PCF8563 实时时钟日历芯片详细资料(中文版——权威)
PCF8563 实时时钟日历芯片选型指南
1. 概述
PCF8563是低功耗的CMOS实时时钟日历芯片。它提供一个可编程时钟输出一个中断输出和掉电检测器所有的地址和数据，通过I2C总线接口串行传递最大总线速度为400Kbits/s，每次读写数据后内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。
2. 特性
低工作电流典型值：0.25 A，VDD=3.0V Tamb=25 时;
世纪标志;
大工作电压范围：1.0V--5.5V;
低休眠电流典型值为：0.25 A(VDD=3.0V,Tamb=25 );
400KHz 的I2C 总线接口：VDD=1.8 5.5V 时;
可编程时钟输出频率为：32.768KHz、1024Hz、32Hz、1Hz;
报警和定时器;
内部集成的振荡器电容片内电源复位功能掉电检测器;
I2C 总线从地址:读0A3H 写0A2H;
开漏中断引脚。
3. 应用
复费率电度表IC、卡水表IC、卡煤气表
便携仪器
传真机移动电话
电池电源产品
4.简明参考数据
8.功能描述
PCF8563内有16个8位的地址递增寄存器，一个32.768 kHz片上集成电容振荡器，一个实时时钟源（RTC）的分频器，可编程的时钟输出，一个定时器，报警器，一个低压检测器和400KHz的I2C接口。
所有16个寄存器被设计成可寻址的8位并行寄存器，虽然不是所有的位都有效。前两个寄存器（内存地址00H和01H），用于控制与/或状态寄存器。内存地址02H至08H是时钟功能的计数器，用于（秒、分、时、日、月、年计数器）。内存地址09H至0CH包含定义报警的条件的报警寄存器。内存地址0DH控制CLKOUT的输出频率。0EH和0FH分别是定时控制器和定时器。
秒、分钟、小时、天、月、年、以及每分钟报警、小时报警、日报警寄存器都以BCD 格式编码。平日和星期报警寄存器不以BCD格式编码。
当一个RTC寄存器被读取，所有的寄存器的内容被冻结。因此可以避免在读指令跳转期间，读取时钟/日历时发生错误。
8.1 报警功能模式
通过清除一个或多个报警寄存器最高有效位(位AE=报警启用），相应的报警条件将被激活。这种方式可以产生从每分钟至每周一次的报警。报警条件设置报警标志，AF（控制/状态寄存器2的第3位）,AF可用于产生一个中断（INT）,AF只能通过软件清零。
8.2 定时器模式
8位减数计时器（地址0FH）由定时控制寄存器（地址0EH，参见表25）控制。定时控制寄存器可以选择定时器的时钟源频率（4096，64，1，或1/60Hz）和启用/禁用计时器。从软件加载的8位二进制值的倒计时，在每个倒计时结束时，定时器设置的定时器标志TF(见表7)。定时器标志位TF只能由软件清零。根据定时器标志位TF可以产生一个中断（INT）。每个倒计时阶段都可能会产生中断脉冲信号，作为一个永久的积极信号，如TF条件下。TI/ TP（见表7）用于控制这种模式的选择。当读取定时器，当前的倒计时数值作为返回值。
8.3 CLKOUT输出
CLKOUT引脚有可编程方波。由CLKOUT频率寄存器（地址0DH;见表23）控制操作。时钟频率32.768KHz（默认），1024，32和1Hz的频率可以作为系统时钟，单片机的时钟，输入到电荷泵，或校准振荡器。CLKOUT开漏输出，上电时启用。如果禁用它变为高阻抗。8.4 复位低电压检测器和时钟监视器
PCF8563的包括内部复位电路，振荡器停止时，复位电路激活。在复位状态下，I2C总线初始化，所有寄存器和地址指针被清零，VL、TD1、TD0、TESTC和AE被设置为逻辑1。8.5 低电压检测器和时钟监视器
PCF8563芯片的低电压探测器。当VDD低于Vlow，VL位（秒寄存器第7位）设置表明可靠的时钟/日历信息将不再保证。VL标志只能由软件清零。
位VL用于检测在电池供电情况下，VDD慢慢降低到Vlow的情况。在VDD低于Vlow之前应该把VDD从新拉高。这种情况下，时间可能被损坏。
8.6 寄存器结构
表4 寄存器概述
位标记‘–’无效;‘0’标记的，应始终与写入逻辑0。表5 BCD编码格式寄存器概述
位标记‘–’无效;[1]不是BCD编码格式。
8.6.1 Control/Status 1寄存器（内存地址00H）表6 Control/Status 1寄存器概述
8.6.2 Control/Status 2寄存器（内存地址01 H）表7 Control/Status 2寄存器概述
INT操作（位TI/TP=1）
表8
[2] n=减计数器装载数值，n=0计数器停止。表9 AF和TF的值描述
8.6.3 Seconds, Minutes, Hours寄存器
8.6.4 Days, Weekdays, Months/Century, Years寄存器
8.6.5 Alarm寄存器
当一个或多个报警寄存器加载一个有效的分、时、日或平日信息，其相应的AE（Alarm Enable）位为逻辑0，然后将这些信息将与当前的分、时、日和平日进行比较。当所有启用的比较第一个匹配的，位AF（Alarm Flag）设置。
AF保持设置，直到通过软件清除。一旦AF被清0，它只会被重新设置时间增量，以符合再次报警条件。若报警寄存器AE置1，则该报警寄存器被忽略。
8.6.6 LKOUT 频率寄存器
8.6.7 减计数器寄存器
8位二进制减计数器有效与否是由计数控制寄存器的TE位控制，计数器的时钟源也是由计数控制寄存器选择。计数器中断的产生与控制有状态控制寄存器2（Control/Status 2）控制。为了准确读出计数器的值，I2C总线的SCL时钟至少应为计数器时钟的2倍。
8.7 EXT_CLK测试模式
测试模式允许进行在线测试，在测试环境下可以设置测试的条件并控制芯片的RTC。
通过设置控制状态寄存器1（Control/Status 1）的位TEST1 进入测试环境，CLKOUT 管脚转换为输入管脚。测试模式下，CLKOUT管脚的输入信号取代了芯片内部的64Hz的信号。，CLKOUT管脚信号每64个上升沿产生1S增量。
CLKOUT管脚提供的信号的最小脉冲带宽为300nS，最小周期为1000nS。内部64Hz时钟，或者外部信号源被内部预分频器分为1Hz。使用STOP预分频器可设置成已知状态,当位STOP 置位,预分频器复位为0。在预分频器再次工作前，STOP位必须先清0。从STOP状态,第一个1S的占用CLKOUT信号32个上升沿，之后每1S的增量占用64个上升沿。
备注：进入EXT_CLK测试模式内部64 Hz的时钟不同步。进入测试模式时，可以假设没有预分频器的状态。例程：1.进入EXT_CLK测试模式，设置Control/Status 1寄存器的7位TEST1=1；
2.设置Control/Status 1寄存器的5位STOP=1;
3.清除Control/Status 1寄存器的5位STOP=0;
4.设置时间寄存器(Seconds, Minutes, Hours, Days, Weekdays, Months/Century, Years)期望值;
