数字时钟设计(附件)
作为基本物理量，时间在科学研究和社会生活中始终发挥着不可或缺的重要作用；作为时间的计量设备，时钟也一直被人们不断地研究、创新。本次的毕设课题要求从系统结构角度，设计并制作一个简易但精度较高的数字时钟。在进行了数字时钟的总体设计后，根据总体结构分别从硬件和软件两个部分进行了设计，系统采用定时中断方式实现计时。硬件部分主要包括以AT89C2051为主的最小系统，时间显示系统和键盘输入系统；软件部分主要包含时钟显示扫描程序，时间设置程序和用于计时的中断服务程序。为了达到课题的要求，本文从系统角度宏观分配了软、硬件的功能，使之有较高的性价比。关键词数字时钟，系统，软件，硬件
目录
1.绪论 1
1.1 数字时钟设计简介 1
1.2 数字时钟的研究背景 1
1.3 数字时钟设计的研究意义 2
1.4 论文构成及研究内容 3
2.总体设计及功能介绍 5
2.1 总体框架图及介绍 5
2.2 软、硬件的确定 6
3.硬件设计 7
3.1 硬件总体设计综述 7
3.2 时钟振荡电路 8
3.3 系统复位电路 9
3.4 显示电路 10
3.5 系统按键电路 13
4.软件设计 15
4.1 软件任务分析 15
4.2 主程序 15
4.3 初始化 16
4.4 时间显示 16
4.5 中断及定时 17
4.6 定时设置 18
结论 21
致谢 22
参考文献 23
附录1：硬件实物图 24
附录2：电路设计图 24
1.绪论
1.1数字时钟设计简介
这次做的课题是数字时钟设计。根据课题的要求需要达到能够较为精确的计时的功能，并且具有时钟输入和调整的功能。在系统功能完善的前提下尽量减小体积提高性价比。为了达到课题的要求，需要我掌握一定的软硬件的基本知识以及系统的理念。首先要对实现此功能的硬件部分进行设计，在理清基本理念的同时要按步做到器件的选择，合理的电路原理图的设计，以及 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
最后的调试以及修改。对于数字时钟设计来说最为重要的就是计时精度的控制，只有精度较高才能达到人们的需求。为了使数字时钟在进行计时时拥有相对较高的精度，就要提高硬件部分中所选用的石英晶体的频率，晶体的频率与计时的精确度是呈正相关的。软件部分则是采用了定时器中断的方式计时主要对秒位进行控制和判断，定时进一，到达六十秒时则消零，同时分钟位进一，当分钟位也满六十时则将分钟位消零，小时位进一，因为此次的数字时钟设计采用的是二十四小时制，所以当小时位到二十四的时候则清零。次次的毕设要求我们将软硬件紧密结合起来，站在系统的角度，深入的思考对比之后方可明确软件硬件部分各自要实现哪些功能，比较采用软件还是硬件哪一种方式可以使此次的设计更加的实用具有较高的性价比。同时要对于课程设计的进行步骤有一个具体严谨的安排。
1.2 数字时钟的研究背景
放眼21世纪，如今科技技术势头正盛。在这样的时代背景下，好风凭借力，电子技术也乘着这东风飞速发展起来，该学科逐步与其他学科相互借鉴，取长补短，从而有力的推动了现代电子产品融了社会的步伐，让科技成为人们日常生活中不可或缺的因素。与此同时科技的进步也充分的带动了生产力的发展变革，不管在人类社会的哪个阶段，生产力一直是衡量人类文明先进与否的重要因素。生产力的提高必将与当时的科技发展息息相关，生产力可以是说是能判断一个时代的强盛与否[1]。生产力的提高也使会产生更多具有时代特征的产品加入人类社会，并且产品的优化更换的速度也会随之越来越快。总的来说现如今科技与生活已然密不可分。电子技术的迅速发展，使得类型繁多的集成电路在数字系统、控制系统、信号的处理等方面有了其用武之地。现代社会除了科学技术日渐发展的同时还有一项特征就是现代社会的生活节奏也日益加快，因此对于时间的合理安排对于人们来说就尤为重要。藉此，数字时钟已经在不断地减小其体积、减轻其重量、加强对各种环境的适应度、提高计时的精确性、增加更多的功能。数字时钟可以说是机械式时钟在时代发展下的一个变革，数字数字在计时方面更加准确性，观看时间也更为直观，且因为数字时钟内部没有机械装置，所以不会因为机械装置的老化损坏而无法计时，那么它的寿命自然要更长一点。不同于老式机械时钟采用表盘和指针的方式计时，数字时钟通过电路来将时、分、秒的数字更加直观的加以显示的，这种显示方式直接明了逐步的被人们接受，从而广泛用于各种公共场所。而这种简单的计时方法也常常被加诸与人们的常用的一些现代电子产品之中，成为人们日常生活中不可少的必需品。近来由于数字集成电路的迅猛发展，也由于石英晶体振荡器的日渐广泛的应用，使得数字钟的精度不断地提高，现在已经远远超过老式钟表的精度，这种数字化时钟在将精度提高给人们提供更为准确的报时的同时也不断地添加更加实用的功能于其中。而现在的时钟更是种类繁多，越来越贴近人们的生活。
