数码管时钟电路课题毕业论文(2015年末)

数码管时钟电路的设计

毕业设计（论文）

课题数码管时钟电路

√毕业设计说明书□毕业论文

类型：□

题目：数码管时钟电路的设计

学生姓名：

指导教师：

专业：应用电子技术

时间：2015年12月6日

目录

作品简介 (1)

Introduction (2)

1 设计思路及方案 (3)

1.1 设计内容 (3)

2 硬件设计 (3)

2.1 硬件系统总体框图 (3)

2.2关键芯片介绍 (3)

2.2.1 STC89C52单片机 (3)

2.2.2 DS1302时钟芯片 (4)

2.2.3 5461AS数码管 (4)

2.3 按键模块 (5)

2.4 显示模块 (6)

2.5 时钟模块 (6)

3 软件设计 (7)

3.1 按键功能 (7)

3.2 设计流程图 (7)

4 焊接工艺与注意事项 (8)

5 调试 (8)

设计总结

参考文献

附录

数码管时钟电路

作品简介

本次设计的课题是数码管时钟电路。本次作品设计中我们选用了DS1302时钟芯片；本次设计驱动我们选用了STC89C52单片机的扩展芯片和8个PNP三极管，电路中的显示系统是由2个四位一体的共阴极数码管（LD-5461AS）组成。STC89C52RC相比AT89C52价格便宜，且高性能、抗干扰能力强。考虑成本因素，因此硬件设计上我们采用了STC89C52单片机作为主机，并且使用5V电源供电。时间信号由高性能、低功耗的DS1302串行时钟存储器提供，在按键的作用下可以进行调时，调分，调秒，我们的作品基本满足准确计时的要求。

关键词：STC89C52、共阴数码管、DS1302时钟芯片

Introduction

The design of the subject is the digital clock circuit. In this work, we choose the DS1302 clock chip; the design of the driver we choose the STC89C52 chip and the 8 PNP transistor, the display system is composed of four LED digital tube (LD-5461AS). The display system is composed of four LED digital tube( LD-5461 AS).STC89C52RC compared to AT89C52 cheap， and high performance，strong anti-interference ability .Consider the cost factor, so we use the hardware design of the STC89C52 microcontroller as the host, and the use of 5V power supply. The time signal is provided by high performance and low power DS1302 serial clock memory. The time signal can be adjusted by the function of the Key.oduction.

Key words：STC89C52、digitron、DS1302

1 设计思路与方案

1.1 设计内容

本着廉价高性能的要求，本次作品主机部分我们选用的是STC89C52单片机，时钟

芯片我们选用的是DS1302，数码管时钟能满足准确计时的基本要求，由八位数码管（共

阴极）显示时分秒。用四个按键开关进行准确调时。另外，我们准备了12V 的变压器，

可以将220V 的交流电压变换成12V 交流电压。

2 硬件设计

2.1 硬件系统总体框图

上文作品简介中已经详细介绍了数码管时钟应用系统硬件电路的组成部分，下图即为硬件系统总体框图：

2.2 关键芯片介绍

2.2.1 STC89C52单片机

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器， 指令代码完全兼容传统8051

单片机。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU 和系统可编程Flash ，使得STC89C52为众多

嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52有40个引脚，其中40

接电源电压，20接地。P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）；P1端口（P1.0～P1.7，1～

8引脚）；P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）；P3是I/0端口 。

上电复位

显示电路 DS1302 按键控制电路

S T C 8 9 C 5 2 图2.1 硬件系统总体框图

P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST 9P3.0/RXD 10P3.1/T XD 11P3.2/INT 012P3.3/INT 113P3.4/T 0

14P3.5/T 115P3.6/WR 16P3.7/RD 17X118X219GND 20VCC 21P0.022P0.123P0.224P0.325P0.426P0.527P0.628P0.729AL E 30EA 31PSEN 32P2.733P2.634P2.535P2.436P2.337P2.238P2.139P2.040U2STC89C52

2.2.2 DS1302时钟芯片

DS1302是一种低功耗实时时钟芯片；它采用三线接口与CPU 进行通信:1 RES 复

位,2 I/O 数据线,3 SCLK 串行时钟 ，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信

号。它的引脚图如下：

2.2.3 5461AS 数码管 本次设计中采用的是四位一体的共阴极数码管（5461AS ），数码管分为共阴极和共

阳极，它实际上是由七个发光管组成8字形构成的，分别由字母a ～g 表示（还有一个

小数点）。下图为5461AS 引脚图：

图2.2 STC89C52单片机引脚图

图2.3 DS1302引脚图

图2.4 5461AS数码管引脚图

2.3 按键模块

本设计中按键电路由K1～K4组成，通电后数码管显示时分秒跑时，此时按K1键可以进行时分秒的校时，按K1键停止跑时，按K2键秒加1 ，按K3键秒减1；连按k1三次后保存退出。下次通电后时间复位。按键电路如下图：

图2.5 按键电路

2.4 显示模块

我们选用了8位共阴数码管（5641AS）来显示时分秒。5641AS的小数点以及a～g 引脚分别与单片机的P0.0～P0.7口连接，以8个9012三极管作为驱动以及接上10K的上拉电阻，确保数码管输出的数字清晰美观。显示电路如下图：

