时钟设计研究论文

时钟设计研究论文（8篇）

1.时钟设计研究论文 篇一

《时钟》教学设计

劳技15号

教学目标：

1﹑了解时钟的基本结构，并能运用造型元素进行时钟的造型设计与装饰。

2﹑通过时钟的设计与制作，培养学生的创新意识，以及设计与制作能力。

3﹑培养学生热爱生活、美化生活的人文情感，养成细致认真的观察习惯，并使学生感受时钟与生活﹑时间与学习的密切关系。教学重点：抓住时钟的基本结构进行想像与设计制作。教学难点：如何巧用材料以及对表盘的设计。教学过程：

一、巧用谜语，导入新课。

1．谜语：小小圆形运动场，三个选手比赛忙，跑的路程分长短，最后时间一个样。（谜底：时钟）

2.出示时钟，并板书课题。

二、引导感知，探究学习。

1．了解时钟制作方法，启发学生思维。

﹙1﹚观察一下，这个时钟是怎么制作？（由上节课的笔筒进行加工而成。）

（2）出示自学提纲，引导学生进行小组讨论。a、时钟的组成部分

b、在制作时钟时，对笔筒进行了哪些加工？（组织学生交流，了解时钟的结构和构思方法。）

c、你认为时钟的制作步骤中哪一步最难？你准备怎么解决这个难

题？

（分组交流，进行介绍，可以请学生上台进行演示，重点解决时钟机芯的定位和安装。）

三、实践操作，个性设计。

1.出示前几节课学生自己制作的笔筒、礼品盒，你准备选择什么样的盒子作为钟体？你准备制作什么样的钟面？你准备自己做还是小组合作？选择最适合自己的方式进行制作。2．学生制作，教师巡视、指导。

四、总结评议，创新拓展。1.展示作品，评议反馈。

2.根据自评和互评的结果，在空格内填上“☆☆☆”优秀，“☆☆”良好，“☆”还需努力。填写评价表：

材料准备

作品效果

工具准备 安全操作

制作步骤

团结协作

3.结合前面所学的内容，你还可以选择什么制作钟体？学生交流。4．对于时钟你还有哪些创意与设想？欣赏生活中的时钟（课件展示：各种形状的时钟）

五、布置作业。

同学们在课后运用已经学过的技能，用不同材料，自己设计一个个性化时钟。

2.时钟设计研究论文 篇二

单片机早已广泛应用于多种领域, 尤其在智能仪表类中的应用更是如此, 不仅引起了产品本身的变革, 也深深地影响了设计理念的变革。智能仪表作为一种智能系统, 其核心在于单片机。基于单片机的系统设计, 已经成为广大电子设计工程师或相关领域设计者关注的热点。

2. 电子钟功能介绍

电子时钟基本功能要求:可调整运行的电子钟具有两种工作状态: (1) 运行状态:在此状态下, 按K3、K4键均无效, 按K1、K2键有效, 按下K1键后, 进入调整状态; (2) 调整状态:按K1键进入, 在此状态下, 按K3、K4键均有效。按下K3键, 可调整要调节的数字的位置状态;按下K4键, 则一次分别对闹钟开关, 及闹钟时、分、秒, 时间时、分、秒加一, 再按K3退出调整状态, 进入运行状态。

2.1 计时方案

利用AT89S52单片机内部的定时/计数器进行中断定时, 配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本, 且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高, 对单片机的指令系统能有更深入的了解, 从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。

2.2 键盘/显示方案

AT89S52的P0口和P2口外接由LCD 1601A构成的显示器, 用P0口作为LCD的数据口, P2的P2.4、P2.5、P2.6口作为LCD的控制口, P3.2、P3.3、P2.0、P2.2口外接两个按键K1、K2、K3、K4构成键盘电路。

2.3 电子时钟的原理

一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”, “分”, “秒”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。秒信号产生器是整个系统的时基信号, 它直接决定计时系统的精度, 一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”, “秒计数器”采用60进制计数器, 每累计60秒发出一个“分脉冲”信号, 该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“时计数器”采用24进制计时器, 可实现对一天24小时的累计。电子时钟由89C52, 1601液晶等构成, 采用晶振电路作为驱动电路。电路中唯一的一个控制键K1进入中断模式的功能;再按下K3设置键, 依次可以实现对闹钟开关, 时间的时、分、秒, 闹钟设定的时、分、秒位置的设定;再按下K4调节键可以实现对闹钟开关, 时间的时、分、秒, 闹钟设定的时、分、秒的加一调节。

2.4 键盘电路设计

该设计只用了一个键盘, 但实现的功能却比较完善, 减少了硬件资源的损耗, 该键盘可以实现小时和分钟的调节以及控制是否进入省电模式。当按键按下又松开, 可以实现屏蔽数码管显示的功能, 达到省电的目的;直接按下不松开, 则可以通过按键实现分钟的累加, 每按一次分钟加一;而连续两次按下按键不放松, 则可实现小时的调节, 同样每按一次小时加一, 达到时间调节的目的。

具体按键扫描模块代码如下:

键扫描程序说明:开始, 进行按键判断是否有键按下, 是的情况下, 延时一段时间, 继续判断此按键是否按下, 是的话, 保存键值及相应处理程序, 结束。

通过应用Keil u Vision3设计完成软件编写调试, 就可以实现89c52驱动LCD 1601A电子钟的软件设计部分, 并生成hex文件。再用usb转ttl数据线把程序写到89C51, 使其具有显示、调节、闹钟等功能。如进入调整状态, 按K1键进入。在此状态下, 按K3、K4键均有效。如按下K3键, 调整要调节的数字的位置状态;按下K4键, 则一次分别对闹钟开关, 及闹钟时、分、秒, 时间时、分、秒加一, 再按K3退出调整状态, 进入运行状态。

由于时间是通过软件来编写, 单片机运行来控制的, 而不是硬件控制的, 在精度方面受单片机性能和程序的限制, 故精度和效率可能不是太精确, 不能和专由硬件控制的单片机电子时钟相比, 在这方面存在不足。

参考文献

[1]吴金戎, 沈庆阳, 郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社, 2002.