在目前已经出现的数字时钟基本可以分为三类：基于集成电路及芯片的时钟、基于单片机的数字时钟、基于可编程门阵列（FPGA）的数字时钟。本文主要介绍基于单片机的数字时钟。现如今，各项技术发展的同时也带动了单片机技术的发展，在这样的浪潮之下单片机不断提高其性能，不断地丰富其品种以适应各种环境的使用。而单片机它本身也在各个方面不断提升进步：它的CMOS化逐步提高、使用时所要的能耗减小、更加微型化、内部的容量变大、性价比得以提高、外围电路实现内装化。单片机在我们的日常生活中也是随处可见，然而基于单片机的迅猛发展，数字时钟也随着单片机技术的发展逐步进化，更加的实用，具有更高的性价比。这种数字时钟也逐渐向着智能化、微型化的方向发展，在给人们提供最为基础的计时功能的同时也添加了更多的实用功能以贴近人们的生活实际。
1.3 数字时钟设计的研究意义
数字时钟设计这个课题的研究意义主要在于能够通过这个课题让我自己对这方面的知识有了基本概念，能够从系统的角度来看待设计问题。在这个基础上也能够藉此对于这方面的一些先进的科学技术有了一些了解。往大了来说，数字时钟设计这个课题的研究不管在什么时候都有着它的必要性，在这样一个物质构成的科学世界里，时间的长河一直在流淌，而我们的一生却相对短暂，所以对于时间的记录研究就十分有意义。纵观人类发展的历史长河，钟表的演变进化大致由三个阶段构成：第一阶段是由大型钟缩小体型向小型钟方向进行演变、第二阶段则是从不便携带的小型钟向便于携带的袋表过渡、最后一个阶段就是袋表发展至腕表。在其整个的发展进程之中都是与当时所产生的新兴技术密切相关。现如今的社会，各项技术迅猛发展。好风凭借力，数字时钟技术也在这样一个科技迅猛发展的浪潮中进行着快速的更替进化。当然，如今的数字时钟已经不再像以前一样只具备了报时的功能，在科技发展的同时，数字时钟计时的准确度也越来越高，同时逐步衍生出了许多新的功能，以满足现代社会人们的需要。不管时隔多久，人们对于时钟的研究从未停止。现在人们对于时钟的精度要求越来越高，这样让人们有一个统一的时间来校准，方便人们更好的掌握安排自己的时间。也是有了这种时间的概念，整个人类社会才能更加有条不紊的发展。因此，现如今对于数字时钟的研究依然有着不可替代的地位，可以这么说数字时钟的研究在人类社会的发展过程中必将一直继续下去。并且这方面的研究必将向着更精准、更微型化、更高的性价比、更广泛的功能这几个方向不断发展进步。
目录
1.绪论 1
1.1 数字时钟设计简介 1
1.2 数字时钟的研究背景 1
1.3 数字时钟设计的研究意义 2
1.4 论文构成及研究内容 3
2.总体设计及功能介绍 5
2.1 总体框架图及介绍 5
2.2 软、硬件的确定 6
3.硬件设计 7
3.1 硬件总体设计综述 7
3.2 时钟振荡电路 8
3.3 系统复位电路 9
3.4 显示电路 10
3.5 系统按键电路 13
4.软件设计 15
4.1 软件任务分析 15
4.2 主程序 15
4.3 初始化 16
4.4 时间显示 16
4.5 中断及定时 17
4.6 定时设置 18
结论 21
致谢 22
参考文献 23
附录1：硬件实物图 24
附录2：电路设计图 24
1.绪论
1.1数字时钟设计简介
这次做的课题是数字时钟设计。根据课题的要求需要达到能够较为精确的计时的功能，并且具有时钟输入和调整的功能。在系统功能完善的前提下尽量减小体积提高性价比。为了达到课题的要求，需要我掌握一定的软硬件的基本知识以及系统的理念。首先要对实现此功能的硬件部分进行设计，在理清基本理念的同时要按步做到器件的选择，合理的电路原理图的设计，以及 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
最后的调试以及修改。对于数字时钟设计来说最为重要的就是计时精度的控制，只有精度较高才能达到人们的需求。为了使数字时钟在进行计时时拥有相对较高的精度，就要提高硬件部分中所选用的石英晶体的频率，晶体的频率与计时的精确度是呈正相关的。软件部分则是采用了定时器中断的方式计时主要对秒位进行控制和判断，定时进一，到达六十秒时则消零，同时分钟位进一，当分钟位也满六十时则将分钟位消零，小时位进一，因为此次的数字时钟设计采用的是二十四小时制，所以当小时位到二十四的时候则清零。次次的毕设要求我们将软硬件紧密结合起来，站在系统的角度，深入的思考对比之后方可明确软件硬件部分各自要实现哪些功能，比较采用软件还是硬件哪一种方式可以使此次的设计更加的实用具有较高的性价比。同时要对于课程设计的进行步骤有一个具体严谨的安排。
