电子系统设计教程 课程报告 

多功能数字电子钟的设计 引言 当今，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，微型计算 机的应用已渗透到生产、生活的各个方面。其中单片微型计算机虽然 问世不久，然而体积小、价廉、功能强，其销售额以每年近 80%的速 率增长。他的性能不断提高，适用范围愈来愈宽，在计算机应用领域 已占有日益重要的地位。 单片微型计算机简称单片机，又成为控制器。他是在一块半导体 上，集成了 CPU、ROM、RAM、I/O 接口、定时器/计数器、中断系统等 功能部件，构成了一台完整的数字计算机。单片机在生产生活中的许 多方面得到广泛的应用，例如，生活中五彩变幻的霓虹灯，手机通信， 温度检测，流量控制等都涉及到单片机。 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。诸如按时自动打铃、时间程序自动控制、 秒表等。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，有非常现实的意义。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。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻 辑电路和时序电路。 

设计内容及方案 1) 基本要求 (1) 要求对时、分、秒进行计时和显示，具有 12h 和 24h 两种计 时制。 (2) 具有手动校时功能，能对分、秒进行调整。 (3) 具有整点报时功能，仿中央人民广播电台报时信号，从 59min50s 起，每隔 1s 发出 1 次低音“嘟”，连续 5 次，到整 点时，发出一次高音“哒”信号。 (4) 具有闹钟功能，当计时到达预置时间时，扬声器发出闹铃信 号，闹铃信号可用开关止闹。 (5) 具有秒表功能，按 START 键开始计秒，按 STOP 键停止并显 示，并设置复位功能。 2) 发挥部分 (1) 设置若干输出控制信号，按预置的动作时刻和关断时刻输出 信号。 (2) 能按“时间顺序控制表”输出控制信号（如用于产生作息时 间控制信号的“自动电铃控制器”）。 

总体论证 时钟模块主要由单片机内部的定时器/计数器来实现，他的处理 过程主要是先设定单片机内部的一个定时器/计数器工作于定时方 式，对机器周期计数形成基准时间，然后用另外一个定时器软件计数 的方法对基准时间形成秒，秒计 60 次形成分，分计 60 次形成小时。 然后通过液晶把他们的内容显示在相应位置出来即可。在具体处理 时，定时器/计数器采用中断方式工作，对时钟的形成在中断服务程 序中实现。在主程序中只需要对定时器/计数器初始化、调用显示子 程序和控制子程序。另外，为了使用方便，设计了简单的按键，可以 通过按键实现时、分的调整，这样在主程序中就加入了键盘设置子程 序。校时和闹铃定时通过键盘电路和单脉冲产生单元来输入。按键包 括校时键、闹钟定时键、加 1 键和减 1 键等。 时间显示采用实验平台上的 6 个 LED 数码管分别显示时、分、秒， 采用动态扫描方式实现。 仿广播电台正点报时电路的功能要求是：每当数字钟计时快要到 正点时发出声响;按照 4 低音 1 高音的顺序发出间断声响;以最后一声 高音结束的时刻为正点时刻。设 4 声低音（约 500Hz）分别发生在 59 分 51 秒、53 秒、55 秒及 57 秒，最后一声高音（约 1kHz）发生在 59 分 59 秒，它们的持续时间均为 1 秒。 按键模块包括四个按键 K1、K2、K3、K4、一个绿色发光二极管 LED1、一个红色发光二极管 LED2、一个蜂鸣器。K1 为数字钟的功能 

切换键，选择状态有：时钟、调时、闹铃定时调时、闹铃开关等。K2 为数字钟和闹铃定时调时的位选键，同时也是秒表的启停键。K3 为 数字钟和闹铃定时调时的加 1 键，同时也是秒表的清零键。K4 为数 字钟和闹铃定时调时的减 1 键。绿色发光二极管点亮指示进入闹铃定 时调时状态。红色发光二极管点亮指示闹铃处于开状态。蜂鸣器发生 指示定时时间到。 实验程序流程图 开始 初始化 扫描显示时钟 NO 键K1？ 键判断 YES 时钟调时 跑表 闹铃调时 时钟显示 K2位选 K3, K4调时 K2启停 K3清零 K2位选 K3, K4调时 闹铃开/ 关