LED電子時鐘的設(shè)計方案與制作

目錄摘要……………第一章緒論……………………1．1設(shè)計的目的和意義………1．2設(shè)計項目的發(fā)展情況簡介………………第二章電路的設(shè)計（原理圖）………………2．1電路設(shè)計分析……………2．2主要元器件簡介…………2．3電路原理圖………………第三章PCB設(shè)計…………………3．1電路的PCB…………………3．2元器件的購買及焊接………第四章程序分析…………………4．1定時器誤差分析……………4．2按鍵消除抖動的設(shè)計分析…………………4．3主要程序分析………………結(jié)束語……………參考文獻…………LED電子時鐘的設(shè)計與制作摘要本次設(shè)計中的LED數(shù)碼管電子時鐘電路采用24小時制記時方式。本次設(shè)計采用AT89C51單片機的擴展芯片和6個三極管做驅(qū)動，由六塊LED數(shù)碼管構(gòu)成的顯示系統(tǒng),與傳統(tǒng)的基于8/16位普通單片機的LED顯示系統(tǒng)相比較，本系統(tǒng)在不顯著地增加系統(tǒng)成本的情況下，可支持更多的LED數(shù)碼管穩(wěn)定顯示。設(shè)計采用AT89C51單片機，配備11。0592MHz晶振，復(fù)位電路為上電復(fù)位.采用軟件譯碼動態(tài)顯示,考慮直接用單片機I/O口作為位選時可能驅(qū)動功率不夠，可采用三極管作驅(qū)動共陽極數(shù)碼管顯示。6位8段LED數(shù)碼管作正常、調(diào)時和節(jié)電顯示，時間按時分秒排列，時鐘誤差:24小時誤差3~5秒，并且在按鍵的作用下可以進行調(diào)時，調(diào)分,復(fù)位功能.本電路采用直流5V電源供電，在本文一開始做了一些概述主要說明此設(shè)計的目的和意義，并會對這類設(shè)計項目發(fā)展情況做個簡介。這是對這次設(shè)計很重要的一個認識是前提和設(shè)計者必須明確和了解的。然后本文對此設(shè)計做了一些簡要分析,這對理清設(shè)計思想很重要。然后還對設(shè)計中用到的元器件進行比較全面的介紹。如AT89C51、74HC164、LED等.只有真正了解了元器件的特性和功能才能讓這些元器件在設(shè)計中起到作用。電子整個設(shè)計第一步是電路原理圖,它直接關(guān)系著后續(xù)的工作.接著當原理圖完成好后就要為后面的刻板做準備了，這就是PCB印制電路板的制作。它影響了整個設(shè)計的布局是能不能成功的條件.緊接著就是程序了，如果只有硬件電路而沒有程序，那么這個設(shè)計將一文不值,也就是說是一堆破銅爛鐵。所以這部分也是非常重要的。最后結(jié)合整個設(shè)計總結(jié)了一些心得體會為這次的設(shè)計畫上完滿的句號。也為以后更好的設(shè)計提供經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：AT89C51,LED，時鐘，電路的原理圖和PCB圖AbstractInthisdesignLEDnixietubeelectronclockelectriccircuitselects24hoursystemtimemethods。Thisdesignusesat89C51monolithicintegratedcircuittheexpansionchipand6triodesmakestheactuation,bysixLEDnixietubeconstitutiondisplaysystem,compareswiththetraditionbasedon8/16ordinarymonolithicintegratedcircuitLEDdisplaysystem，thissysteminnotobviouslyincreasesthesystemcostinthesituation，maysupportthemoreLEDnixietubestabledemonstration。Thedesignusesat89C51monolithicintegratedcircuit，providesthe11.0592MHzcrystaloscillator，repositionstheelectriccircuitforonelectricityreplacement.Usesthesoftwaredecodingdynamicdemonstration,considereddirectlyelectsasthepositionwhenpossiblyactuatesthepowerwiththemonolithicintegratedcircuitI/Omouthtobeinsufficient,mayusethetriodetomaketheactuationaltogetheranodenixietubedemonstration.68sectionofLEDnixietubesmakenormal,thetimingandtheelectricitysavingdemonstrated,timeontimeminutesandsecondsarrangement,clockerror：24hourerroneous3～5seconds,andmaycarryonthetimingunderthepressedkeyfunction，movestheminute,thereplacementfunction.Thiselectriccircuitusesdirectscurrentthe5Vpowersourcepowersupply,theavailablecommonbeltpowerlineMP3batterychargertransformsslightlybecomes.Simultaneouslyinordertolimitflowstheprotectioncircuitalsotousecertainresistancenumberdifferentresistance。