[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门, 提高, 开发, 拓展全攻略[M].北京:电子工业出版社, 2009.

[3]韩广兴.电子元器件与实用电路基础[M].北京:电子工业出版社, 2005.

3.基于单片机的电子时钟设计概述 篇三

前言

目前，单片机在各种领域都得到了广泛的认可和应用，尤其是在智能仪表中的应用更是家常便饭，即引起了單片机的产品变革，又在很大程度上促进了设计理念的革新。智能仪表是智能系统的重要组成部分之一，其正常工作的关键在于单片机的设计。如今，设计单片机系统逐渐成为电子设计专家和设计爱好者的关注焦点。

一、电子时钟的功能

在设计电子时钟时，对电子时钟功能的最基本要求是电子时钟必须具备运行和调整两种状态：第一，运行状态。在此种状态下，需要设计K1、K2两个有效按键，在按下K1键时，电子时钟可以进入调整状态；第二，调整状态。在这种状态下，需要设计K3、K4两个有效按键，当按K1键进入调整状态后按下K3键能够对电子时钟的数字位置进行调节，按下K4将会调节闹钟开关并分别对时分秒数字加一，继续按K3则离开调节状态而进入运行状态。

1.1电子时钟的计时方案

通过计数器中断定时或AT89C51单片机内部定时，合理结合软件延时来对时分秒进行计时。这种电子时钟的设计方案能够节省硬件成本，还能通过定时提醒读者需要做的重要事情。其设计思路不仅可以刺激计数器在程序设计、使用及中断等方面的提高，还能加深对单片机指令系统的掌握，进而实现单片机技术的使用和推广。虽然单片机相比现在的嵌入式等会略逊一筹，但其目前还是应用最广泛的设计芯片。

1.2电子时钟设计原理

电子时钟的主要构成部件是译码显示器、校时电路、时分秒计数器、报时电路与振荡器，主电路系统包括时分秒计数器、校时电路、显示器、整点报时电路、译码器和秒信号发生器。其中，秒信号发生器作为整个系统时基信号，可以直接决定计时系统精确度，通常借助分频器和石英晶体振荡器的相互作用来完成。把标准秒信号输入60进制的“秒计数器”，因而每相隔60秒就会发出“分脉冲”信号，这个信号即为“分计数器”时钟脉冲。“时计数器”应该采用24进制的计时器，这样就能进行每天24小时的计时。电子时钟通常由1601液晶、89C52组成，其驱动电路为晶振电路。电路中的唯一控制键K1具有中断电路的功能，按下K1键后再按设置键K3能够对时分秒、闹钟开关和时分秒位置进行设定，继续按调节键K4可以对时分秒、闹钟开关、闹钟设定的时分秒进行加一调节[1]。

二、电子时钟的硬件与软件设计

2.1电子时钟的硬件设计

电子时钟的核心部分采用51系列单片机，硬件电路包括按键电路、AT89C51单片机、LED显示电路、音乐报时电路。其中，按键电路能够通过按键来切换电子秒表功能和电子时钟，设定电子时钟的时间对时、显示内容、闹钟定时功能，控制电子秒表计时、暂停、继续计时、清零功能。AT89C51单片机片中置有存储器为4K的E2PROM程序，不需要对程序存储器进行外扩，在单片机外侧接入上电复位电路和12MHz晶振电路。LED显示电路选择红色共阳极数码管，通过动态扫描方式显示数据，在段选控制处接限流电阻，在位选控制处利用三极管进行驱动，通过1m/s定时中断服务程序动态扫描显示各个部位。电子时钟的功能时显示按照位次依次显示星期、小时、分钟、秒、十分之一秒、百分之一秒，并且可以通过控制按键切换年月日显示[2]。音乐报时电路的设计需要选取两个不同的HL9300E音乐集成片，便于分别进行定时音乐报时和整点音乐报时。定时音乐报时和整点音乐报时需要接入不同的触发控制端，二者互相切换，进而避免两个音乐集成芯片同步放乐的干扰。在GND与5V电源的AT89C51之间设计加入470uF的电解电容，可在其旁边多并联接几个小的瓷片电容，可改善音质。音乐集成片输出端接扬声器或蜂鸣器，这样可以有效防止因继电器触点吸合而造成的系统复位，从而使由按键清除闹钟定时时间的报时音乐声。

2.2电子时钟的软件设计

把AT89C51内部定时和计数器设置为定时器工作模式是电子秒表和电子时钟的计时基准.时针定时器的中断信号为10m/s，即每经过100次中断，时钟秒位加一，秒位经60次加一后向时位进位，当时间为23时59分59秒时，秒位再加一后变为00时00分00秒。当按键切换为电子秒表功能时，秒针定时器每产生一次中断，十毫秒单元加一，其经过10次加一后，百毫秒单元加一，依次进位可实现最长为9小时59分59秒999毫秒的秒表计时，可达到分辩10m/s的计时精度。

通过K1～K4按键可对时钟加以对时，当第一次按下K1键时，显示数码管第一位闪烁，继续按键时，下一位闪烁。当某一位闪烁时，按下K2按键能够使闪烁位加一。在正常时钟显示方式下，按下K2键可以转换年、月、日的显示。按下K3键能够进入秒表状态，按下K4键能够显示闹钟定时时间[3]。