5.向CLOCKOUT提供32个时钟脉冲;
6.读取时间寄存器，看第一次变化;
7.向CLOCKOUT提供64个时钟脉冲;
8.读取时间寄存器，看Second寄存器变化;
9.重复第7、8步骤，看额外的变量;
8.8 上电复位（POR）override模式
POR的持续时间和晶体振荡器的启动时间直接相关。由于长期启动这些类型的电路所需要的时间，一个禁用POR和加强硬板设备测试机制已建成。这种模式的设置要求，I2C总线引脚，SDA和SCL，如图5所示，在一个特定的顺序切换。所有的时间值是最低要求。
一旦已进入override模式，芯片立即停止复位和正常运行，开始进入EXT_CLK测试模式，即通过I2C总线访问。位TESTC写逻辑0，停止override模式。只有位TESTC被设置为逻辑1，才能再次进入override模式。正常运行期间位TESTC设置逻辑0无效，只是为了防止进入POR override模式。
8.9 串行接口
PCF8563的串行接口是I2C总线。一个I2C总线规范的详细描述，包括应用和小册子：I2C总线和如何使用，时序（no 9398 393 40011或I2C外设的数据手册IC12）。
8.9.5 PCF8563 I2C协议
寻址：在I2C总线上传输的任何数据之前，首先处理设备应该响应。寻址总是进行传输启动程序后的第一个字节。
PCF8563是一个从接收器或从发送器。因此时钟信号SCL只是一个输入信号，但数据信号SDA是双向线。
Figure 10 PCF8563的从地址
时钟/日历的读/写周期：在图11，12和13所示为不同的PCF8563的I2C总线配置读写周期。WORD地址是一个4位的值，定义下一步要访问寄存器。WORD地址的高4位未使用。
9.限制值
10.静态特性
11.动态特性
12.应用信息
12.1 石英晶体频率调整
方法1：配置振荡输入电容---通过平均估算应用需要的电容进行电容布局。时钟频率最好是通过测量CLKOUT管脚的32.768KHz的可用信号。频率容限取决于石英晶体的公差，电容的容量和设备到设备容量（平均±5/1000000）。每年就可以轻松实现平均偏差±5分钟。
方法2：振荡器输入微调节---通过调整振荡器管脚的电容和上电后测量CLKOUT管脚的32.768KHz的可用信号，将振荡器调节到所需精度。
方法3：振荡器输出---直接测量输出管脚（说明测试探头电容）
基于时钟的24小时计时器的设计
《数字与逻辑电路基础》课程设计——24小时计时器的设计 姓名： 学号： 学院： 任课教师：
目录 ....................................................................................... 错误！未定义书签。引言. (3) 摘要 (3) 74LS390介绍 (3) DCD-HEX数码管介绍 (4) 一、设计思路 (4) 二、设计框图 (5) 三、各个计时芯片的输出状态表 (5) 1.秒针低位输出状态表 ................................................. 错误！未定义书签。 2.秒针高位输出状态表 (6) 3.分针低位输出状态表 (6) 4.分针高位输出状态表 (6) 5.时针低位输出状态表（高位为0、1时） (7) 6.时针低位输出状态表（高位为2时） (7) 7.时针高位输出状态表 (7) 四、反馈置数设计分析 (8) 五、进位信号的输入端分析与选择 (8) 六、电路图绘制 (9) 七、用M ULTISIM仿真并进行截图 (9) 八、对仿真结果分析 (9)
引言 现在的日常生活都离不开时间，有些时候就需要进行时间的计时，比如奥运会的比赛需要计时，汽车动力性能技术指标的测试也需要计时，上到卫星火箭，下到潜艇游轮，甚至做个课堂练习也要计时，生活中无时不刻都在都离不开计时器的应用。因此，精准计时器的设计与生产变得尤为重要。所以，本次设计将基于Multisim软件进行计时器的设计与仿真。 摘要 24时计时器将采用6个74LS390芯片对各个计时位进行输出,6个七段数码管进行译码以及显示，采用反馈置数的方式进行各个位的计时进行清零（该芯片清零方式为异步清零）；根据设计框图分析先列出输出状态表，然后根据输出状态表结果进行电路的绘制；然后根据电路的绘制结果，在Multisim软件上进行电路设计与连接，最后进行计时器仿真截，图并且对仿真结果进行分析。 74LS390介绍 74LS390双2-5-10进制的异步计数器且为下降沿触发，从CPA输入计数脉冲，由QA输出产生2分频信号：CPB输入计数脉冲，由QD 输出可产生5分频信号。若在器件外部将QA于CPB相连，计数脉冲从CPA输入，即成为8421BCD码十进制计数器；若将QD与CPA相连，计数脉冲从CPB输入，便可成为5421BCD码十进制计数器，输出顺
简易数字钟的设计
中文摘要 数字钟已经成为人们日常生活中不可缺少的必需品，广发应用于家庭及办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作及娱乐带来了极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使得数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟的设计，因此进行数字的设计是必要的。在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。 单片机具有体积小、功能强、可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和生活的各个角落，有力地推动了各行各业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。 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 数码显示器等），再配以相应的软件，达到制作简易数字钟的目的。硬件部分采用了单片机原理实验室的实验箱进行合理接线调试；软件部分通过keil进行了C程序的修改编译，protues软件仿真等。最终在实验箱上实现了与仿真结果相同的实际效果。 关键词单片机定时功能、AT89C51、共阴LED、Keil、Protues软件。