Madesomeoutlinesinthisarticlemainlytoexplainfromtheverybeginningthisdesignsthegoalandthesignificance，andcouldmakeasynopsistothiskindofdesignprojectdevelopmentsituation.Thisisthepremiseandthedesignermustbeclearabouttothisdesignveryimportantunderstandingandunderstand.Thenthisarticledesignedregardingthishasmadesomebriefanalyses,thistoclearoffthedesignconcepttobeveryimportant.Thenalsotodesignstheprimarydevicewhichusestocarryonthequitecomprehensiveintroduction。AsAT89C51,74HC164，LEDandsoon。Onlythenhadunderstoodtrulytheprimarydevicecharacteristicandthefunctioncanlettheseprimarydevicesplaytheroleinthedesign。Theelectronentiredesignsfirststepistheelectriccircuitschematicdiagram；itisrelatingthefollowingworkdirectly.Afterthentheschematicdiagramcompletedneedstopreparemechanicallyforbehind，thiswasthePCBprintedcircuitboardmanufacture。IthasaffectedtheconditionwhichentiredesignlayoutiscansucceedThefollowingcloselywastheprocedure,ifonlythenthehardwareelectriccircuitdidnothavetheprocedure,thenthisdesignwillnotbewortharedcent，inotherwords，willbeapileofscrapcopperrotteniron.Thereforethispartalsoisextremelyimportant.Finallyunifiedtheentiredesigntosummarizesomeattainmentstorealizemarkedtheperfectperiodforthistimedesign。Andwillprovidetheexperienceforalaterbetterdesign.Keyword：AT89C51,LED，clock，electriccircuitschematicdiagramandPCBchart第一章緒論1．1設(shè)計的目的和意義此次設(shè)計是單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法以及借助鍵盤直接控制整時的調(diào)整，本設(shè)計根據(jù)AT89C51單片機系統(tǒng)擴展的基本原理和方法，由單片機AT89S51芯片，LED數(shù)碼管和鍵盤為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘。一塊單片機芯片就是一臺計算機，由于單片機以其集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強、低電壓、低功耗等特點使它應(yīng)用于智能儀器儀表、機電一體化、實時程控、人類生活中.除此之外還廣泛應(yīng)用辦公自動化領(lǐng)域、商業(yè)營銷領(lǐng)域、汽車及通信系統(tǒng)、計算機外部設(shè)備等各領(lǐng)域中,并且單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。由此可見掌握單片機的使用方法和利用單片機解決實際問題具有重要的意義。而此次的設(shè)計剛好用到單片機相關(guān)的知識可以說這是這次設(shè)計的重要意義和目的所在。再者，此設(shè)計的LED電子時鐘主要是顯時間的，是時鐘用途。在此設(shè)計的基礎(chǔ)上人們還可根據(jù)不同的需求和不同的設(shè)計水平做出不同的設(shè)計項目。也可以加上日期，溫度的顯示和鬧鐘的功能。如果設(shè)計水平還更高的話還可以設(shè)計LED電子顯示屏.因此說，LED電子時鐘設(shè)計是最簡單和基礎(chǔ)的。而且電子時鐘很實用，準確性也很好，也容易調(diào)節(jié)，若有毀壞更換元器件也簡單,制作原理和過程也很易懂易做，成本也不高。在此設(shè)計間也包含了很多的知識,跟我所學(xué)專業(yè)又對口，所以，做這個LED電子時鐘是個很用很好很值得做的設(shè)計。大學(xué)三年，一晃就過去了，我很想靠自己的專業(yè)做個東西給自己留念。再也就想考驗一下自己三年的學(xué)習(xí)成果,不負老師三年來的教誨和付出的心血。在做設(shè)計的同時使自己再學(xué)習(xí)、再提高。是展示自己學(xué)習(xí)成果的時機，是對自己的一種肯定.只是，我所具有的學(xué)習(xí)水平和知識有限,所以選擇了這個設(shè)計作為我的畢業(yè)設(shè)計。所以因水平有限,難免有疏落不足之處，懇請老師和同學(xué)能給予指正。1．