三、电子时钟的键盘设计

本设计使用单键盘的方式设计，功能较为完备，既能减少对硬盘资源的损耗，又能调节和控制时分秒，使其转换为省电模式。在按键又松开后通过屏蔽数码管显示功能达到省电目的；在按键不松开时能够累加时分秒数字，按键一次累加一分钟；在连续按键两次时，能够调节时针，同样是累加一次为一小时，在达到时间调节目的后，延缓一段时间来判断并确保按下此键，然后对键值和处理程序进行保存。

总结

综上所述，本文设计的电子时钟具有功能齐全、性价比高、电路简单、制作成本低等优点，只要接入单电源即可供电，方便于在办公室和家庭等场所使用。简单的时钟设计对增强电子专业学生的动手能力及独立设计思考能力都会有很大的提高，本片的设计思想可作为市场产品加以推广也可作为电子专业学生设计电子时钟的参考，希望本文对读者有些许帮助。

参考文献

[1]王丹丹，郑宽磊.一种新的基于层次化模式实现的SOC时钟设计方法[J].微电子学与计算机，2011，11（04）：89-93.

[2]陈媛媛.基于无线网络的GPS时钟同步与信息发布系统[J].科学中国人，2014，08（23）：2.

[3]牛国锋，朱苗苗.基于瑞萨微控制器的LED电子时钟设计与实现[J].常熟理工学院学报，2012，02（18）：120-124.

（作者单位：西北师范大学）

作者简介

4.认识时钟,教学设计 篇四

1、创设情境，理解钟表的功能。

（1）你们想看一看那激动人心的场面吗？（多媒体播放北京奥运开幕式视频）（2）你们知道那一刻是什么时间吗？怎样才能知道具体发生在什么时间呢？

2、说一说、看一看、拨一拨、填一填、议一议，引导认识钟面。

（1）说一说：老师昨天留了一个作业让同学们回家观察自己家里的钟表，并且画一个漂亮的钟表，请同学们拿出来，展示一下。请你给大家介绍一下你都画了些什么？

（根据学生对钟面的了解，媒体随机展示学生画的钟面上的时针、分针、数、大格、小格等，引导学生认识钟面，并随机提出下列问题。）

（2）请你在你的钟面上指出哪根是时针、哪根是分针?你是怎样区分时针和分针的？(3)大格和小格指的是哪里呢?你能在钟面上指出来吗? 3填一填，议一议：

（借助多媒体学生自主探索，然后组内交流，全班汇报。）① 钟面上有▁个大格，▁个小格。② 时针走1大格是▁时。

③ 分针走1小格是▁分，走1大格是▁分。④ 时针走1大格，分针正好走▁圈。1时＝▁分

钟面上有12个大格，60个小格。你是知道的?能把你的方法告诉大家吗？ 时针走一大格是1时。分针走一小格是1分，走一大格是5分。你能在用自己的钟表模型拨给大家看吗? 时针走1大格，分针正好走1圈。(电脑演示钟面上分针走一圈时针正好走一大格，请你认真观察。)通过观察大家还发现什么?可以得出一个怎样的结论呢?大家拨一拨自己的钟

(全班动手拨自己的钟面，再次体验1时＝60分。)

3、试一试，尝试记时。（1）认读钟面上的时刻。① 我当小老师。

1.出示一个时钟 显示时间为9时25分。

提问：如果时针指在8和9之间，那你该怎么读呢？（读小数，过了9时整，还没到10时）2.(电脑分别出示五个钟面。)你会看哪一个钟面上的时间？请你当小老师说说你是怎样看的？

记时记录如下：9时 9时零8分 9时20分 9时45分 10时（对学生表示方法的多样性应给与肯定。）

小结：通过认读这几个钟面，我们知道了认读钟面要先看时针再看分针，在认读时刻时还要注意观察时针和分针所指的位置才不会读错时间。如果时针指在两数之间，我们应该读小数。② 猜一猜、认一认

借助本班一位同学一天的作息时间，请同学猜一猜、认一认。（同时多媒体随机演示）早上几时从家出发上学？ 几时上数学课？ 几时做广播体操？ 下午几时课外活动？

③ 联系实际，说一说自己的一天。

刚才我们了解了“xx”同学一天的时间安排，你的一天又是怎样安排的呢？请同桌互向拨一拨、说一说自己的一天是怎样安排的。（2）认识时间的表示法。① 尝试记时。

10时25谁知道在电子表上是怎样显示的？你能用这种方法把它记下来吗？ 10时5分 呢？10:05（注意5前面要写0）你能告诉大家，写的时候需要注意什么吗？

你们能用这种方法把其他几个时间也记下来吗？（全体学生尝试记时。）同学互相批改。② 找朋友

同学们桌子上都有一张表示时间的卡片，如果你卡片上的时间和屏幕上钟面表示的时间是好朋友，就请你举起他的好朋友。设置一个同学找不到朋友的问题情境。

4、拨钟游戏，反馈练习。（1）我拨你认，你拨我认。

同桌进行，一人拨时间另一人认时间，交替进行。(教师巡视)（2）我说你拨，你说我拨。

同桌进行，一人说时间另一人拨时间，交替进行。(教师巡视)

5、课堂小结：

5.微机原理课程设计(电子时钟) 篇五

一：设计背景

电子数字钟的应用十分广泛，通过计时精度很高的石英晶振（也可采用卫星传递的时钟标准信号），采用相应进制的计数器，转化为二进制数，经过译码和显示电路准确地将时间“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来。与传统的机械钟相比，它具有走时准确，显示直观，无机械传动，无需人的经常调整等优点。它广泛用于电子表、车站、码头、广场等公共场所的大型远距离时间显示电子钟。