图2.6 显示电路

2.5 时钟模块

DS1302是一种带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V.图如下：

图2.7 DS1302电路

3 软件设计

3.1 按键功能

电路中共四个按键，分别是K1、K2、K3、K4。通电之后，数码管跑时，按一次K1，

停止跑时进入秒校准阶段，按一次K2，秒加一；按一次K3,秒减一。再按一次K1，进入

分校准阶段，按一次K2，分加一；按一次K3,分减一。第三次按K1，进入时校准阶段，

按一次K2，时加一；按一次K3,时减一。第四次按K1保存退出，下次通电后时间会复

位。

3.2 设计流程图

下图为按键设计流程图： 开始

开始初始化

初始化读取时间

读取时间显示

显示是否按K1是否按K1进入秒校

时阶段

进入秒校时阶段是否按

K2，K3

是否按K2，K3秒加减秒加减是否第二次

按K1是否第二次按K1进入分校时阶段进入分校时阶段是否按K2，K3

是否按K2，K3分加减

分加减是否第三

次按K1

是否第三次按K1进入时校

时阶段进入时校时阶段N

Y

Y

Y Y

N Y N N N

读取时间读取时间

图3.1 按键设计流程图

4 焊接工艺与注意事项

注意：焊点表面不能有杂质。焊接可靠，不能虚焊，保证导电性能。使用合适的助焊剂。具有适当的焊接温度。具有合适的焊接时间。元器件的正负极性不能搞错。焊接前要注意元器件的排版，对于稍复杂的电路，排版的失误可能会给后面的焊接带来麻烦。焊接前备好电压表，以免电路中存在不同阻值的电阻。焊接前备好烙铁架子，焊接时不用电烙铁时一定要把其插入架子里，以为高温烙铁头极容易烫坏物品或烫伤皮肤。电烙铁不用时，要时常保证烙铁头的清洁。烙铁使用寿命的长短，很大一部分取决于烙铁头的保养。剪脚后焊接固定元器件时要注意元器件排列整齐，不能歪。

5 调试

数码管的引脚1～4，a～g以及小数点的排列都不是连续的，这就意味着难免需要飞线。数码管是分共阴和共阳的，起初我错把原理图中的共阳数码管当成了共阴数码管，焊上去了之后才发现，为了避免拆卸影响美观，我对原理图做了很大的修改。板子焊之后，通电了数码管就是不亮。我请班里学习好的同学帮助我一起调试，用电压表测了很久才发现是振荡电路那边的问题，我尝试着把晶振换掉，数码管才显示出正常的数字。

我发现数码管显示的数字没有预期那么明亮，我分析了这么几点可能性：1.我用的三极管型号是9012，可能驱动不够。2.我的数码管选用的共阴5461AS，可能共阳数码管会有更加显著的效果。3.可能三极管驱动并不如芯片驱动效果显著。4.缺少上拉电阻。因为前三种可能想要去实现有些困难，所以我尝试着接上了上拉电阻，然而数字的亮度没有显著变化。

我发现数码管显示数字会有轻微跳动，分析出了两种可能，一是可能是硬件的问题，但是这种可能性基本上可以排除，因为电路中所用的硬件芯片都经过本人严格的筛选，不可能会有错误。而焊接的电路本人也用电压表一一测量，并无发现有虚焊漏焊的可能。所以基本上可以得出问题出在第二种可能，也就是软件问题上。我仔细查看时钟程序，发现我设定的延时时间太长，我将4ms改为了2ms,重新通电之后，抖动情况大为改善。

设计总结

历时一个多月，我的毕业设计制作终于落下了帷幕。这次的毕业设计分配给我的课题是数码管时钟电路设计。我遇到的凡是涉及到数码管的电路都与“复杂”二字离不开关系，但我还是很欣然地接受了这一次的课题，因为它对我过去单片机知识的学习和焊接水平都是一次很好的检测。我利用课余时间翻单片机书，上网查资料写程序，利用protel软件画原理图。这些都不算是难题，最大的难处，花的时间最多的还是电路的焊接。这次的毕业设计也同样给了我很大的启迪，这一个月内我为了数码管时钟电路的课题查阅了大量书本资料和网络资源，这不仅仅使我的知识水平得到了提高，也同样使我意识到了电子技术尤其是单片机方面应用前景十分广泛，它与现实生活是那么的贴切。就比如我做的数码管时钟，就是无数例子中的其中之一。尽管老师之前也是再三强调了单片机的实用性与重要性，但是当我亲眼看到它的价值之后，我还是感受到了不一样的震惊或者说是窃喜。我曾经抱怨过电子有多么的难学，抱怨过学院给我们安排了一个又一个的课程，抱怨过整个星期好几天满课。但是如今这些抱怨已经烟消云散，心里只留下了感激或者说是庆幸，庆幸我选择了电子这门应用前景广泛的学科，感谢老师们悉心教会了我们各种与电子相关的技术。我由衷地庆幸这三年只有过抱怨，并没有过荒废，我学了一门又一门技术，并且这些技术实用性极强，步入社会就可以拿得出手可以说倾注了我很多心血，花了一个月的课余时间泡在图书馆和实训楼611，查资料，写程序，用相关软件画数码管时钟的电路图，到最后焊板子，可以说非常辛苦，但是我一点也不后悔。因为它使我熟练掌握了word文档的各个应用，是对我所学知识的一次有效的检测，同样也使我的焊接水平得到了一次提高和升华！

参考文献

附录附录1 电路原理图

附录2 实物图

附录3 元器件清单

序号元器件类型型号及参数数量

1 接线端子KF301-3P 1

2 电解电容1000uF/25V

10uF/50V

27pF 2 1

3 时钟芯片DS1302

DS1302底座1 1

4 石英晶振32，768KHZ

11.0592MHZ 1 1

5 三极管9012 8

6 电阻1K

10K 8 1

7 单片机ST89C52

ST89C52底座1 1

8 排阻（9引脚）10K 1

2 9 数码管LD-5461AS（共阴

四位一体）

10 按键 4

11 变压器12V 1

12 铜柱 4

13 万用板20CMx30CM 1