111;4'd7:decodeout=7'b1110000;4'd8:decodeout=7'b1111111;4'd9:decodeout=7'b1111011;default: decodeout=7'b0000000;endcaseendendmodule五、 整点报时模块六、 数字钟仿真图数字钟的设计注：动态扫描的时钟频率尽量要快。
基于单片机及时钟芯片DS1302的电子时钟设计
基于单片机及时钟芯片DS1302的电子时钟设计一、概述二、电子时钟的基本原理电子时钟是一种以单片机为核心的智能电子产品，采用数字电路来显示时间。
电子时钟的核心部件是一个定时器，通过周期性的计数来确定时间，然后再将计数器的结果通过数码管等显示装置进行显示。
除此之外，电子时钟还需要一个能够准确计时的时钟芯片，如本文所使用的时钟芯片DS1302。
三、电子时钟的设计方法本文设计的电子时钟采用AT89C52单片机和时钟芯片DS1302，并通过外围的驱动电路和数码管来实现时间的显示。
该电子时钟具有以下特点：1.可进行24小时制和12小时制的切换：电子时钟可以通过按键实现24小时制和12小时制的切换，可按需选择。
2.自动夏令时判断：电子时钟可自动识别夏令时，并根据设定值进行切换，方便易用。
3.温度显示：电子时钟的DS1302时钟芯片自带温度探测器，可实现温度的实时显示。
本文所设计的电子时钟的硬件设计方案如下：1.主控芯片：采用AT89C52单片机2.显示装置：采用数码管进行时分秒的显示，共4位数码管。
3.时钟芯片：采用DS1302时钟芯片，保证时间的准确性。
5.电源：采用开关电源或锂电池供电。
锂电池供电时，电子时钟可实现断电后不重置的功能。
1.初始化：在电子时钟启动时，需要对各个模块进行初始化，如DS1302时钟芯片的读写口、数码管和按键都需要进行初始化。
2.频率切换：按下切换按键后，电子时钟的频率从24小时制切换到12小时制。
3.设定夏令时：按下设定按键后，可以进行夏令时设定。
设定值以秒为单位存储，在夏季过渡期改变时，只需修改设定值即可。
5.时间的显示：通过程序将DS1302时钟芯片中的时间读出并在数码管上显示，实现实时显示的功能。
五、总结本文设计的基于单片机及时钟芯片DS1302的电子时钟，可通过按键实现24小时制和12小时制的切换、自动夏令时判断、温度显示等多种功能，实现了电子时钟的多种要求和需求。
该设计方案具有简单实用、成本低廉、易于维护等优点，可广泛应用于各个领域。
基于51的电子闹钟设计报告（附原理图、PCB图、程序）
基于51的电⼦闹钟设计报告（附原理图、PCB图、程序）成都信息⼯程学院第五届嵌⼊式创新技术⼤赛基于MCS51的智能电⼦闹钟设计报告姓名学院班级实物图⽬录1.电⼦时钟的设计原理和⽅法 (1)1.1设计原理 (1)1.2 硬件电路的设计 (1)1.2.1 STC89C51RC简介 (1)1.2.2 键盘电路的设计 (2)1.2.3蜂鸣器驱动电路 (3)1.2.4 数码管驱动电路 (3)1.2.5 电源电路 (4)1.3软件部分的设计 (4)1.3.1主程序部分的设计 (4)1.3.2中断计时器及时间进位 (5)1.3.3 闹钟⼦函数 (7)1.3.4 按键扫描 (8)1.3.5 时钟闹钟设置 (9)1.3.6 显⽰数字函数 (10)1.3.7 显⽰界⾯函数 (10)1.3.8 闹钟记录及读取 (11)2.硬件调试 (13)附录A:电路原理图 (15)附录B:电路PCB图 (16)附录C:源程序 (17)1.电⼦时钟的设计原理和⽅法1.1设计原理系统框图1.2硬件电路的设计1.2.1 STC89C51RC简介STC89C52R CSTC89C51RC是⼀种带8K闪烁可编程可擦除只读存储器（FPETOM-FlashProgrammabalandErasableReadOnlyMemory ）的低电压、⾼性能CMOS8位微型处理器，即单⽚机芯⽚。
单⽚机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次，内部FLASH 擦写次数为100000次以上。
该芯⽚使⽤⾼密度⾮易失存储制造技术，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 和闪烁存储器集成在单个芯⽚中，使得STC89C51RC 成为了⼀种性价⽐极⾼的微型处理器芯⽚，在许多电路设计中都得到了应⽤。
STC89C51RC 单⽚机特点：⼯作电压：5.5V-3.4V ⼯作频率：0-40MHz ⽤户应⽤程序空间：8K ⽚上集成128*8RAMISP （在系统可编程）/IAP （在应⽤可编程），⽆需专⽤编程器/仿真器可通过串⼝（P3.0/P3.1）直接下载⽤户程序EEPROM 功能共3个16位定时器/计数器，其中定时0还可以当成2个8位定时器使⽤外部中断4路通⽤异步串⾏⼝（UART ），还可⽤定时器软件实现多个UART ⼯作温度范围：0-75℃引脚说明：VCC:供电电压 GND ：接地P0：P0是⼀个8位漏级开路双向I/O ⼝，低8位地址复⽤总线端⼝。
LED数码管设计的可调式电子钟说明说
LED数码管设计的可调式电子钟说明说可调式电子钟的设计理念是提供用户多样化的时间显示和闹钟设定选项，以满足用户不同的需求和喜好。
以下是对设计的详细说明：1.数码管显示：LED数码管采用7段共阳极连接方式，每个数码管由7个LED灯组成，通过控制各个LED灯的点亮与否，可以显示0-9的数字。
数码管的显示仿真效果要清晰、鲜明，确保用户可以轻松辨认时间。
2.时间调节功能：可调式电子钟具备时间调节的功能，用户可以通过按钮或旋钮调整时间。
其中旋钮可以实现小时和分钟的调节，而按钮可以实现小时和分钟的增加或减少。
设计时需考虑人机交互的便利性，确保时间调节操作简单明了。
3.闹钟设定：可调式电子钟还具备闹钟功能，用户可以设定一个或多个闹钟时间点。
用户可以通过按钮或旋钮设置闹钟的小时和分钟，还可以设定是否重复响铃。