二：数字钟电路设计思路

1.选用8253计数器2进行1s的定时，其输出OUT1与8259的IRQ0相连，当定时到1s时产生一个中断服务程序进行时、分、秒的计数，并送入相应的存储单元；8255的A口接七段数码管的位选信号，B口接数码管的段选信号。时、分、秒的数值通过对8255的编程可送到七段数码管上显示。2.此程序主要由四部分组成：

第一部分为最主要的部分定义显示界面；

第二部分为利用延时程序，并将调用的二进制表示的时间数转换成ASCII码，并将时间数存入内存区；

第三部分将存在系统内存区的时间数用七段数码管显示出来； 第四部分利用循环程序分别对秒个位、秒十位、分个位、分十位与相应的规定值进行比较，结合延时程序来实现电子钟数字的跳变，从而形成走时准确的电子钟。

该程序实现了准确显示秒和分，读数准确，走时精准。此电子钟能准确的从0时0分0秒走时到23时59分59秒，然后能自动回复到0时0分0秒循环走时。

3.基本工作原理：系统设计的电子时钟主要由显示模块、时钟控制模块和时钟运算模块三大部分组成。以8086微处理器作CPU，用8253做定时器产生时钟频率提供一个频率为10kHz的时钟信号,要求每隔10ms完成一次扫描键盘的工作。在写入控制字与计数初值后，每到10ms定时器就启动工作，即当计数器减到1时，输出端OUT0输出一个CLK周期的低电平，向CPU申请中断，当达到100次时，则输出端OUT1输出1s,向CPU申请中断,由8255控制一个数码管显示,当计数到60s时,则输出端OUT2向CPU申请中断,由另一数码管显示1min,同理由数码管显示1h.CPU处理，使数码管的显示发生变化。

电子时钟的显示格式HH：MM：SS由左到右分别为时、分、秒，并依次对秒、分、小时寄存器的内容加一，六个数码管动态显示时、分、秒的当前值。最大记时23：59：59超过这个时间时分秒位都清零从00：00：00重新开始。8253芯片介绍

8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器，有几种芯片型号，外形引脚及功能都是兼容的，只是工作的最高计数速率有所差异，例如8253（2.6MHz）,8253-5(5MHz)8253内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制 字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计数 器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。

8255芯片介绍 8255特性：

①一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口.②具有24个可编程设置的I/O口,即使3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0~PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I /O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模

8255芯片

8253芯片

式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定.8255引脚功能：

RESET:复位输入线 , CS:芯片选择信号线 , RD:读信号线 , WR:写入信号 , D0～D7:三态双向数据总线 ,PA0～PA7:端口A输入输出线 ,PB0～PB7:端口B输入输出线, PC0～PC7:端口C输入输出线, A0,A1:地址选择线 三：程序流程图

三、电

子

表

原

理

图

：

四：程序代码

D8279 equ 200H C8279 equ 202H C8253 equ 20bH D82530 equ 208H D82531 equ 209H C82590 equ 210H

C82591 equ 211H data segment HOUR

db 00 MINUTE

db 00 SECOND

db 008 STAT

db 00 LED

db 31H,06H,5bH,4fH,66H,6dH,7dH,27H,7fH,6fH,00H,00H DISBUF db 8 dup(0)data ends stack segment stack

dw 100 dup(?)stack ends code segment

assume cs:code,ds:data START:

MOV AX,DATA

MOV DS,AX

CLI

MOV AL,13H

MOV DX,C82590

OUT DX,AL

MOV AL,8

MOV DX,C82591

OUT DX,AL

MOV AL,1

OUT DX,AL

MOV AX,0

MOV ES,AX

LEA AX,INT0

MOV AX,CS

MOV ES:[4*8+2],AX

MOV DX,C8253

MOV AL,36H

OUT DX,AL

MOV DX,D82530

MOV AX,10000

OUT DX,AL

MOV AL,AH

OUT DX,AL

MOV DX,C8253

MOV AL,36H

OUT DX,AL

MOV DX,D82531

MOV AX,100

OUT DX,AL

MOV AL,AH

OUT DX,AL

MOV DX,C8279

MOV AL,00H

OUT DX,AL

MOV AL,34H

OUT DX,AL

MOV AL,0D2H

OUT DX,AL

MOV STAT,0

MOV DX,C82591

MOV AL,0FEH

OUT DX,AL

WAIT1:

MOV DX,C8279

IN AL,DX

MOV AH,AL

AND AL,80H

JNE WAIT1

MOV AL,AH

AND AL,0FH

CMP AL,00H

JE WAIT1

MOV AL,40H

OUT DX,AL CHK: MOV DX,D8279

IN AL,DX

CMP AL,33H

JNE BBB

MOV DX,C82591

MOV AL,0FFH

OUT DX,AL

MOV AL,STAT

INC AL

MOV STAT,AL

CMP AL,1

JNZ AA1

MOV SI,OFFSET DISPBUF

MOV CX,4

MOV AL,00 BB0: MOV [SI],AL

INC SI

LOOP BB0

CALL DISP

JMP CHK AA1: CMP AL,2

JNZ AA2

MOV SI,OFFSET DISPBUF

MOV AL,00

MOV [SI],AL

INC SI

MOV [SI],AL

ADD SI,2

MOV [SI],AL

INC SI

MOV [SI],AL

CALL DISP

JMP CHK AA2: CMP AL,3

JNZ AA3

MOV SI,OFFSET DISPBUF+2

MOV CX,4

MOV AL,00 BB1: MOV [SI],AL

INC SI

LOOP BB1

CALL DISP

JMP CHK AA3: MOV STAT,00

MOV AL,0FEH

MOV DX,C82591

OUT DX,AL

CALL FULLSFM

CALL DISP

JMP CHK BBB: CMP AL,3BH

JE BBB0

JMP CCC BB0: MOV AL,STAT

CMP AL,1

JNZ BBB1

MOV AL,HOUR

ADD AL,1

DAA

MOV HOUR,AL

CALL FULLSH1

CALL DISP

JMP BBB BBB1: MOV AL,STAT

CMP AL,2

JNZ BBB3

MOV AL,MINUTE

ADD AL,1

DAA

MOV MINUTE,AL

CALL FULLFEN

CALL DISP

JMP BBB BBB3:

MOV AL,STAT

CMP AL,3

JZ

BBB4

JMP

DDD BBB4:

MOV AL,SECOND

ADD AL,1

DAA

MOV SECOND,AL

CALL FULLMIAO

CALL DISP

JMP BBB

CCC:

CMP AL,3AH

JE CC0

JMP DDD CC0:

MOV AL,STAT

CMP AL,1

JNZ CCC1

MOV AL,HOUR

SUB AL,1

DAS

MOV AL,HOUR

SUB AL,1

ADD AL,1

DAA

MOV SECOND,AL

CMP AL,60H

JNZ FANHUI

MOV SECOND,0

MOV AL,MINUTE

ADD AL,1

DAA

MOV MINUTE,AL

CMP AL,60H

JNZ FANHUI

MOV MINUTE,0

MOV AL,HOUR

ADD AL,1

DAA

MOV HOUR,AL

CMP AL,24H

JNZ FANHUI

MOV HOUR,0

CALL FULLSFM

CALL DISP

POP SI

POP DI

POP BX

POP AX

IRET FULL

SFM PROC NEAR

LEA DI,DISBUF

LEA BX,LED

LEA SI,SECOND

MOV CX,3 AA4:

MOV AL,[SI]

AND AL,0FH

XLAT

MOV [DI],AL

INC DI

MOV AL,[SI]

PUSH CX

MOV CL,4

SHR AL,CL

AND AL,0FH

XLAT

MOV [DI],AL

INC DI

POP CX

INC SI

LOOP AA4

RET FULL

SFM ENDP FULL

SHI PROC NEAR

LEA SI,DISBUF

MOV AL,0

MOV CX,4 CCC0:

MOV [SI],AL

INC SI

LOOP CCC0

LEA BX,LED

MOV AL,HOUR

AND AL,0FH

XLAT

MOV [SI],AL

XLAT

MOV [SI],AL

MOV AL,HOUR

MOV CL,4

SHR

AL,CL

AND AL,0FH

XLAT

INC

SI

MOV

[SI],AL

RET FULL

SHI ENDP FULL

FEN PROC NEAR

LEA SI,DISBUF

MOV AL,0

MOV [SI],AL

INC SI

MOV [SI],AL

INC SI

LEA BX,LED

MOV

AL,MINUTE

AND AL,0FH

XLAT

MOV

[SI],AL

MOV AL,MINUTE

MOV

CL,4

SHR AL,CL

AND AL,0FH

XLAT

INC SI

MOV

[SI],AL

RET FULL

FEN ENDP FULL

MIAO PROC NEAR

LEA SI,DISBUF

LEA BX,LED

MOV AL,SECOND

AND AL,0FH

XLAT

MOV [SI],AL

MOV AL,SECOND

MOV CL,4

SHR AL,CL

AND AL,0FH

XLAT

INC SI

MOV [SI],AL

MOV AL,0

INC SI

MOV [SI],AL

INC SI

MOV [SI],AL

INC SI

MOV [SI],AL

INC SI

MOV [SI],AL

RET FULL MIAO ENDP DISP

PROC NEAR

MOV CX,8

MOV DX,D8279

LEA SI,DISBUF DISI

MOV AL,[SI]

OUT DX,AL

INC SI

LOOP DISI

RET CODE ENDS

6.电子时钟电子CAD设计报告 篇六

流水灯

内 容 摘 要

《电子线路CAD Protel》是一门实践性要求很高的课程，学生需要通过上机实习和设计环节巩固所学知识，进而综合运用所学知识针对不同的用户需求设计开发，实践是非常重要的教学环节。鉴于目前的设备及我国CAD软件的流通性，本课程以PROTEL软件为主体，介绍其基础知识、设计流程及设计方法等问题。学完本课程应使学生掌握原理图及印刷电路板图的编辑、输出、网表生成、检查、分析及建立新原理图、印刷电路板图库等。通过实习学生可以独立实现电路原理图和印刷电路板的设计,为今后在工作中的实际应用打下较为坚实的基础。

本篇课程设计主要以学习为目的。主要通过对Z80存储器板卡的原理图、PCB电路板的绘制达到学习Protel电子CAD的目的，让我们对电子线路CAD Protel 有感性的认识，然后通过上机操作、实践，加深、理解设计原理,掌握Protel的设计技术：了解并掌握用protel软件绘制简单电路图;掌握用protel软件设计库元件;掌握

一般电子线路PCB图设计。

目录

一、封面……………………………………………………1

二、内容摘要………………………………………………2

三、目录……………………………………………………3

四、原理图设计……………………………………………4

五、功能描述………………………………………………5

六、PCB板的绘制…………………………………………6

七、设计中遇到的问题……………………………………8

八、心得体会………………………………………………9

九、参考文献………………………………………………9

四、原理图设计

4.1、原理图设计步骤：

（1）进入Protel99 SE，创建一个数据库，选择菜单File/New命令，双击框中原理图服务器（Schematic Document）图标，建立原理图设计文档，进入原理图设计界面。