Abstract Microelectronics and computer technology along with the rapid development and progress, making the design of electronic systems and applications have entered a new era. The traditional manual design process is being advanced electronic design automation technology to replace. And is currently supporting modern technology has become the universal platform for electronic design, and step by step to support the development of system-level design. Only to hardware description language and logic synthesis-based top-down design methodology to meet the increasingly complex needs of digital system design. The progressive development of the taxi industry, the taxi meter is getting higher and higher requirements, the user requires not only the performance of the stability of billing, billing and accurate anti-cheat functions; and as a result of the instability in oil prices, billing system the need for regular adjustment of the meter so that users can request not to change the hardware to facilitate the billing system modifications. The system is the use of language, it can make use of digital circuits and system description, simulation and automatic design, and software as a development platform designed billing system procedures taxi and carried out a simulation program. To the achievement of pre-billing and simulation, as well as car to start, stop, pause and other functions, and dynamic scan shows the number of fares. Key Words Microcontroller\、AT89C51、7SEG-MPX6-CC-RED 、Keil、Proteus
数字时钟设计原理
数字时钟设计——原理图一．实验目的 设计一个多功能数字中电路，基本功能为：①准确计时，以数字形式显示分、秒的时间；②分和秒的计时要求为60进位；③校正时间。 二．设计框图和工作原理 由振荡器产生高稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准（系统时钟），再经分频器输出标准秒脉冲信号。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后重新开始计时。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用校时电路进行校分。 三．设计方案
1.振荡器的设计 振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。 在这里我们选用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里选用555构成的多谐振荡器，输出振荡频率v0＝1KHz的脉冲，电路参数如下图所示。 2.分频器的设计 选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以完成分频功能。因为每片为1／10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号，即第1片的Q3端输出频率为100HZ，第2片的Q3端输出为10Hz，第3片的Q3端输出为1Hz。分频电路如下图所示：
3.分秒计数器的设计 分和秒计数器都是模M=60的计数器，其计数规律为：00-01-… -58-59-00…选74LS92作十位计数器，74LS90作个位计数器。再将它们级联组成模数M=60的计数器。分秒计数电路如下： 74LS90的原理图如下： 74LS92的原理图如下： 4.校时电路的设计 当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间(或称校时)。校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能。为使
60s计时器的设计与实现
电子系统设计创新实验 报告 题目60s计时器的设计与实现 学生姓名高权黄盼徐传武易孟华 学生学号016321232404 07 14 15 专业名称电子信息工程 指导教师肖永军 2016年11月17 日
设计要求： 1、利用单片机定时器/计数器T0中断设计秒表。 2、实现基本的0-60秒计时。 3、以数码管作为显示器件，用单片机进行控制。
摘要 数字电子秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛使用。本设计用单片机组成数字秒表，用AT89C51系列单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合硬件晶振电路，复位电路，数码管显示电路来设计计时器，将软、硬件有机地结合起来。其中软件系统采用汇编语言编写程序，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。 关键字：AT89C51 单片机数码管
一、系统总体设计 系统总体设计框图如图1所示，该系统共由时钟电路模块、复位电路模块、AT89C51单片机及数码管显示电路组成。其中主控制器用于系统控制，可以控制电路的开关的功能，系统中AT89C51单片机作为主控元件，计数器显示电路由数码管和驱动电路组成。 图1 系统总体设计框图 二、系统硬件设计 （1）复位电路 采用上电+按键复位电路，上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使用使RST 持续一段时间的高电平，从而实现上电加开关复位的操作。这不仅能使单片机复位，而且还能使单片机的外围芯片也同时复位。当程序出现错误时，可以随时使电路复位。 复位电路如图2所示：
(完整版)数字电路课程设计--数字时钟