2設(shè)計項目發(fā)展情況簡介時鐘,自從它發(fā)明的那天起,就成為人類的朋友，但隨著時間的推移,科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。怎樣讓時鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計出新型時鐘?，F(xiàn)今，高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù),因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差,這種表具有時，分，秒的顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ).在一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現(xiàn)方法：一是用軟件實現(xiàn),即用單片機內(nèi)部的可編程定時/計數(shù)器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時間精度要求不高的場合;二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時鐘芯片有：DS1302，DS12887,X1203等都可以滿足高精度的要求。本文主要介紹用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法以及借助鍵盤直接控制整時的調(diào)整,本設(shè)計由單片機AT89S51芯片,LED數(shù)碼管和鍵盤為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘。目前單片機應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其應(yīng)用于儀器儀表中顯得更為優(yōu)越。以單片機制成的電子時鐘具有計時準確，功耗低的優(yōu)點。從而得到了各界的領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。單片機正處在微控制器的全面發(fā)展階段,各公司的產(chǎn)品在盡量兼容的同時，向高速，強運算能力，尋址范圍大以及小型廉價方面發(fā)展。單片機的發(fā)展推動了應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展,應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展又反過來對單片機提出了更高要求，從而促進單片機的發(fā)展。單片機正在向著功能更強，速度更快,功耗更低，輻射更小的方向發(fā)展。隨著集成度的不斷提高,把眾多的外圍功能器件集成在片內(nèi)已經(jīng)具備了充分的條件。這也是單片機以后發(fā)展的重要趨勢。除了一般必須具有的ROM、RAM、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)外，隨著單片機檔次的提高，以適應(yīng)檢測、控制功能更高的要求，片內(nèi)集成的器件通常還有電源監(jiān)控與復(fù)位電路、WDT、A/D轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、中斷控制器、鎖相器、頻率合成器、字符發(fā)生器、聲音發(fā)生器、CRT控制器、譯碼驅(qū)動器等。由此來看，此次設(shè)計也是發(fā)展比較好的一種基于單片機的LED電子時鐘。第二章電路的設(shè)計（原理圖）2．1電路設(shè)計分析此設(shè)計是做一個電子時鐘，就要知道用什么元器件來實現(xiàn)，來完成這個設(shè)計，使之用夠在日常生活中使用.對于顯示部分可以用常見的數(shù)碼管，數(shù)碼管有共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管，他們的外型相同.為了保證發(fā)光二極管經(jīng)久耐用而不被燒毀,需要外接限流電阻。取值一般是流經(jīng)的電流在10~20mA，由于高亮度數(shù)碼管的使用，電流還可以取得小一些。發(fā)光二極管開啟電壓,紅色在1.6~1.8V之間，綠色約為2.0V。設(shè)導(dǎo)通電壓為=1。6V,正向電流為5～20mA，限流電阻R取值在170~680。LED數(shù)碼管的顯示還分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示電路。然后還要有驅(qū)動，控制，和調(diào)節(jié)。驅(qū)動部分用一個單片芯片和9012三極管為NPN型小功率管，可作共陽極數(shù)碼管的驅(qū)動,也可用9013PNP型驅(qū)動共陰極數(shù)碼管,在這里用按鍵來達到控制和調(diào)節(jié)的作用.除了這些，還需要晶振電路和復(fù)位電路.在晶振電路中還要再加上晶振負載電容.所謂負載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。指的是晶振所要正常震蕩所需要的電容。一般外接電容,是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容。要求高的場合還要考慮IC輸入端的對地電容。應(yīng)用時一般在給出負載電容值附近調(diào)整可以得到精確頻率。此電容的大小主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振電阻。晶振的負載電容=［（Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中CdCg為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容Cic（集成電路內(nèi)部電容）+△C（PCB上電容）。