闹铃可以通过声音、震动或LED灯闪烁等方式提醒用户。
为了避免误操作，设计时需要考虑设置闹钟的过程，确保用户能够轻松设置闹钟。
4.电源供应：可调式电子钟可采用外部电源或内置电池供电。
设计时需考虑到电源的稳定性和可靠性，确保时钟长时间准确运行。
当外部电源断开时，内置电池可以提供备用电源，防止时间设置的丢失。
5.背光功能：可调式电子钟还可以考虑添加背光功能，在光线不好的情况下，用户可以通过按下按钮或通过传感器自动点亮背光。
背光的亮度可以根据用户偏好进行调节。
6.美观设计：除了功能性，可调式电子钟的外观设计也很重要。
设计时可以考虑采用简约设计风格，以及时尚的外壳材料。
同时，数字显示的对齐和间距，以及按钮和旋钮的位置、大小都需要细致推敲，确保整体外观美观大方。
总之，可调式电子钟的设计需要满足用户对时间显示和闹钟功能的需求。
通过合理的控制功能，人性化的设计以及简洁好看的外观，可为用户提供一台方便、易用的电子钟。
74LS161电子时钟设计
74LS161电子时钟设计首先，我们需要生成一个稳定的时钟信号，用于驱动计数器的计数。
可以使用定时器芯片或者晶振电路来生成一个准确的时钟信号。
在本设计中，我们使用一个1Hz的晶振电路来生成时钟信号。
接下来，我们需要将计数器芯片74LS161与显示模块连接起来，以显示时间数据。
我们可以使用数码管作为显示模块，利用74LS161的输出线连接到数码管的显示线上。
74LS161的输出线共有四个，分别对应四位二进制数的四个位。
我们需要将四个输出线与四个数码管的显示线相连接，使得74LS161的输出可以被数码管显示出来。
然后，我们需要将计数器的计数范围设置为12小时制。
由于74LS161是一个四位计数器，可以表示的最大数为15（二进制1111），所以我们需要在12小时范围内进行循环计数。
为了实现这一功能，我们可以将计数器的CLR端口（清零端口）与一个12小时的比较器相连，当计数器达到12时，比较器输出高电平，将CLR端口拉低，实现清零操作。
此外，我们还可以添加时间数据的设置功能，以让用户可以自由设置时间。
可以使用按钮来控制时间的设置操作。
当用户按下设置按钮时，可以通过74LS161的LOAD端口来锁存时间数据。
在锁存状态下，用户可以通过增加或减少按钮来修改时间。
当用户完成设置后，再次按下设置按钮，锁存状态解除，时间数据开始更新。
最后，为了使电子时钟更加美观，我们可以添加LED背光灯。
可以使用74LS161的输出线来驱动LED灯，使得LED灯在时间数据显示时亮起，提高可视性。
在整个设计过程中，需要注意的是信号的稳定性和准确性。
时钟信号的稳定性将直接影响时间数据的准确性。
因此，在选择晶振电路或者定时器芯片时，需要选择稳定性好的产品，保证时钟信号的准确性。
另外，还需要注意电平的匹配，避免因电平不匹配而导致显示不正确的情况发生。
以上是一个基本的74LS161电子时钟设计，通过合理的连接和功能设置，可以实现准确显示和修改时间数据的功能。
电子设计自动化(EDA)_数字时钟程序模块(LED数码管显示)_实验报告
电子设计自动化(EDA)—数字时钟LED数码管显示二、实验内容和实验目的1. 6个数码管动态扫描显示驱动2. 按键模式选择(时\分\秒)与闹钟(时\分)调整控制,3. 用硬件描述语言(或混合原理图)设计时、分、秒计数器模块、闹钟模块、按键控制状态机模块、动态扫描显示驱动模块、顶层模块。
要求使用实验箱左下角的6个动态数码管(DS6 A~DS1A)显示时、分、秒；要求模式按键和调整按键信号都取自经过防抖处理后的按键跳线插孔。
实验目的: 1）学会看硬件原理图, 2）掌握FPGA硬件开发的基本技能3）培养EDA综合分析、综合设计的能力三、实验步骤、实现方法(或设计思想)及实验结果主要设备: 1）PC机, 2）硬件实验箱, 3）Quartus II软件开发平台。
1．打开Quartus II , 连接实验箱上的相关硬件资源, 如下图1所示。
2．建立新文件, 选择文本类型或原理图类型。
3. 编写程序。
4．编译5. 仿真, 加载程序到芯片, 观察硬件输出结果(数码管显示)6．结果正确则完成。
若结果不正确, 则修改程序, 再编译, 直到正确。
模24计数器模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY count24 ISPORT(clk,en:IN STD_LOGIC;cout:OUT STD_LOGIC;hh,hl:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END count24;ARCHITECTURE arc OF count24 ISSIGNAL a,b:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(clk,en)BEGINhh<=a;hl<=b;IF(clk'EVENT AND clk='1') THENIF(en='1') THENIF(a="0010" AND b="0011") THENa<="0000";b<="0000";ELSE IF(b="1001") THENa<=a+'1';b<="0000";ELSE b<=b+'1';END IF;END IF;IF(a="0010" AND b="0010") THENcout<='1';ELSE cout<='0';END IF;END IF;END IF;END PROCESS;END arc;模60计数器模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY count60 ISPORT(clk,en:IN STD_LOGIC;cout:OUT STD_LOGIC;hh,hl:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END