《数字时钟》技术报告 概要 数字钟是一个将“ 时”，“分”，“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。它的计时周期为24 小时，显示满刻度为23 时59 分59 秒。一个基本的数字钟电路主要由秒信号发生器、“时、分、秒、”计数器、译码器及显示器组成。由于采用纯数字硬件设计制作，与传统的机械表相比，它具有走时准，显示直观，无机械传动装置等特点。 本设计中的数字时钟采用数字电路实现对“时” 、“分”、“秒” 的显示和调整。通过采用各种集成数字芯片搭建电路来实现相应的功能。具体用到了555 震荡器，74LS90 及与非，异或等门集成芯片等。该电路具有计时和校时的功能。 在对整个模块进行分析和画出总体电路图后，对各模块进行仿真并记录仿真所观察到的结果。 实验证明该设计电路基本上能够符合设计要求！ 一、系统结构。 （1）功能。此数字钟能显示“时、分、秒”的功能，它的计时周期是24 小时，最大能显示23 时59 分59 秒，并能对时间进行调整和校对，相对于机械式的手表其更为准确。 2）系统框图
系统方框图 1 （3）系统组成。 1.秒发生器：由555 芯片和RC 组成的多谐振荡器，其555 上3 的输出频率由接入的电阻与电容决定。 2.校时模块：由74LS03 中的4 个与非门和相应的开关和电阻构成。 3.计数器：由74LS90 中的与非门、JK 触发器、或门构成相应芯片串接得到二十四、六十进制的计数器，再由74LS90 与74LS08 相连接而得到秒、分、时的进分别进位。 4.译码器：选用BCD 锁存译码器4511，接受74LS90 来的信号，转换为7 段的二进制数。
5.显示模块：由7 段数码管来起到显示作用，通过接受CD4511 的信号。本次选用的是共阴型的CD4511 。 二、各部分电路原理。 1.秒发生器：555 电路内部（图2-1）由运放和RS 触发器共同组成，其工作原理由8处接VCC ，C1 处当 Uco=2/3Vcc>u11 时运放输出为1，同理C2 也一样。最终如图3 接口就输出矩形波，而形成的秒脉冲。 图 2-2 555 功能表 2.校时模块：校时模块主要由74LS03中的4个与非门构成（图2-3），由其功能图看得出只要有一个输入端由H 到L 或者从L 到H 都会使输出端发生高低变化。因此通过开关的拨动产生高低信号从而对时、分处的计数器起到调数作用。
时钟计时器课程设计
单片机原理及应用课程设计报告书 题目：时钟计时器的设计 姓名： 学号： 专业：电气工程及其自动化 指导老师：周令 设计时间：2011年4月 电子与信息工程学院
目录 1. 引言 (1) 1.1. 设计意义 (1) 1.2. 系统功能要求 (1) 2. 方案设计 (1) 2.1. 数字时钟计时器设计方案论证 (1) 2.2. 硬件系统的总体设计框图 (2) 3. 硬件设计 (2) 4. 软件设计 (3) 4.1. 主程序 (3) 4.2. 显示子程序 (4) 4.3. 定时器T0中断服务程序 (4) 4.4. 定时器T1中断服务程序 (5) 4.5. 调时功能程序 (6) 4.6. 秒表功能程序 (6) 4.7. 闹钟时间设定功能程序 (6) 5. 调试及性能分析 (7) 5.1. 硬件调试 (7) 5.2. 软件调试 (7) 5.3. 性能分析 (8) 6. 设计总结 (8) 7. 附录A：汇编源程序 (9) 8. 附录B：作品实物图片 (26) 9. 参考文献 (27)
时钟计时器的设计 1.引言 1.1.设计意义 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字时钟计时器，本数字时钟计时器，可以显示时、分、秒，以24小时计时方式运行，能整点提醒（短蜂鸣，次数代表整点时间），使用按键开关可实现时、分调整，秒表/时钟功能转换，省电（关闭显示）及定时设定提醒（蜂鸣器）等功能。 人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字时钟计时器就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本设计所介绍的数字时钟计时器与传统的计时器相比，具有读数方便，操作简单，计时精准，还能实现整点提醒，定时提醒等功能。其输出时间采用数字显示，主要用于对时间要求精度高的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89C52，用6位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现数字显示功能,能准确达到以上要求。 1.2. 系统功能要求 用单片机及6位LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式运行，能整点提醒（短蜂鸣，次数代表整点时间），使用按键开关可实现时、分调整，秒表/时钟功能转换，省电（关闭显示）及定时设定提醒（蜂鸣器）等功能。 2.方案设计 2.1. 数字时钟计时器设计方案论证 为了实现LED显示器的数字显示，可以采用静态显示法和动态显示法。由于静态显示法需要数据锁存器等硬件，接口复杂一些，又考虑到时钟显示只有6位，且系统没有其他复杂的处理任务，所以决定采用动态扫描法实现LED的
简易数字钟设计(已仿真)
简易数字钟设计 摘 要 本文针对简易数字钟的设计要求，提出了两种整体设计方案，在比较两个方案的优缺点后，选择了其中较优的一个方案，进行由上而下层次化的设计，先定义和规定各个模块的结构，再对模块内部进行详细设计。详细设计的时候又根据可采用的芯片，分析各芯片是否适合本次设计，选择较合适的芯片进行设计， 最后将设计好的模块组合调试，并最终在EWB 下仿真通过。 关键词 数字钟，EWB ，74LS160，总线，三态门，子电路 一、引言：所谓数字钟，是指利用电子电路构成的计时器。相对机械钟而言，数字钟能达到准确计时，并显示小时、分、秒，同时能对该钟进行调整。在此基础上，还能够实现整点报时，定时报闹等功能。 设计过程采用系统设计的方法，先分析任务，得到系统要求，然后进行总体设计，划分子系统，然后进行详细设计，决定各个功能子系统中的内部电路，最后进行测试。 二、任务分析：能按时钟功能进行小时、分钟、秒计时，并显示时间及调整时间，能整点报时，定点报时，使用4个数码管，能切换显示。 总体设计 本阶段的任务是根据任务要求进行模块划分，提出方案，并进行比较分析，最终找到较优的方案。 方案一、采用异步电路，数据选择器 将时钟信号输给秒模块，秒模块的进位输给分模块，分模块进位输入给时模块，切换的时候使用2选1数据选择器进行切换，电路框图如下： 该方案的优点是模块内部简单，基本不需要额外的电路，但缺点也很明显，该方案结构不清晰，模块间关系混乱，模块外还需使用较多门电路，不利于功能扩充，且使用了异步电路，计数在59的时候，高一级马上进位，故本次设计不采用此方案。 方案二、采用同步电路，总线结构 时钟信号分别加到各个模块，各个模块功能相对独立，框图如下： 显示 切换 秒钟 分钟 小时 控制 1Hz 脉冲信号 闹钟
数字电子钟设计说明..