就是說要在兩邊同時接上兩個比較小的電容就可以了。復(fù)位電路采用上電復(fù)位，因為有復(fù)位電路存在，所以要添加復(fù)位電容和電阻，每個周期是10us而對于單片機來說是要20us，由此得出復(fù)位電容與電阻的乘積要大于20us。針對上述的分析,我選擇在單片機上選用AT89C2051單片機,配備11。0592MHz晶振，33p晶振電容，復(fù)位電路中我便選擇了常見的10uF的電容和10k的電阻,在顯示部分光有6個共陽極LED數(shù)碼管和若干個阻值為220的電阻還不夠仍需要有譯碼器HC164來完成送數(shù)，于此也應(yīng)添加一個復(fù)位電容，采用軟件譯碼動態(tài)顯示，考慮直接用單片機I/O口作為位選時可能驅(qū)動功率不夠，可采用三極管9012作驅(qū)動共陽極數(shù)碼管顯示，同時選擇了三個按鍵分別用來復(fù)位，調(diào)時和調(diào)分，在上電源選擇用帶電源線的MP3充電器改造而成。由于整個設(shè)計中運用的元器件大小不一功能不同，所以對這些元器件的放置要做到準確，合理和美觀，為此,我選用了一個軟件Protel99se先進行了原理圖的繪制.用這個軟件的目的是在這里可以先虛擬布局方便更改元器件的位置也便于查看線路的走法，原理圖的繪制也是每個電路設(shè)計中很重要不可缺少的一步。在有了原理圖的基礎(chǔ)上才可以以后的PCB圖,也是為后來的電路板制作打下基礎(chǔ)。最終設(shè)計的成品是采用24小時制，能用按鍵進行調(diào)時和復(fù)位，顯示格式是從左到右依次為時分秒,時間誤差是24小時誤差3~5秒。２．２主要元器件簡介經(jīng)過上面的元器件選擇，我想對主要元器件做一下了解是有必要的，只有對它們都有了全面的認識才能發(fā)揮它們最好的功能,于是，在這里做一個簡單的介紹。首先是顯示用的LED數(shù)碼管。它分為共陰極和共陽極兩類,共陰極是把所有的發(fā)光二極管的陰極倆在一起，通常接地，通過控制每一只的陽極電平來使其發(fā)光或者熄滅。陽極為高電平發(fā)光，為低電平熄滅。共陽極是把所有的陽極連在一起，通常接高電平（+5V），通過控制每一只的陰極電平使其發(fā)光或者熄滅,陰極為低電平發(fā)光，為高電平熄滅。COM口作為位選端，8只發(fā)光二極管被分成兩個組,所以有兩個COM端，在使用時把它們并聯(lián)起來。了解LED的這些特性，對編程是很重要的,因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰極和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路圖，它們的發(fā)光原理是一樣的,只是它們的電源極性不同而已。LED的7段數(shù)碼管利用單只LED組合排列成“8”字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點亮相應(yīng)的點劃來顯示出0—9的數(shù)字。在這次的設(shè)計中采用的均是共陽極的LED顯示,當I/O口輸出為低電平的時候,對應(yīng)段就被點亮。LDE顯示器工作在靜態(tài)顯示時，其公共陽極(或陰極）接VCC（或GND）,一直處于顯示有效狀態(tài)，所以每一位的顯示內(nèi)容必須由鎖存器加以鎖存，顯示各位相互獨立.動態(tài)顯示電路，將所有位的段選線的同名端聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，形成段選線的多位復(fù)用。而各位的公共陽極或公共陰極則分別由相應(yīng)的I/O口線控制，實現(xiàn)各位的分時選通，即同一時刻只有被選通的位是能顯示相應(yīng)的字符,而其他所有位都是熄滅的。由于人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位顯示間隔足夠短，則會造成多位同時點亮的假象。這就需要單片機不斷地對顯示進行控制，CPU需要不斷地進行顯示刷新.。在這里采用的是動態(tài)顯示。74HC164是一個是高速的硅門CMOS器件，與低功耗肖特基型TTL(LSTTL)器件的引腳兼容,是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù),然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個輸入端（DSA或DSB）之一串行輸入;任一個輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個輸入端連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時鐘(CP）每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位,輸入到Q0，Q0是兩個數(shù)據(jù)輸入端（DSA和DSB)的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復(fù)位(MR)輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效,同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平.它所具有的特性是⑴門控串行數(shù)據(jù)輸入；⑵異步中央復(fù)位；⑶靜電放電（ESD）保護：①HBMEIA/JESD22—A114—B超過2000V；②MMEIA/JESD22—A115-A超過200V。多種封裝形式，額定溫度從—40°C至+85°C和-40°C至+125°C。下面附上它的引腳說明圖:

符號

引腳

說明

DSA

1

數(shù)據(jù)輸入

DSB

2

數(shù)據(jù)輸入

Q0～Q3

3～6

輸出

GND7

地(0V)

CP

8

時鐘輸入(低電平到高電平邊沿觸發(fā))

/M/R

9

中央復(fù)位輸入（低電平有效）Q4~Q710～13輸出VCC14正電源羅AT89C2051單片機采用20條引腳雙列直插式器件.AT89C2051是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含2kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀Flash程序存儲器和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS—51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大AT89C2051單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合。是一個功能強大的單片機，但它只有20個引腳，15個雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是一個完整的8位雙向I/O口，兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數(shù)器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。同時AT89C2051的時鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠的省電功能,系統(tǒng)的喚醒方式有RAM、定時/計數(shù)器、串行口和外中斷口,系統(tǒng)喚醒后即進入繼續(xù)工作狀態(tài).省電模式中，片內(nèi)RAM將被凍結(jié)，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運行.主要功能特性:⑴兼容MCS51指令系統(tǒng)；⑵15個雙向I/O口；⑶兩個16位可編程定時/計數(shù)器；⑷時鐘頻率0—24MHz；⑸兩個外部中斷源；⑹可直接驅(qū)動LED；⑺低功耗睡眠功能；⑻可編程UARL通道；⑼2k可反復(fù)擦寫(>1000次）FlashROM;⑽6個中斷源;⑾2。7-6。V的寬工作電壓范圍；⑿128x8bit內(nèi)部RAM；⒀兩個串行中斷；⒁兩級加密位；⒂內(nèi)置一個模擬比較放大器;⒃軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能由于篇幅有限對元器件的功能圖和內(nèi)部構(gòu)造圖以及邏輯圖就不再附圖說明，2．3電路原理圖電路原理圖的繪制是用軟件Protel99se來完成的。這個軟件包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能,并具有Client/Server(客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度PCB的100％布通率.電路原理圖的設(shè)計是整個設(shè)計的第一部，是電路設(shè)計的根基，后面的設(shè)計都是以此為基礎(chǔ)的，因此,這個原理圖的設(shè)計直接影響了以后的設(shè)計工作.原理圖的設(shè)計要做到第一準確無誤,如果以錯誤的第一步開始工作是沒有意義的。第二，要布局合理，這樣做不容易出錯也便于讀圖和糾正錯誤。下面的圖便是這個設(shè)計所用的電路圖。這個電路中形似日字的就是6個數(shù)碼管,，用于顯示數(shù)字的在多位LED顯示時，為了降低成本和功耗，將所有位的段選線并聯(lián)起來，由一個8位口控制，由另一個端口進行顯示位的控制.但是，由于段選是公用的,要讓各位數(shù)碼管顯示不同的字符，就必須采用掃描方式。