（2）在设计管理器中选择Browse SCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击ADD/Remove按钮，在弹出的窗口中寻找Protel99 SE子目录，在该目录中选择Library＼SCH路径，在元件库列表中选择所需的元件库，Miscellaneous Devices Ddb，Protel Dos库等，单击ADD按钮，即把元件库增加到元件库管理器中。

（3）根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按钮将元件放置在工作平面上，按Space旋转元件位置，再用电器线将个元件连接好同时对元件进行编号、封装和设定。

（4）选择菜单Tool/REC对画好的电路原理图进行电气规则检查。如果有错误，根据错误情况进行改正。

4.2、原理图如下：

五、功能描述

主要功能：

1.C1和C2及Y1组成晶振电路。

2.C3和按键S4及电阻R12构成复位电路。

3.R1到R8给8个LED供电，当P1口的某个角为低电平时，与之对应的LED灯就会亮。4.P1口做为AT89C51的输出口。

六、PCB板的绘制

利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表。当然，有些特殊情况下，如电路板比较简单，已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计，直接进入PCB设计系统，在PCB设计系统中，可以直接取用零件封装，人工生成网络表。

手工更改网络表 将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等。6.1、PCB板的绘制一般步骤：

（1）选择菜单File/New命令，双击框中PCB设计服务器（PCB Document）图标，建立PCB设计文档，进入PCB设计界面。（2）选择菜单Design/Add/Remove Library，在“添加/删除元件库” 对话框中选取所有元件所对应的元件封装库，PCB Footprint。

（3）布线规则是设置布线的各个规范：通过Design—Rules进行设置安全间距、走线层面和方向、过孔形状、走线线宽等a.双面板制作b.VCC和GND线宽为30mil,c.其它走线宽度为15mil。d.过孔为外径30mil，内径为25mil（4）选择菜单Design/Load Nets，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表.net文件，如果没有错误，单击Execute，也可在Sch原理图菜单

Design—Update Pcb进行，如果出现错误提示，必须更改错误。（5）调整元件封装，合理布局。Protel99 SE既可以进行自动布线也可以进行手工布线，但是一般要手工布线，那样才能符合特定要求以及避免一些电器规则出错

（6）最后做一次电器规则检查Tools工具—DEC 如果有错误则必须更改好，直到最终的PCB板完整做好。6.2、PCB板图

七、设计中遇到的问题

本次课程设计中，遇到最难处理的问题是制作PCB板原理图的最后阶段，不能很好处理布线问题，总是出现绿点。

八、心得体会

为期一个星期的课程设计，我认真仔细地设计电路原理图，期间遇到一些问题，在自己查资料和同学的帮助下，都很好的解决了。这次课程设计让我对DXP等软件地使用更加熟悉了，也进一步加强我的动手能力。通过这次课程设计，我意识到了在制作PCB板的步骤过程中，我还有很多东西不够扎实，以后还有必要很好地去学习这方面的缺欠。

九、参考文献

7.高精度时钟芯片的设计应用 篇七

1 SD2405特性

SD2405是SD2400系列高精度时钟芯片的一种型号。这款芯片用16脚的DIP封装, 采用标准I2C总线接口, 具有低功耗, 可以年、月、日、星期、时、分、秒的BCD码输入/输出, 可通过独立的地址访问各时间寄存器, 有闰年自动调整功能 (从2000年~2099年) , 可选择12/24小时制式, 时钟报警功能, 可选择从INT脚输出中断信号, 可以输出周期性频率方波脉冲, 内置时钟精度数字调整功能, 具备内部电源自动切换功能等特性。

2 SD2405AL芯片内部结构

芯片内部结构

3 SD2405的应用

SD2405的应用主要是涉及硬件设计和软件设计两个方面。在硬件设计上, 如果使用查询的方法采集时钟信息, 单片机需要预留两个I/O口, 给标准的I2C接口通信使用就可以;如果用中断的方法采集时钟信息, 单片机还需要提供一个中断口连接到SD2405的INT引脚。软件设计上主要是根据I2C的通信时序读取SD2405数据及对其寄存器进行设置同时根据INT引脚提供的频率信号, 进行精确计时。

下面以SD2405API为例, 重点介绍在软件设计上对时钟芯片的时钟信息采集的使用到的两种方法。

3.1 采用查询的方法读取时钟信息

查询的方法主要是通过I2C标准总线, 定时的读取SD2405API内部的年、月、日、时、分、秒等信息。然后通过单片机定时刷新系统的时钟信息显示页面。这种采集数据的方法好处是不需要占用单片机的中断资源, 而且在软件编写上比较方便。缺点是实时性不高。

3.2 采用外部中断的方法读取时钟信息

SD2405AP有3种不同的中断输出方式, 硬件电路上通过其INT引脚连接到MCU的硬件中断引脚可以实现报警中断, 频率中断和倒计时中断。

单片机通过I2C标准总线配置SD2405AP控制寄存器CTR2 (10H) 中的位INTAE、INTFE、INTDE位来分别使能报警中断, 频率中断和倒计时中断。

报警中断:如果INTAE=1, 则允许报警中断, 通过配置寄存器 (07H~0EH) 控制发生报警的时间。

频率中断:如果INTFE=1, 则允许频率中断, INTFE=0时频率中断被禁止.当设置INTS1=1、INTS0=0时, 即允许频率中断从INT脚输出。频率中断没有标志位。INT脚输出频率中断由控制寄存器CTR3中的FS3、FS2、FS1、FS0位来选择确定。周期性频率中断输出:从32 768Hz~1/16Hz……1秒共十五种方波脉冲输出。