count60;ARCHITECTURE arc OF count60 ISSIGNAL a,b:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL sout:STD_LOGIC;BEGINPROCESS(clk)BEGINhh<=a; hl<=b;IF(clk'EVENT AND clk='1') THENIF(en='1') THENIF(a="0101" AND b="1001") THENa<="0000";b<="0000";ELSE IF(b="1001") THENa<=a+'1';b<="0000";ELSE b<=b+'1';END IF;END IF;END IF;END IF;END PROCESS;sout<='1' WHEN a="0101" AND b="1001" ELSE '0';cout<=sout AND en;END arc;4-7显示译码模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY segment4to7 ISPORT(s:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);a,b,c,d,e,f,g:OUT STD_LOGIC);END segment4to7;ARCHITECTURE arc OF segment4to7 IS SIGNAL y:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); BEGINa<= y(6);b<= y(5);c<= y(4);d<= y(3);e<= y(2); f<= y(1);g<= y(0);PROCESS(s)BEGINCASE s ISWHEN "0000"=>y<="1111110"; WHEN "0001"=>y<="0110000"; WHEN "0010"=>y<="1101101"; WHEN "0011"=>y<="1111001"; WHEN "0100"=>y<="0110011"; WHEN "0101"=>y<="1011011"; WHEN "0110"=>y<="1011111"; WHEN "0111"=>y<="1110000"; WHEN "1000"=>y<="1111111"; WHEN "1001"=>y<="1111011"; WHEN OTHERS=>y<="0000000"; END CASE;END PROCESS;END arc;带闹钟控制模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY mode_adjust_with_alarm ISPORT (adjust,mode,clk1hz: IN STD_LOGIC;clkh,enh,clkm,enm,clks,enha: OUT STD_LOGIC;clkh_a,clkm_a:OUT STD_LOGIC;mode_ss: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END mode_adjust_with_alarm;ARCHITECTURE arc OF mode_adjust_with_alarm ISTYPE mystate IS (s0,s1,s2,s3,s4,s5);SIGNAL c_state,next_state: mystate;BEGINPROCESS (c_state)BEGINCASE c_state ISWHEN s0=> next_state <= s1; clkh<=clk1hz; clkm<=clk1hz; clks<=clk1hz;enh<='0'; enm<='0'; enha<='0'; clkh_a<= '0'; clkm_a<= '0'; mode_ss <="000";WHEN s1=> next_state <= s2; clkh<=adjust; clkm<= '0'; clks<='0';enh<='1'; enm<='0';enha<='0'; clkh_a<= '0';clkm_a<= '0'; mode_ss <="001";WHEN s2=> next_state <= s3; clkh<= '0'; clkm<=adjust; clks <= '0';enh<='0';enm<='1';enha<='0'; clkh_a<= '0'; clkm_a<= '0'; mode_ss <="010";WHEN s3=> next_state <= s4; clkh<= '0'; clkm<= '0'; clks<=adjust;enh<='0'; enm<='0';enha<='0'; clkh_a<= '0'; clkm_a<= '0'; mode_ss <="011";WHEN s4=> next_state <= s5; clkh<= clk1hz; clkm<= clk1hz; clks<=clk1hz;enh<='0';enm<='0';enha<='1'; clkh_a<=adjust; clkm_a<= '0'; mode_ss <="100";WHEN s5=> next_state <= s0; clkh<= clk1hz; clkm<= clk1hz; clks<=clk1hz;enh<='0'; enm<='0'; enha<='0'; clkh_a<= '0'; clkm_a<=adjust; mode_ss <="101";END CASE;END PROCESS;PROCESS (mode)BEGINIF (mode'EVENT AND mode='1') THENc_state<=next_state ;END IF;END PROCESS;END