所以每個數(shù)碼管并不是同時亮的。同數(shù)碼管并齊的是74HC164，主要是用于傳送數(shù)據(jù)給數(shù)碼管的，選擇數(shù)碼管哪段亮的。它的Q1～Q7（4，5，6,10，11，12，13腳）分別對應(yīng)數(shù)碼管的e，c,d，g，f，b，a腳，因為只需要顯示數(shù)字，所以那個點沒用到。數(shù)碼管和74HC164之間的是限流電阻。取值在前面已經(jīng)介紹過了。位于數(shù)碼管下方的是三極管，這里也充當了開關(guān)的作用，它通過限流電阻與AT89C2051P1。2～P1。7(14~19腳）相連。中間的限流電阻是通過電源5V減去三極管的壓降1。5再除以一段數(shù)碼管能亮需要的電流20mA得出的,選擇了1。7k的電阻.AT89C2051（1)腳是復(fù)位電路有一個讓數(shù)碼管復(fù)位的按鍵，還有前面提到的復(fù)位電容和電阻.XTAL2和XTAL1連接的是晶振電路，中間的是晶振，兩邊分別是一個33P的電容。P3.3和P3。5（7腳和9腳）連著兩個控制開關(guān)，是用來調(diào)時和調(diào)分鐘的。P3.1和P3。0連HC164。最后那個小的電路是充當一個插頭作用的，連接電源線的。總體來說就是用匯編語言將程序燒入AT89C2051中，P1口輸出顯示哪段數(shù)碼管的數(shù)據(jù)，P3.0-P3.5口作掃描輸出,用三極管9012作電源驅(qū)動輸出.實際設(shè)計按情況采用11。0592MHz的晶振。這就是整個設(shè)計的電路設(shè)計原理圖。第三章PCB設(shè)計3．1電路的PCB繪制原理圖的主要目的是為了設(shè)計電路板（PCB）。印制電路板又稱電路板、印刷線路板等，簡稱印制板,對應(yīng)的英文是PrintedCircuitBoard，縮寫為PCB.由于印制板上的導(dǎo)電圖形如元件引腳焊盤、印制連線、過孔等以及說明性文字如元件輪廓、編號、型號等均是通過印刷的方式實現(xiàn)，因此稱為印制電路板.印制板的種類很多,目前國內(nèi)習(xí)慣以樹脂和填料來區(qū)分基材種類。根據(jù)導(dǎo)電層數(shù)目的不同,可將印制板分為單面電路板（單面板）、雙面板電路板（雙面板）和多層電路板（多層板）。一般采用單面板。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，在印制板上合理安排電路元器件的放置位置(稱之為布局)，然后在板上繪制各元器件間的互連線（稱之為布線)經(jīng)化學(xué)腐蝕或機械加工后保留作互連線用的銅層，再經(jīng)鉆孔等后處理，裁剪成具有一定外形尺寸后就可形成供裝配元器件用的印制電路板。由此可見，PCB板的好壞直接影響了成品的布局和線路的情況。下面就是這個電路設(shè)計的PCB圖這是PCB圖鏡像后也是最終刻成板的圖。最上一排是6數(shù)碼管,這樣6個方便連線還不交叉亦美觀.畫這個圖時，先確定的就是數(shù)碼管的位置，然后就是集成塊即HC164和AT89C2051,晶振和兩個電容也應(yīng)該放在一起。這里的電容封裝是RB。1/。2的，但封裝庫中沒有,需要自己先做，所以,一般來說都要先制作自己的封裝庫.對于整個布局可以有很多種，只要準確合理和盡量美觀就行。但是,畫PCB圖時，印制導(dǎo)線最大允許工作電流一般為1A/mm，而一毫米約等于40mil，但是，刻板時由于刻板頭比較大，所以只要密度允許應(yīng)選擇用盡量寬的導(dǎo)線,尤其是電源和地線。導(dǎo)線寬度一盤是焊盤的1/3~2/3,一般情況下可選擇1。3~1。5mm（50～60mil)在這里我的電源線為40mil地線為50mil，地線一般都在外面。其他只要能走均走的30mil集成塊之間走的是20mil整個布局導(dǎo)線要分布均勻.直線方向線寬要粗細一致.還有，一般鉆孔鉆頭的直徑多選用0.8mm或1。0mm,所以，焊盤的直徑一般應(yīng)在0.8mm+2＊0。