倒计时中断:与倒计时中断相关的寄存器是8位的倒数定时器, 当控制CTR2中的位INTDE=1时倒计时中断被允许。倒数定时器的频率源由控制CTR2中的位TDS1、TDS0来选定。利用自动重置的8位倒计时定时器, 可选的4 096HZ、64HZ、1HZ、1/60HZ这4种时钟源。

通过外部中断的方法采集时钟数据的好处是软件系统上时钟的实时性非常高, 而且可以用外部中断来作为软件系统的参考时钟用于计时等。缺点是需要占用一定的软件系统中断资源。

4 结语

8.时钟设计研究论文 篇八

讨论了星际激光通信中脉冲位置调制技术中的时钟同步方案。脉冲宽度调制方案旨在实现信噪比约束下的最大数据传输速率。时钟同步是脉冲宽度调制的核心技术，利用统计鉴相机制实现调制和解调端的时钟同步。本文在深入分析激光通讯时钟同步方案的基础上，建立了时钟抖动的数学模型，并在此基础上分析了数据传输速率与时钟同步的权衡关系，对激光通讯系统设计具有一定的指导意义。

关键词：

PPM； 激光通讯； 数据传输； 时钟同步

中图分类号： TN201 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.10055630.2016.01.017

Clock synchronization technology on interstellar high

speed laser communication

ZHANG Bin

（Changchun Institute of Optics，Fine Mechanics and Physics，Chinese Academy of

Sciences， Changchun 130033， China）

Abstract：

Clock synchronization technology of pulse position modulation（PPM） modulation is discuss in this paper. The main target of PPM modulation scheme is to gain the fastest data transition speed. Clock synchronization plays an important role in the PPM modulation scheme. Statistic phase detection technology is used in the clock synchronization to achieve the timing requirement between modulation and demodulation. The theory model about clock jitter is provided， and its influence with PPM modulation parameters is discussed. The relationship between clock synchronization and data stream timing requirement is provided. The analytical results have some guidance which is significant to the interstellar high speed laser design.

Keywords： PPM； laser communication； data transition； clock synchronization

引 言

激光通信与射频通信相比，激光通信在2.76 AU或更远的通信距离的高数据率信息传输的应用上具有很大的潜力[1]。在相同的通讯速率下，激光通讯设备质量更轻，有利于建立有效载荷的成本。 假设传输距离为2.67 AU，码速率要求为1 Gbit/s时，RF设备的质量需为100～175 kg，而光学终端则为42 kg。于此同时采用光通信的设备所需功耗明显比射频设备更低。因而激光通讯技术成为发达国家研究的热点之一。

欧空局针对激光通讯技术的SILEX计划是启动较早的卫星间激光通讯链路科研项目[2]。实验装置由两个激光通信终端组成，终端之一搭载在法国地面观测卫星SPOT4（低轨卫星）上，另一个终端搭载在欧空局的通信卫星ARTEMS（地球同步轨道卫星）上。SILEX计划的目的是完成在轨激光通信试验，以及执行一项由SPOT4卫星的地球观测数据至ARTEMS卫星的基本传输任务，再将此数据由ARTEMS卫星的Ka波段馈路传播至地面站。

日本高级无线通信组织NeLS研究中心也积极致力于激光通讯技术的研究，其激光通讯研究项目的目标是开发全球多媒体移动卫星通信服务，使掌上设备的通信速率达到2 Mbit/s[3]。NeLS研究中心设计了具有完整激光通信发射机，该设备将测量到的任务数据存储在任务处理器的存储器里，并利用X波段发射机并通过星载处理器向外传输，通过改装后的通信异频雷达收发机传回地面站。该设备已经成功搭载于SmartSat1a卫星上，并实现了速率为2.488 Mbit/s的光信号卫星地面站数据通讯实验。

OICETS是日本空间探测局研制的星际间通信工程测试卫星[45]，工作于轨道高度610 km、倾角97.8°的近地太阳同步轨道。2005年12月9日，首次成功建立了OICETS与ARTEMIS卫星之间的双向激光通信链接。从2005年12月开始，在为期6个月的时间内成功地进行了星间激光通信演示验证试验，试验次数超过100次。试验中，对捕获程序、跟踪性能和误码率进行了测试与统计，结果表明捕获概率超过90%，误码率小于10-6。2006年3月底，利用日本NICT光学地面站进行了星地之间的激光通信试验，并于3月28日地面站首次接收到了下行数据，数据误码率为10-5。在试验期间，多次重复并成功建立起光学链路。

美国NASA研究中心启动火星激光通信演示验证（MLCD）项目[6]，旨在距离变化范围在0.7～2.4太空单位，MLCD系统将以1～30 Mbit/s的速率从火星MTO轨道发送实验数据和遥感数据，并从地球向火星将以1～75 bit/s的低速率传送数据。光学链接演示验证设备已经于2010年8月成功到达火星后持续运作一年，成功建立数据链路。

激光通信最基本的核心技术是脉冲位置调制（PPM）技术，PPM技术能够获取能量峰均差较大的激光。时钟同步技术又是脉冲调制技术的核心，用以实现发射机与接收机的时钟的精确对准。本文首先讨论了采用脉冲宽度调制（PPM）情况下的时钟同步方案，推导了该方案下相位噪声与带宽的定量关系，并进一步讨论了时钟同步需求与传输速率的权衡关系。运用该理论以火星激光通信为例讨论了时钟同步方案的设计，为激光通讯技术研究提供一定指导意义。