arc;扫描模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY scan ISPORT(clk256hz:IN STD_LOGIC;ss:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END scan;ARCHITECTURE arc OF scan ISTYPE mystate IS (s0, s1,s2,s3,s4,s5);SIGNAL c_state,next_state: mystate;BEGINPROCESS ( c_state )BEGINCASE c_state ISWHEN s0=> next_state <=s1; ss<="010";WHEN s1=> next_state <=s2; ss<="011";WHEN s2=> next_state <=s3; ss<="100";WHEN s3=> next_state <=s4; ss<="101";WHEN s4=> next_state <=s5; ss<="110";WHEN s5=> next_state <=s0; ss<="111";END CASE;END PROCESS;PROCESS (clk256hz)BEGINIF (clk256hz'EVENT AND clk256hz='1') THENc_state<=next_state ;END IF;END PROCESS;END arc;复用模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY mux ISPORT(hh,hl,mh,ml,sh,sl,hha,hla,mha,mla:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);ss,mode_ss:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);alarm:OUT STD_LOGIC);END mux;ARCHITECTURE arc OF mux ISSIGNAL a,hhtmp,hltmp,mhtmp,mltmp,shtmp,sltmp:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(mode_ss)BEGINCASE mode_ss ISWHEN "000"=>hhtmp<=hh; hltmp<=hl; mhtmp<=mh; mltmp<=ml; shtmp<=sh; sltmp<=sl;WHEN "001"=>hhtmp<=hh; hltmp<=hl; mhtmp<=mh; mltmp<=ml; shtmp<=sh; sltmp<=sl;WHEN "010"=>hhtmp<=hh; hltmp<=hl; mhtmp<=mh; mltmp<=ml; shtmp<=sh; sltmp<=sl;WHEN "011"=>hhtmp<=hh; hltmp<=hl; mhtmp<=mh; mltmp<=ml; shtmp<=sh; sltmp<=sl;WHEN "100"=> hhtmp<=hha; hltmp<=hla; mhtmp<=mha; mltmp<=mla; shtmp<=sh; sltmp<=sl;WHEN "101"=> hhtmp<=hha; hltmp<=hla; mhtmp<=mha; mltmp<=mla; shtmp<=sh; sltmp<=sl;WHEN OTHERS=>hhtmp<="0000";hltmp<="0000";mhtmp<="0000";mltmp<="0000";shtmp<="0000";sltmp<="0000"; END CASE;END PROCESS;PROCESS(ss)BEGINCASE ss ISWHEN "010"=> a <=hhtmp;WHEN "011"=> a <=hltmp;WHEN "100"=> a <=mhtmp;WHEN "101"=> a <=mltmp;WHEN "110"=> a <=shtmp;WHEN "111"=> a <=sltmp;WHEN OTHERS => a <="0000";END CASE;y<=a;END PROCESS;alarm<='1' WHEN ((hh=hha)AND(hl=hla)AND(mh=mha)AND(ml=mla)) ELSE '0';END arc;闪烁模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY blink_control ISPORT(ss,mode_ss:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);blink_en:OUT STD_LOGIC);END blink_control;ARCHITECTURE arc OF blink_control ISBEGINPROCESS (ss,mode_ss)BEGINIF(ss="010" AND mode_ss="001") THEN blink_en<='1';ELSIF(ss="011" AND mode_ss="001") THEN blink_en<='1';ELSIF(ss="100" AND mode_ss="010") THEN blink_en<='1';ELSIF(ss="101" AND mode_ss="010") THEN blink_en<='1';ELSIF(ss="110" AND mode_ss="011") THEN blink_en<='1';ELSIF(ss="111" AND mode_ss="011") THEN blink_en<='1';ELSIF(ss="010" AND