5mm=1.8mm至1.0mm+2＊0.7mm=2.4mm之間，即約70~95mil,又考慮到為保證一定的布線密度和保證焊盤之間或焊盤與印制導(dǎo)線之間應(yīng)該有足夠的間距,可選80~86mil，我這里選的是85mil，引腳間需要走線的改為了橢圓X為85milY為60mil，若引腳上方走線則XY反過來。最后的名字和時間是描上去的，因為刻板機不識字符，所以是用導(dǎo)線描繪而成的.最后刻板時由于刻的板與所畫圖是相反的，為了方便說明這里打印時應(yīng)用了鏡像效果。3．2元器件的購買及元器件的焊接當PCB做好以后.再接下來就是要開始制作了成品了.首先應(yīng)該做的就是購買元器件。元器件是同學(xué)發(fā)現(xiàn)一個網(wǎng)站上購買時順便幫我?guī)У模也]有參于大部分的元器件購買.他們幫我從網(wǎng)上訂購了AT89C2051、74HC164、若干個阻值不等的電阻（型號是AXIAL0。3)、電容（型號是RB.1/.2）、NPN三極管(EBC）、數(shù)碼管、晶振、按鍵等。電路板是我所在學(xué)校附近的電子城里買的，而且由于他們買回的按鍵太大與我所畫的電路板圖不符所有要重新買過。第一次買電子元器件不知道從何下手，也不懂得辨別好壞，更不知道價格.可至少買過東西知道貨比三家不懂也差不多了，而且也聽買過的同學(xué)提到過，更何況我買的元器件比較常見。最后還是買到了我想要的電路板和元器件。本來應(yīng)該萬事具備只要刻好板焊接到電路板上就行的，可是中間又出了一點障。因為同學(xué)幫我?guī)У臄?shù)碼管不是共陽極的，那么與我所構(gòu)造的電路圖原理和印制板圖也不符,于是在老師的指點下對電路圖做了以下的調(diào)整.這個圖的主要改變是把AT89C2051與三極管之間的限流電阻去掉了。這樣就可以使用共陰極的數(shù)碼管了,這樣做雖然還能用以前的電路圖只是在焊接時用一跟導(dǎo)線代替電阻就行了。只是這樣一來，就使數(shù)碼管根據(jù)所顯示數(shù)字不同而亮度不同了,產(chǎn)生時亮?xí)r暗的效果，并且數(shù)碼管也會有以前的設(shè)計亮了。因為，這時的電流是七段數(shù)碼管分流了.經(jīng)過此事，至少讓我明白做事需認真對待,并且在買元器件時一定要自己進行確認，不要別人說什么就是什么。元器件買回以后就可以進行刻板、焊接了。在這個過程中難的就是這些元器件大小不一長短不齊。首先要先焊電阻,因為電阻可以貼面安裝，然后是三極管，電容,集成塊插座，按鍵，再就是數(shù)碼管，最后焊接晶振，因為,會因振蕩而毀壞，所以放在最后。在焊接時應(yīng)先將元器件引腳先剪短些,這樣才容易插入電路板。特別是數(shù)碼管要先在引腳上度上一層焊錫，因為其引腳比較新，這樣方便吃錫焊接。第四章程序分析4．1定時器誤差分析定時器誤差的主要來源：［1］、硬件電路在線路手工焊接時可能存在虛焊，或者有接觸不良的情況,以及外界環(huán)境的影響，通過使用印刷電路板機器焊接，可以減少硬件誤差影響.[2]、采用11。0592MHz晶振計算定時計數(shù)初值時存在小數(shù)舍入誤差公式:，定時器/計數(shù)器采用工作方式1，定時器T0、T1溢出周期為50ms,計算得到N=19456=4C00H,TH0=4CH，TL0=00H.若仍采用理論上的12MHz計算初值，則有：N1=3CB0H，那么用11。0592MHz，N1不變,益出周期約為54。25ms，每次溢出比實際的要慢4。3ms,那么一秒鐘要慢85ms,從而影響24h比實際的要慢122min。修正后誤差處理通過軟件實現(xiàn)，最終的時鐘誤差測得值為3-5s。補償方法是：1）、精確定時計數(shù)時可采用12MHz的晶振。2）、用軟件補償，通用方法如下：MCS—51單片機的中斷響應(yīng)延遲時間，取決于其它中斷服務(wù)程序是否在進行，或取決于正在執(zhí)行的是什么樣的指令。單中斷系統(tǒng)中的中斷響應(yīng)時間為3～8個機器周期。無論是哪一種原因引起的誤差，在精確定時的應(yīng)用場合,必須考慮它們的影響,以確保精確的定時控制。根據(jù)定時中斷的不同應(yīng)用情