1 激光通讯中时钟同步方案

脉冲位置调制方式可以有效将单位时间的平均激光功率降低为峰值功率的1/M，从而提高激光光源的使用寿命。引入数据重复虽然将编码长度降低为原来的1/P，但是经过数据处理可以通过将重复的单位数据时隙相加，从而等效的数据光功率变为原来的P倍。如果激光光源的平均功率为λs，则等效峰值脉冲激光功率为M*P*λs，如果背景杂光功率为λb，则等效的信噪比比起其他的调制方式来说提高了M*P倍。这样即便在白天，背景杂光功率很强的情况下，也能很好地完成数据传输。

激光通讯时钟同步方案如图1所示，在激光通信中采用插入同步帧的方式进行同步，传输协议分为数据帧和同步帧，每S帧插入一个同步帧，数据帧和同步帧都由M个时隙组成，每个时隙占有D个时钟周期。每个数据采用重复P次的编码方案，单位数据时隙长度为N。

同步帧主要用于完成高速时钟恢复，同步帧的插入利用了统计鉴相机制可以有效的实现高速的数据传输。在某个时隙位置插入同步光脉冲，如果时钟不同步引发时隙的偏移，则会使得同步光脉冲偏移到邻近的时隙中，通过对同步时隙以及前后一个时隙的光子计数，可以定量的得到同步脉冲的偏移量；对一定积分时间的多个同步帧进行统计，可以得到准确的同步脉冲偏移量，用这个同步脉冲偏移量作为锁相环路的鉴相器件，可以采用锁相技术得到准确的时钟同步。

采用脉冲宽度调制的激光通信方案中的多个系统参数需要权衡数据传输速度与同步需求之间的矛盾，例如帧时隙长度M增加，可以提高单位时间的编码长度，但是也会减少同步光脉冲的长度从而增加了统计鉴相机制所带来的相位噪声，进而增加了脉冲的抖动。建立准确的时钟抖动计算模型，并准确的表达出各种系统参数与同步需求的关系对于激光通讯系统设计至关重要。

2 激光通信的时钟抖动数学模型

激光通信时钟恢复电路主要有光子计数器、统计鉴相器、数字滤波器以及压控振荡器，其系统框图如图2所示。其中光子计数器由高灵敏度雪崩二极管阵列组成，可以测量出单位时隙的光子数量。统计鉴相器通过统计一定积分时间内的同步帧中同步时隙与其前后时隙的光子计数的比来计算相位偏差。数字滤波器可以提高锁相环路的时域锁相性能，减少相位锁定的时间和提高锁相精度。压控振荡器用于产生用以与输入光脉冲序列相比较的参考时钟序列，鉴相器得到相位偏差可以调节压控振荡器输出的参考时钟序列的相位从而实现精确的锁相功能。 时钟恢复电路的时钟抖动与三部分噪声源有关，第一部分是由光子计数器带来的相位噪声，第二部分是由鉴相器统计误差带来的相位噪声，第三部分是由压控振荡器带来的相位噪声。可以根据近似的线性传递函数模型计算输出总的相位噪声。

式中：G（f）为开环传递函数，它是鉴相器、环路滤波器与压控振荡器传递函数的乘积，是2型传递函数，具有零点ωz和极点ωp。下面分析各个噪声源的相位噪声谱从而推导时钟抖动与各种系统参数之间的关系。

2.1 光子计数器的相位噪声

盖革雪崩二级管是一类工作于盖革模式的雪崩光电二级管，其工作电压在击穿电压之上可实现单光子的灵敏检测。在弱光背景条件下，光子事件可以认为服从泊松分布，认为光子计数过程和暗计数过程分别服从λ的泊松过程，其中λ为单位时间的平均光子数。在激光通信过程假设从0时刻开始光子脉冲，λ=M*λs，则光子数目达到k的时刻t符合Γ分布，其方差可以表示为kλ2。 如果光脉冲的抖动时间T0定义为光子计数达到λ*T0/2的时刻，其方差（rms）可以表示为：

采用了火星激光通信演示项目中的一些基本参数，可以绘制时钟同步与传输速率关系曲线，如图3所示。图中实线为使用这些参数做出了时钟抖动约束曲线，虚线为信噪比所约束的最高传输速率。从图中可以看到1/S，M，τ三种参数越小越有利于数据传输，即插入更多的同步帧，选择更长的编码时隙，选择更长的鉴相器积分时间等。而A和Ntel两个参数越大约有利于数据的传输，即更低的压控振荡器相位噪声和采用少数量的望远镜阵列。但是考虑到编码传输速率以及制造成本等要求，很多参数需要进一步进行权衡：

（1） 增加M和1/S，从传输速率的公式R，增加插入同步信号的频率会减少数据编码传输速率。

（2） 增加τ，若积分时间超过一定的限度则必须考虑采样对时钟恢复电路的影响，因为这时系统不能看成连续系统而需要考虑离散采样对系统稳定性的影响。

（3） 增加Ntel，意味着将大口径望远镜换成多个小口径望远镜阵列，即可以减轻制造成本，因此实际数据传输速率的提高，会影响时钟抖动和极限传输速率。

因而激光通讯脉冲调制技术需要协调多方面的设计要求，达到数据传输速率、时钟同步需求的最优设计。

4 结 论

本文建立了激光通讯脉冲调制方案中时钟抖动的详细数据模型，以美国火星实验计划的相关数据为依据讨论了激光通信的技术难点，协调数据传输速率和激光通信的脉冲抖动的矛盾，推导了传输速率和时钟同步对PPM调制参数的约束关系，并在此基础上分析了数据传输速率与时钟同步的权衡关系。

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