数字电子钟课程设计 一、设计任务与要求 (1)设计一个能显示时、分、秒的数字电子钟，显示时间从00: 00: 00到23: 59: 59; (2)设计的电路包括产生时钟信号，时、分、秒的计时电路和显示电路(3)电 路能实现校正 (5)整点报时 二、单元电路设计与参数计算 1. 振荡器 石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。它还具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动，有 了机械振动，就会在相应的垂直面上产生电场，从而机械振动和电场互为因果，这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。这用压电谐振的频率即为晶体振荡器的固有频率。 2. 分频器 由于振荡器产生的频率很高，要得到秒脉冲需要分频，本实验采用一片74LS90 和两片74LS160实现，得到需要的秒脉冲信号。
3. 计数器 秒脉冲信号经过计数器，分别得到“秒”个位、十位、“分”个位、十位以及 “时”个位、十位的计时。“秒” “分”计数器为六十进制，小时为二十四进制。 （1）六十进制计数 由分频器来的秒脉冲信号，首先送到“秒”计数器进行累加计数，秒计数器应完 成一分钟之内秒数目的累加，并达到 60秒时产生一个进位信号。本作品选用一 片74LS161和一片74LS160采取同步置数的方式组成六十进制的计数器。 （2）二十四进制计数 “24翻1”小时计数器按照“ 00— 01—02,, 22—23— 00—01”规律计数。与生 活中计数规律相同。二十四进制计数同样选用74LS161和74LS160计数芯片。但 清零方式采用的是异步清零方式。 MMgM 加 EHagij Z 1 进位信号 脉冲
电子技术课程设计 篮球30s计时器的设计
课程设计名称：电子技术课程设计 题目：篮球竟赛30s计时器设计 专业：电气工程与自动化 班级：电气09-2 姓名：张瑞 学号：09005040229
摘要 本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛30秒计时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续以及具有光电报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间。此计时器有了启动、暂停和连续功能，可以方便地实现断点计时功能，当计时器递减到零时，会发出光电报警信号。本设计完成的中途计时功能，实现了在许多的特定场合进行时间追踪的功能，在社会生活中也具有广泛的应用价值。 此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下3个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是以时钟产生，触发，倒计时计数，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电路两个部分。 关键字计时器 ; 光电报警 ; 模块化
前言 人类社会已进入到高度发达的信息化社会，信息社会的发展离不开电子产品的进步。随着工业水平的进步和人民生活水平的提高，在很多领域都需要几个甚至上百个定时电路去控制多项操作，从而实现工业生产的自动化，最终提高劳动生产率促进经济的发展。定时器在实际工作中用到的场合很多，它成为今天工业控制领域、通讯设备、信息处理以及日常生活中最广泛使用的电路之一，在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、游戏中的倒时器，交通信号灯、红绿灯、行人灯、交通纤毫控制机、还可以用来做为各种药丸，药片，胶囊在指定时间提醒，用于各种竞赛的计时器、竞赛用定时器、数控电梯、数控机床、交通灯管理系统、各种智能医疗器械等，定时器是家用电器中的常用产品。 随着电子技术的高速发展和计算机技术的普遍应用，电子设计也越来越普遍地应用于整个电子行业中。电子设计是人们进行电子产品设计、开发和制造过程中十分关键的一步，其核心就是电子电路的设计。电子设计自动化(EDA)是在电子产品向更复杂、更高级，向数字化、集成化、微型化和低耗能方向发展过程中逐渐产生并日趋完善的电子设计方法，在这种方法中，设计过程的大部分工作（特别是底层工作）均由计算机自动完成，是电子技术发展历程中产生的一种先进的设计方法，是当今电子设计的主流。 在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒限制。一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动的报警从而判定此球员的犯规。 定时器的应用范围极为广泛，其中首推由555构成的定时电路。集成器件555芯片是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路，其逻辑功能强，使用灵活，可方便组成多种逻辑功能电路，能够更加简单更加快捷的实现定时功能，满足在日常生产和生活中的要求，所以555定时器电路在各个领域的应用及其广泛，在数字电路中占有重要位置，受到人们的普遍重视。本设计的秒脉冲发生器就是用由555构成的定时电路。
单片机时钟计时器的设计论文.docx
单片机的时钟计时器论文 目录 一．容摘要 二．关键词和引言 三．时钟计时器设计 1方案设计 2原理分析 四．实验器材 五．利用 protel99设计电路原理图 1原理图 2PCB图 六调试及性能分析 七．心得体会 八．参考文献 九．时钟计时器使用说明书 1.产品概述 2.技术参数 3.工作原理 4.结构特征 5.使用和维护 十.时钟计时器技术说明书 1.产品概述 2.技术参数 4.结构特征