1.2 数字时钟的研究背景
放眼21世纪，如今科技技术势头正盛。在这样的时代背景下，好风凭借力，电子技术也乘着这东风飞速发展起来，该学科逐步与其他学科相互借鉴，取长补短，从而有力的推动了现代电子产品融了社会的步伐，让科技成为人们日常生活中不可或缺的因素。与此同时科技的进步也充分的带动了生产力的发展变革，不管在人类社会的哪个阶段，生产力一直是衡量人类文明先进与否的重要因素。生产力的提高必将与当时的科技发展息息相关，生产力可以是说是能判断一个时代的强盛与否[1]。生产力的提高也使会产生更多具有时代特征的产品加入人类社会，并且产品的优化更换的速度也会随之越来越快。总的来说现如今科技与生活已然密不可分。电子技术的迅速发展，使得类型繁多的集成电路在数字系统、控制系统、信号的处理等方面有了其用武之地。现代社会除了科学技术日渐发展的同时还有一项特征就是现代社会的生活节奏也日益加快，因此对于时间的合理安排对于人们来说就尤为重要。藉此，数字时钟已经在不断地减小其体积、减轻其重量、加强对各种环境的适应度、提高计时的精确性、增加更多的功能。数字时钟可以说是机械式时钟在时代发展下的一个变革，数字数字在计时方面更加准确性，观看时间也更为直观，且因为数字时钟内部没有机械装置，所以不会因为机械装置的老化损坏而无法计时，那么它的寿命自然要更长一点。不同于老式机械时钟采用表盘和指针的方式计时，数字时钟通过电路来将时、分、秒的数字更加直观的加以显示的，这种显示方式直接明了逐步的被人们接受，从而广泛用于各种公共场所。而这种简单的计时方法也常常被加诸与人们的常用的一些现代电子产品之中，成为人们日常生活中不可少的必需品。近来由于数字集成电路的迅猛发展，也由于石英晶体振荡器的日渐广泛的应用，使得数字钟的精度不断地提高，现在已经远远超过老式钟表的精度，这种数字化时钟在将精度提高给人们提供更为准确的报时的同时也不断地添加更加实用的功能于其中。而现在的时钟更是种类繁多，越来越贴近人们的生活。
在目前已经出现的数字时钟基本可以分为三类：基于集成电路及芯片的时钟、基于单片机的数字时钟、基于可编程门阵列（FPGA）的数字时钟。本文主要介绍基于单片机的数字时钟。现如今，各项技术发展的同时也带动了单片机技术的发展，在这样的浪潮之下单片机不断提高其性能，不断地丰富其品种以适应各种环境的使用。而单片机它本身也在各个方面不断提升进步：它的CMOS化逐步提高、使用时所要的能耗减小、更加微型化、内部的容量变大、性价比得以提高、外围电路实现内装化。单片机在我们的日常生活中也是随处可见，然而基于单片机的迅猛发展，数字时钟也随着单片机技术的发展逐步进化，更加的实用，具有更高的性价比。这种数字时钟也逐渐向着智能化、微型化的方向发展，在给人们提供最为基础的计时功能的同时也添加了更多的实用功能以贴近人们的生活实际。
1.3 数字时钟设计的研究意义
数字时钟设计这个课题的研究意义主要在于能够通过这个课题让我自己对这方面的知识有了基本概念，能够从系统的角度来看待设计问题。在这个基础上也能够藉此对于这方面的一些先进的科学技术有了一些了解。往大了来说，数字时钟设计这个课题的研究不管在什么时候都有着它的必要性，在这样一个物质构成的科学世界里，时间的长河一直在流淌，而我们的一生却相对短暂，所以对于时间的记录研究就十分有意义。纵观人类发展的历史长河，钟表的演变进化大致由三个阶段构成：第一阶段是由大型钟缩小体型向小型钟方向进行演变、第二阶段则是从不便携带的小型钟向便于携带的袋表过渡、最后一个阶段就是袋表发展至腕表。在其整个的发展进程之中都是与当时所产生的新兴技术密切相关。现如今的社会，各项技术迅猛发展。好风凭借力，数字时钟技术也在这样一个科技迅猛发展的浪潮中进行着快速的更替进化。当然，如今的数字时钟已经不再像以前一样只具备了报时的功能，在科技发展的同时，数字时钟计时的准确度也越来越高，同时逐步衍生出了许多新的功能，以满足现代社会人们的需要。不管时隔多久，人们对于时钟的研究从未停止。现在人们对于时钟的精度要求越来越高，这样让人们有一个统一的时间来校准，方便人们更好的掌握安排自己的时间。也是有了这种时间的概念，整个人类社会才能更加有条不紊的发展。因此，现如今对于数字时钟的研究依然有着不可替代的地位，可以这么说数字时钟的研究在人类社会的发展过程中必将一直继续下去。并且这方面的研究必将向着更精准、更微型化、更高的性价比、更广泛的功能这几个方向不断发展进步。
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