mode_ss="100") THEN blink_en<='1';ELSIF(ss="011" AND mode_ss="100") THEN blink_en<='1';ELSIF(ss="100" AND mode_ss="101") THEN blink_en<='1';ELSIF(ss="101" AND mode_ss="101") THEN blink_en<='1';ELSE blink_en<='0';END IF;END PROCESS;END arc;Top文件LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY design3 ISPORT (mode,adjust,clk1hz,clk2hz,clk256hz,clk1khz:IN STD_LOGIC;alarm,a,b,c,d,e,f,g:OUT STD_LOGIC;ss:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END design3;ARCHITECTURE arc OF design3 ISCOMPONENT mode_adjust_with_alarm PORT (adjust,mode,clk1hz: IN STD_LOGIC;clkh,enh,clkm,enm,clks,enha: OUT STD_LOGIC;clkh_a,clkm_a:OUT STD_LOGIC;mode_ss: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END COMPONENT;COMPONENT scan PORT (clk256hz:IN STD_LOGIC;ss:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END COMPONENT;COMPONENT segment4to7 PORT (s: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);a,b,c,d,e,f,g: OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT mux PORT(hh,hl,mh,ml,sh,sl,hha,hla,mha,mla:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);ss,mode_ss:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);alarm:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT blink_control PORT(ss,mode_ss:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);blink_en:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT count24 PORT (clk,en:IN STD_LOGIC;cout:OUT STD_LOGIC;hh,hl:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END COMPONENT;COMPONENT count60 PORT (clk ,en:IN STD_LOGIC;cout:OUT STD_LOGIC;hh,hl:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END COMPONENT;SIGNALclkh,enh,clkm,enm,clks,clkh_a,clkm_a,coutm,couts,coutm_en,couts_en,cout,vcc,coutma_en,coutma,alarm1,bli nk_en,blink_tmp,enha: STD_LOGIC;SIGNAL mode_ss,ss1:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);SIGNAL hh,hl,mh,ml,sh,sl,hha,hla,mha,mla,y,i:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINvcc<='1';coutm_en <= enh OR coutm;couts_en <= enm OR couts;coutma_en<= enha OR coutma;blink_tmp<=blink_en and clk2hz;i(3)<=y(3) OR blink_tmp;i(2)<=y(2) OR blink_tmp;i(1)<=y(1) OR blink_tmp;i(0)<=y(0) OR blink_tmp;ss<=ss1;alarm<=alarm1 AND clk1khz;u1:mode_adjust_with_alarmPORT MAP( adjust,mode,clk1hz,clkh,enh,clkm,enm,clks,enha,clkh_a,clkm_a,mode_ss);u2:count24 PORT MAP(clkh,coutm_en,cout,hh,hl);u3:count60 PORT MAP(clkm,couts_en,coutm,mh,ml);u4:count60 PORT MAP(clks,vcc,couts,sh,sl);u5:count24 PORT MAP(clkh_a,coutma_en,cout,hha,hla);u6:count60 PORT MAP(clkm_a,vcc,coutma,mha,mla);u7:mux PORT MAP(hh,hl,mh,ml,sh,sl,hha,hla,mha,mla,ss1,mode_ss,y,alarm1);u8:scan PORT MAP(clk256hz,ss1);u9:blink_control PORT MAP(ss1,mode_ss,blink_en);u10:segment4to7 PORT MAP(i,a,b,c,d,e,f,g);END arc;实验结果:数字钟包括正常的时分秒计时, 实验箱左下角的6个动态数码管(DS6 A~DS1A)显示时、分、秒。