十一、附录时钟计时器汇编程序清单 一．容摘要： 时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。 现今，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时，译码代替机械式传动，用 LED 显示器代替显示器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。本文利用单片机实现数字时钟计时功能的主要容，其中 AT89C52 是核心元件同时采用数码管动态显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。与传统机械表相比，它具有走时精确 ,显示直观等特点。它的计时周期为 24 小时，显满刻度为“23 时 59 分 59 秒”，另外具有校时功能，断电后有记忆功能，恢复供电时可实现计时同步等特点。 本文主要介绍用单片机部的定时 / 计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机 AT89C52 芯片和 LED 数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟 二．关键词：单片机、数码管、端口、时钟、动态显示。 引言 : 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。这次设计通过对它的学习、应用，以 AT89S52
简易数字钟的设计
第三单元简易数字钟的设计 数字钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、无需机械传动等优点。因而得到了广泛的应用。小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数字电子钟,数字钟到处可见。 在数字电路的学习中，已经学习过用计数器芯片搭建数字钟。51单片机内部集成了定时器/计数器，这为构建数字钟带来了方便。在本单元中，学习如何用51单片机来构建一个功能数字钟。 【任务要求】 在6个数码管上显示时、分、秒，共6位数字。 通过单片机内部定时器控制走时，走时准确。 系统有四个按键，功能分别是调整时间，加，减，确定。在按下调整键时候，显示“时”的两位数码管以1 Hz 频率闪烁。如果再次按下调整键，则“分”开始闪 烁，“时”恢复正常显示，依次循环，直到按下确定键，恢复正常的显示。在数码 管闪烁的时候，按下加或者减键可以调整相应的显示内容。按键支持短按和长按， 即短按时，所修改的数字每次增加1或者减小1，长按时候以一定速率连续增加或 者减少10。 【学习知识点】 数码管的原理，驱动程序的实现。 51单片机内部定时器的原理及应用 独立按键的原理及程序的实现。 【内容安排】 第一节：数码管显示原理及应用实现 第二节：独立按键检测原理及应用实现 第三节：计时的原理及实现 第四节：基于定时器的程序改进 第五节：数字钟的构建
第一节数码管显示原理及应用实现 1.1 数码管显示原理 数字钟要把时间显示到数字显示装置上，常用的数字显示装置有数码管、液晶、LED、CRT显示器等。在单片机系统设计中，LED数码管是最基本的显示装置。在数字钟的设计中我们用数码管对中的小时、分和表来进行显示。 LED数码管能显示各种数字或符号，由于它具有显示清晰、亮度高、寿命长、价格低廉等特点，因此使用非常广泛。图1.1是几个数码管的图片：a图为单位数码管， b图为双位数码管，c图为四位数码管。 a 单位数码管 b 双位数码管 c 四位数码管 图1.1 数码管图片 那么数码管是如何的工作呢？还记得我们小时候玩过的“火柴棒游戏”吗，几根火柴组合起来，可以拼成各种各样的图形，数码管实际上就是利用这个原理做成的。 图1.2 单个数码管引脚标号，共阴和共阳的内部连接图
数字时钟设计原理
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 数字时钟设计——原理图 一．实验目的 设计一个多功能数字中电路，基本功能为：①准确计时，以数字形式显示分、秒的时间；②分和秒的计时要求为60进位；③校正时间。 由振荡器产生高稳定的高频脉冲信号，作为数字钟的时间基准（系统时钟），再经分频器输出标准秒脉冲信号。秒计数器计满60后向分计数器进位，分计数器计满60后重新开始计时。计数器的输出经译码器送显示器。计时出现误差时可以用校时电路进行校分。
三．设计方案 1.振荡器的设计 振荡器是数字钟的核心。振荡器的稳定度及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，通常选用石英晶体构成振荡器电路。一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高。 在这里我们选用由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器。这里选用555构成的多谐振荡器，输出振荡频率v0＝1KHz的脉冲，电路参数如下图所示。 2.分频器的设计 选用3片中规模集成电路计数器74LS90可以完成分频功能。因为每片为1／10分频，3片级联则可获得所需要的频率信号，即第1片的Q3端输出频率为100HZ，第2片的Q3端输出为10Hz，第3片的Q3端输出为1Hz。分频电路如下图所示： 创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王*
3.分秒计数器的设计 分和秒计数器都是模M=60的计数器，其计数规律为：00-01-… -58-59-00…选74LS92作十位计数器，74LS90作个位计数器。再将它们级联组成模数M=60的计数器。分秒计数电路如下： 74LS90的原理图如下： 74LS92的原理图如下： 4.校时电路的设计 当数字钟接通电源或者计时出现误差时，需要校正时间(或称校时)。校时是数字钟应具备的基本功能。一般电子手表都具有时、分、秒等校时功能。为使电路简单，这里只进行分钟的校时，当按键按下后与非门U4D 的4号引脚输入低电平，与非门U4A的8号引脚输出一个下降沿脉冲，触发分计数器计数，从而实现校分功能。下图为校分电路：
基于单片机的秒表时钟计时器设计
基于单片机的秒表时钟计时器设计
毕业设计论文 基于单片机的秒表/时钟计时器设计
摘要 近年来，随着科学技术的进步和时代的发展，人们对时钟的功能和精度提出了越来越高的要求，各种时钟的设计也越来越重要。秒表/时钟计时器是在一种计时器上实现两种基本功能的一种器件。它广泛应用于各种场所，同时，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化，而受到广大消费者的喜爱。 本文介绍了一种以AT89S51单片机为核心的秒表/时钟计时器的设计，实时时钟芯片DS1302提供实时时间，6位LED动态显示时、分、秒，并在计时过程中具有报时功能, 定时时间到时，音乐电路播放悦耳的乐曲。该数字钟设有五个按键: K1, K2，K3，K4和K5键,使之具备了校时、定时功能，在设计中分别介绍了它们的工作特点、原理和使用方法，并给出了它们与单片机AT89S51的接口电路。 单片机和集成芯片的应用使得本设计硬件电路简化、编程方便，同时功能也更稳定。由于单片机可以重新写入不同程序这就便于时钟功能的扩充和改变，同时时钟芯片时间精确度高可以保证系统的精度。 关键词：单片机；秒表；时钟；实时时钟芯片；动态LED显示；
