河南工程学院毕业设计
第一章 系统电路设计
第一节 系统总体设计方案
系统电路是由功能部件或单元电路组成的。在设计这些电路或选择部件时，尽量选用同类型的器件，如所有功能部件都采用TTL集成电路或都采用CMOS集成电路。整个系统所用的器件种类应尽可能少【1】。
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（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ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【2】。
以89C51单片机为核心芯片，设计一个数字时钟，其功能如下： 一 利用LED显示数字时钟的时和分； 二 可以对数字时钟进行初始时间设置； 三 可以调整数字时钟的时间。
原理框图如图1.1：
时钟电路 显示电路 复位电路 AT89C51 驱动电路 供电电路 图1.1 原理框图
按键电路 第二节 工作原理
本设计中单片机采用通用的AT89C51芯片，显示为6个共阳极的LED数码管，用一个BCD七段译码器74LS47驱动数码管（74LS47的输入为BCD码，其输出级为集电极开路输出，可直接驱动七段数码管，具有首尾消零等特点）。用3—8译码器74LS138的输出作为动态扫描时数码管的选通信号，因为采用了上述两个芯片，所以在对数码管进行扫描
【6】显示时，只需要单片机的7条I/O线就能完成显示功能了，原理图【5】如下图1.2。
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图1.2 数字钟原理图
图1.2中，用P1.0~P1.3作为显示数据值的输出，连接在BCD七段译码器74LS47的
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输入端；P1.4~P1.6作为扫描值的输出连接在3—8译码器74LS138的输入端。因此写程序时应以P1口高四位为为扫描值，低四位为显示数据值（分离BCD码）。由于LED数码管点亮时耗电量较大，因此使用了6只PNP型晶体管作为电源驱动输出，以保证数码管的正常亮度。单片机的P0.0~P0.2分别接在3个开关上，以分别控制“时（S1）”“分（S2）”“秒（S3）”的调整。
本设计中所用到的元器件如下：
1、AT89C51、74LS47、74LS138各一片； 2、7SEG-MPX6-CA一块； 3、12MHz晶振一个；
4、电阻：110Ω×8、1k、4.7k×6、5.1k×3； 5、电容：47uF、33pF×2； 6、三极管：9012×6； 7、按键4个。
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第二章 单元电路设计
第一节 中央处理单元
本论文的中央处理单元为单片机AT89C51，其具有以下功能及特点：
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。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【4】。外形及引脚排列如图2.1所示。
图2.1 单片机外形及引脚排列图
1、管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL
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门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 2、振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输
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