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2012~ 2013 学年第2 学期《单片机原理及应用》课程设计报告题目：基于数码管的电子时钟设计专业：自动化班级：电气工程系2013年5月1日1、任务书摘要随着人类科技文明的发展，人们对于时钟的要求在不断地提高。
时钟已不仅仅被看成一种用来显示时间的工具，在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。
本设计主要基于单片机技术原理，设计制作出一个电子时钟系统。
6位LED 数码管显示，使用按键扫描进行时间校准。
这种实现方法的优点是电路简单，性能可靠，实时性好，时间精确，操作简单，编程容易。
最后将设计的时钟系统在Protues仿真软件上进行仿真验证所设计的时钟系统稳定可靠。
关键词: AT89C51单片机；电子时钟；数码管；按键扫描基于数码管的电子时钟设计目录摘要........................................................................................ 错误!未定义书签。
第一章绪论................................................................................ 错误!未定义书签。
1.1 单片机的应用和特点............................................................ 错误!未定义书签。
1.2 单片机的发展趋势......................................................... 错误!未定义书签。
1.3 电子时钟简介及其基本特点......................................... 错误!未定义书签。
第二章控制系统的硬件设计...................................................... 错误!未定义书签。
2.1 总方案设计..................................................................... 错误!未定义书签。
2.2 单片机芯片的选择......................................................... 错误!未定义书签。
2.2.1 AT89C51的功能概述......................................... 错误!未定义书签。
2.2.2 AT89C51引脚功能说明..................................... 错误!未定义书签。
2.3 单片机系统电路设计..................................................... 错误!未定义书签。
2.4 按键电路设计................................................................. 错误!未定义书签。
2.5 蜂鸣器电路设计............................................................. 错误!未定义书签。
2.6 LED数码管显示电路...................................................... 错误!未定义书签。
第三章控制系统的软件设计...................................................... 错误!未定义书签。
第四章系统仿真.......................................................................... 错误!未定义书签。
第五章总结与体会...................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献........................................................................................ 错误!未定义书签。
附录................................................................................................ 错误!未定义书签。
附录二元件清单........................................................................ 错误!未定义书签。