The Design Of Stopwatch/Electronic-Clock System Based On Single-Chip-Microcomputer Abstract In recent years, with the scientific progress and the development of the times, people’ requirements of the clock’ function and accuracy are m ore and more high. The various design of the clock also becomes increasingly important. As long as the existence of timing、counting ,the clock will be used. Meanwhile ,in daily lives, with its feature of compact, low price ,high accuracy, ease to use, multi-functional, ease of integration, the digital clock are fond of majority of consumers. This paper introduces the design of digital alarming clock ,which was based on the core of single-chip microcomputer AT89S51.Real-time clock chip DS1302 provides real-time, six bit LED display hours, minutes and seconds dynamically, the clock also having the function of timekeeping in the process of timing .When timing time, the music circuit broadcast delightful music. The digital clock with five keys: the button of K1, K2, K3, K4, with these keys, the digital clock has the function of regulating & timing. This design introduces their characteristics,principles,using methods, and gives them the interface circuit with SCM AT89S51. The circuit of hardware for this design become easy and the system function become powerful along with MCU and integrated chip used. Because the monolithic integrated circuit may reread in different procedure this at your convenience to the clock function expansion and the change, simultaneously the Real-time clock chip precision is high may guarantee the system the precision. Keywords:SCM;Stopwatch;Clock;Real-time clock chip;Dynamic LED display;
简易数字钟的设计
电 子 技 术 课 程 设 计 专业：电气工程及其自动化 学号： 姓名： 指导老师：
简易数字钟的设计 【摘要】本次在对简易数字钟进行设计中，提出了两种整体设计方案，设 计过程中对两种方案不断进行尝试，不断比较，在比较两个方案的优缺点后， 选择了其中较优的一个方案，进行由上而下层次化的设计，先定义和规定各 个模块的结构，再对模块内部进行详细设计。在之后详细设计的时候又根据 可采用的芯片，分析各芯片是否适合本次设计，选择较合适的芯片进行设计， 最后将设计好的模块组合并调试。 【关键词】 电路，数字钟，74LS160，子电路 一、引言 随着社会的进步，科技发展的速度越来越快，科技产品更新的频率加大，而且当今很多领域大都用到数字钟，我们身边也遍布与数字钟有关的生活用品。。 所谓数字钟，是指利用电子电路构成的计时器。相对机械钟而言，数字钟能达到准确计时，并显示小时、分、秒，同时能对该钟进行调整。在此基础上，还能够实现整点报时，定时报闹等功能。在做本简易数字钟设计之前，通过老师及查阅资料，我知道有对此多种设计方案 数字电路是我们计算机科学与技术学科的基础,数字电路实验是学习数字电路的一个重要环节,它不仅能巩固理论知识的学习,而其能提高实验动手能力,增强设计和调试电路的能力.设计过程采用系统设计的方法，先分析任务，得到系统要求，然后进行总体设计，划分子系统，然后进行详细设计，决定各个功能子系统中的内部电路，最后进行测试。 二、设计要求 能按时钟功能进行小时、分钟、秒计时，并显示时间及调整时间，能整点报时，定点报时，使用4个数码管，能切换显示。小时的计时要求为“12翻1”，分和秒的计时要求为60进位。 分和秒计数器都是模M=60的计数器，其计数规律为00—01—…—58—59—00…
数字时钟设计步骤及原理
