一、研究意义与应用现状

随着科技的快速发展与生活水平的提高，人们对事物的功能性要求越来越高，传统的时钟已不能满足人们的需求，电子数字钟这时应运而生。电子时钟采用全电子结构，利用电子电路或软件程序提供时间，精确度大大地提高，同时体积也大大减小，而且利用数字显示代替指针，更加的直观，同时具备日期，闹钟和温度显示等功能[1]。随着功能的增加，相应的硬件电路会变得复杂，但我们可以利用软件编程尽量使得硬件电路简单稳定，减小电磁波和外界环境的干扰，同时软件编程可以使计时更加的准确。比起传统的机械时钟，数字钟寿命更长，更加适应现代人的生活需求。数字时钟已广泛应用于个人家庭，车站，码头，办公室等场所，成为人们生活必不可少的一部分[2]。钟表的数字化给人们带来极大的方便，而且也扩展的钟表原先的功能。电子时钟也融入到汽车、手机、冰箱和空调等设备中，让这些设备也具有了定时闹铃，显示时间，温度等更多人性化的功能。诸如自动洗衣机，定时自动报警，智能微波炉，空调的定时开关，等等。这些都是基于电子时钟而来的。因此，对于电子时钟的设计与拓展应用，是很有意义的[3][4]。

二、基本组成及工作原理

多功能电子时钟通常是指以单片机为核心的数字计时电路，利用液晶屏完成时、分、秒计数显示，且通过按键可实现定时、校时和设置闹铃等功能切换与调节[5]。它与传统的机械钟和半机械钟相比，显示更加直观，其功能更加丰富，且功耗小，寿命更加长[6]。

图 1数字钟原理框图

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用[7]。时钟电路在计算机系统中有着非常重要的作用，是保障系统正常工作的基础。在一个单片机系统中，时钟的存在具有两方面的含义：一方面是保障系统正常工作的基准震荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；另一方面是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常用软件编程或专门是时钟芯片两种方法实现[8]。

单一的计时功能，只要晶振模块就能完成，通过译码器、LCD显示就能完成对时间的显示。晶振的原理，简单的说就是利用石英振荡器和分频器产生时基信号，每次记为一个”秒信号”，每60秒，产生一次进位，为一次”分信号”，每60分则产生一次”时信号”进位，以24时为一循环。随着专用时钟芯片的出现，这种复杂的电路结构被集成在了一小块芯片上[9]。以DS1302为例，它是由美国DALLAS公司生产的专用时钟芯片，是DS1202的升级产品，也是目前市场上较为常用的时钟芯片。由于其具有体积小、功耗低、内含带有RAM的实时电路和闰年自动调节等优点，所以该设备被广泛用于智能化仪器仪表中[10]。

图 2 DS1302引脚图

RST是复位/片选线，RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。