插图清单图2-1 电子时钟设计框图 (3)图2-2 AT89C51引脚说明 (4)图2-3 单片机系统电路 (6)图2-4 按键设计电路 (7)图2-5 蜂鸣器设计电路 (7)图2-6 LED数码管 (8)图2-7 显示电路设计 (9)图2-8 总体设计电路 (9)图3-1 主程序框图 (10)图3-2显示子程序框图 (11)图4-1 整点报时仿真 (12)图4-2调时仿真 (12)表格清单表2-1 数码管字型与字段关系表 (8)第一章绪论1.1 单片机的应用和特点20世纪末，单片机技术获得了飞速的发展，渗透到我们生活的每个领域，几乎很难找到那个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种IC卡，民用豪华轿车的安全控制系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制等等，这些都离不开单片机的控制还有医疗器械、功能仪表都需要单片机。
可见，单片机关系到我们生活的方方面面。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：智能仪器、工业控制，家用电器、网络和通信、设备领域、模块系统以及汽车电子。
随着单片机的广泛应用，在其在推动下，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，同时也使得现代电子产品性能进一步提高。
单片机有以下特点：1. 单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的。
ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。
RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据[1]2. 采用面向控制的指令系统。
为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力；3. 单片机的I/O口通常是多功能的。
由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或机器状态来区分；4. 单片机的外部扩展能力很强。
在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时，均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来了很大的方便。
1.2 单片机的发展趋势目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势是进一步向着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。
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。
在以前，是必须由模拟或是数字电路实现的大部分功能的，而现在已经能用单片机通过软件的方法来实现了。
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。
1.3 电子时钟简介及其基本特点随着社会经济的急速发展，给人们的生活带来巨大压力的同时迫使人们加快自己工作、生活的步伐，使时间对于人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易是人忘记当前时间。
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，一旦是重要的事情，一时的耽误可能酿成大祸。
1957年，Ventura发明了世界上第一只电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟也飞速的发展起来。
现代的电子时钟的基于单片机的一种计时工具采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒定义，通过计数方式进行六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时清零，从而达到计时的功能，是人们日常生活不可缺少的工具。
现在高精度的计时工具大多数采用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此，走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LCD显示器或数码管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。
第二章控制系统的硬件设计2.1 总方案设计根据课设的要求，我们设计了如图2-1所示的整体框图，包括外部震荡电路模块、复位电路模块、按键电路模块、蜂鸣器电路模块（起整点报时的功能）、单片机芯片以及显示模块。
其中单片机芯片是核心模块，与外部晶振电路和复位电路组成单片机系统电路。
图2-1 电子时钟电路设计框图2.2 单片机芯片的选择经过多种单片机性能的分析及现有实验设备的限制，在本设计中单片机芯片采用了AT89C51单片机芯片。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存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1000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。
AT89C51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。
2.2.1 AT89C51的功能概述AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，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。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
2.2.2 AT89C51引脚功能说明引脚排列如图2-2所示。