二、原理图设计 1．单片机及其外围电路设计 复位采用X25045芯片，复位电路如图1所示。 图1 复位电路设计 单片机采用贴片封装的AT89S51，晶振为11.0592MHz。其中P1.5~P1.7为下载程序使用，电路如图2所示。 图2 单片机89S51外围电路设计 2．时钟芯片电路设计 时钟芯片采用PCF8563，晶振采用32.768K，电容使用15pf。PCF8563 是PHILIPS 公司推出的一款工业级内含I2C 总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片。内部时钟电路、内部振荡电路、内部低电压检测电路（1.0V）以及两线制I2C 总线通讯方式，不但使外围电路及其简洁，而且也增加了芯片的可靠性。同时每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。电路如图3所示。 图3 时钟芯片电路设计 3．显示芯片电路设计 显示芯片采用ZLG7289，晶振为12MHz。ZLG7289A 是广州周立功单片机发展有限公司自行设计的，具有SPI 串行接口功能的可同时驱动8 位共阴式数码管（或64 只独立LED ）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64 键的键盘矩阵，单片即可完成LED 显
示﹑键盘接口的全部功能。电路如图4所示。 图4 显示芯片电路设计 4．双电源电路设计 系统采用双电源，平时使用V1＝10V的外接电源，停电时使用电池，由V2输入。电池有6节，其电压为9V。当电池电压低于6V时，LED亮，说明电池电量不足。电路如图5所示。 图5 双电源电路设计 三、程序设计 程序开始时先对系统初始化，并设置好各种中断。下步操作主要是对时钟芯片进行操作，首先要给时钟芯片设置初值，时钟芯片便自行计数。此时检测是否有按键按下，按键是为了调整时钟。有按键按下则执行按键中断程序，没有按键按下则执行下一步的操作，即取时钟芯片中的时钟值，然后送显示。程序流程图如下。 图6 总体流程图 四、源程序 #include
秒计时器的设计详解
引言 《课程设计》是为了让我们更好的理解所学知识，体会理论与实践之间的联系，将所学理论真正用到实处。作为一名合格的大学生不仅需要有扎实的理论知识，还需要过硬的动手能力；《课程设计》这门课程就给了我们这样一个机会。此次课程设计，让我们用所学的数字电子技术的基础知识，设计一个秒计时器，不仅能够加深我们对电子系统设计过程的理解，而且有助于我们对书本知识的进一步深化。 本作品的实现全部采用各种门电路及计数器芯片，利用自锁开关对电路进行控制，并且计时器具有十秒报警功能。 1 设计任务及要求 1.1 设计任务 设计并制作一个秒计时器 1.2设计要求 1) 有秒计时显示功能； 2) 设定外部操作开关，控制计时器的清零、启动和暂停/连续功能； 3) 计时器为秒递减或递加计时器，其计时间隔为1s ； 4) 计时器计时值为10秒的整数倍时，有提示。 2 系统各部分设计方案介绍 2.1 设计总体方框图 图2.1.1 系统框图 2.2 系统各部分设计方案介绍 系统电源 主计数器 74ls192 10s 整数倍报警器 显示数码管 清零/启动 控制开关 秒脉冲发生器 暂停/连续 控制开关
2.2.1 秒脉冲发生器的设计 A、方案一：利用运放构成振荡器 分析：该方案电路比较简单，计算相对容易。但是，运放振荡输出不是TTL电平，需要加一个正向偏移电平才能为后级电路所用，而且该方案输出波形的边沿不够陡峭，运放一般要采用双电源供电，调节也较为困难，实现起来不太方便。综合考虑，不采用此方案。 B、方案二：对晶体振荡器的输出进行分频 分析：晶体振荡器的输出虽然很稳定，但是输出频率一般较高，如果对其进行分频，需要用到多级电路，这样中间误差会变大，而且会提高制作成本，且晶体振荡器的输出一般为正弦，要得到方波，还需要整形，这又增加了电路设计与调试的复杂度。因此，不采用该方案。 C、方案三：利用555产生1KHz脉冲，再对其进行一千分频 分析：555产生脉冲的的电路不仅具有简单、易调节的特点，而且产生的脉冲较为稳定，输出电平为TTL电平，无需整形就可以直接运用于后级电路的输入，非常符合本课题的设计要求。 设计的详细过程： ①产生脉冲的电路。 图2.2.1 1KHz脉冲产生电路
简易数字钟设计
信息与电气工程学院 课程设计说明书（2014 /2015 学年第二学期） 课程名称：单片机课程设计 题目：简易数字钟设计 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计周数：2周 设计成绩： 2015年6 月25 日
1、课程设计目的 （1）综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并在实验室实现，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验。 （2）学习A T89C51定时/计数器的原理及基本应用。 （3）掌握多为数码管动态显示方法。 （4）掌握Keil uVision2 IDE的使用方法。【包括项目文件的建立，给项目添加程序件， 编译、连接项目，形成目标文件，运行调试观察结果，多文件的处理，仿真环境的设置。】 （5）掌握Keil C51的调试技巧。【包括如何设置和删除断点，如何查看和修改寄存器的内容，如何观察和修改变量，如何观察存储器区域，并行口的使用，定时器/计数器的使用，串行口的使用，外中断的使用。】 （6）掌握PROTEUS软件使用过程。 2、简易数字钟的要求及软硬件的分析 2.1简易数字钟的设计要求 利用电子电路构成一个简易数字钟，该数字钟电路主要由C51单片机、4位共阳极数码管、时计数、分计数器、蜂鸣器、LED灯、NPN型和PNP型三极管、按键、若干电阻和导线组成。其中电路系统的分计数器采用60进制，时计数器采用24进制，。译码器显示电路将时、分计数器的输出状态通过三个两位共阳数码管显示出来。整点报时电路根据计时系统的输出状态产生一个脉冲信号，用蜂鸣器输出。相对机械钟而言，数字钟能达到准确计时，并显示小时、分钟，同时通过不同按键的不同功能对该数字钟进行小时和分钟调整，也可通过按键来接她通蜂鸣器来发出响声。 2.2数字钟的软件分析 2.1.1数字钟软件的系统分析 系统的软件设计也是工具系统功能的设计。单片机软件的设计主要包括执行软件（完成各种实质性功能）的设计和监控软件的设计。单片机的软件设计通常要考虑以下几个方面的问题：（1）根据软件功能要求，将系统软件划分为若干个相对独立的部分，设计出合理的总体结构，使软件开发清晰、简洁和流程合理； （2）培养良好的编程风格，如考虑结构化程序设计、实行模块化、子程序化。既便于调试、链接，又便于移植和修改； （3）建立正确的数学模型，通过仿真提高系统的性能，并选取合适的参数；