普通單片機電子時鐘的設計

（江西信息應用職業技術學院，江西 南昌 330043）

1.引言

如今，高精度的計時工具大多數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，因此走時精度高，穩定性好，使用方便，不需要經常調校，數字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替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，秒顯示時間的功能，還可以進行校對，片靈活性好。

本文主要介紹用單片機內部的定時/計數器來實現電子時鐘的方法，本設計由單片機AT89S51芯片和LED數碼管為核心，輔以必要的電路，構成了一個單片機電子時鐘。

2.設計方案

2.1 數字時鐘方案

數字時鐘是本設計的最主要的部分。本方案完全用軟件實現數字時鐘。原理為：在單片機內部存儲器設三個字節分別存放時鐘的時、分、秒信息。利用定時器與軟件結合實現1秒定時中斷，每產生一次中斷，存儲器內相應的秒值加1；若秒值達到60，則將其清零，并將相應的分字節值加1；若分值達到60，則清零分字節，并將時字節值加1；若時值達到24，則將十字節清零。該方案具有硬件電路簡單的特點。由于是軟件實現，當單片機不上電，程序不執行時，時鐘將不工作。

2.2 數碼管顯示方案

動態顯示。所謂動態顯示就是一位一位的輪流點亮各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導通電流有關，也與點亮時間和間隔時間的比例有關。調整參數可以實現較高穩定度的顯示。動態顯示節省了I/O口，降低了能耗。

3.系統設計

3.1 總體設計：系統說明及設計框圖

如圖1所示，利用單片機（AT89S51）制作簡易電子時鐘，由六個LED數碼管分別顯示小時十位、小時個位、分鐘十位、分鐘個位、秒鐘十位、秒鐘個位。6個PNP管（9012）分別控制六個數碼管的亮滅，一個按鍵用于時間調整。

圖1 設計框圖

3.2 模塊設計

如圖2所示，從外部引入4.5V的直流電，為單片機、位選電路提供電源。

圖2 電源部分

位選電路如圖3所示，復位電路二極管，電解電容，瓷片電容，10K的電阻以及按鍵S1構成，S1接芯片的相應引腳RST，當開關按下時引腳RST為高電平1，斷開時引腳為低電平0。

三極管的集電極接數碼管的公共端，當P2口對應的引腳輸出高電平時三極管導通，對應的數碼管顯示數據。這樣，在同一時刻，6位LED中只有選通的那1位顯示出字符，而其他5位則是熄滅的。同樣，在下一時刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態，而其他個位的位選線處于關閉狀態，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時刻，只有選通位顯示出相應的字符，而其他各位則是熄滅的。如此循環下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現的，而在同一時刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，每位顯示間隔足夠短，可以造成多位同時亮的假象，達到同時顯示的效果。

圖4為數碼管的連接電路，每位的段碼線分別與1個8位的鎖存器輸出相連，由AT89S51。

4.軟件設計

4.1 程序流程圖

軟件流程圖如圖5所示。

4.2 源程序

5.設計總結

本設計能夠很準確的走時，并能夠通過硬件對時鐘進行時間調整。

功能介紹：

（1）顯示XX：XX：XX時間

（2）時間可調：調整鍵（S2）按下時間小于1秒（t<1s），關閉顯示（省電）。調整鍵（S2）按下（t>0.5s）分鐘位閃亮，此時按下S2鍵（t<0.5s）該個位數值加1，當加到9時，再按下S2鍵則該個位顯示0，分鐘十位加1。繼續按下調整鍵（S2）（t>0.5s）時鐘位閃亮，此時按下S2鍵（t<0.5s）該個位數值加1，當加到9時再按下加S2鍵則該個位顯示0，時鐘十位加1。繼續按下調整鍵（S2）（t>0.5s），返回到正常顯示狀態。

（3）調試要點：檢查裝置無誤后插上AT89S51并燒寫程序，觀察電路是否能協同工作。最后燒寫工作程序，根據顯示現象調試程序直至成功。上電運行時，數碼管開始顯示00：00：00，時鐘開始走時。

（4）在此設計過程中，改善了自己的創新思維，提高了自己的實際操作能力，了解了團結協作的可貴之處。

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