基于單片機的雙色無表針鐘表

要：本文主要分析了以STC89C51單片機為控制核心雙色無表針鐘表，該設計通過采用74LS154擴展I/O口進行控制鐘表的顯示，并采用雙色LED燈進行小時、分鐘分別顯示。

關鍵詞：單片機；無表針鐘表；譯碼器

1、引言

在日常生活中，數字鐘很常見，而且應用十分廣泛。以往的數字鐘用數字電路制作和控制。而單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強，以及靈活性、可靠性好和很高的性價比等這些特點在做鐘表方面更有優勢。基于人們對于個性化和耗電低等方面的需求，本設計的鐘表以STC89C51單片機為控制核心，采用74LS154（4—16線譯碼器）擴展I/O口以控制鐘表的顯示，并采用雙色LED燈進行小時分鐘顯示：12個紅色LED燈表示小時，12個綠色LED燈表示分鐘，每隔5分鐘變化一次。同一時刻僅有兩個LED燈亮，更富有個性、更節能、更易識別。（對于普通的用戶鐘表誤差在5分鐘完全可以接受，所以這樣的設計還是用一定使用性的）

2、主體結構模塊

本設計分為核心控制、顯示控制和時間調整三大模塊，主體結構如圖1所示：

圖1 主體結構模塊

3、硬件電路設計

3.1 主控電路

主控電路由STC89C51單片機控制，74LS154(4—16線譯碼器)進行I/O擴展，采用12MHz晶振。STC89C51有P0、P1、P2和P3四組I/O口線，每組8個端口，本設計采用P1、P2和P3三組線，P1.0～P1.3口與74LS154輸入口相連，74LS154（0～11）輸入口各自與一個紅色LED燈相連，控制小時顯示，P2.0~P2.3口與74LS154輸入口相連，74LS154（0～11）輸入口各自與一個綠色LED燈相連，控制分鐘顯示。在程序的控制下實現同一時間僅有兩個燈亮的雙色無表針鐘表，其中紅色表示小時，綠色表示分鐘，例如，當1:10時，1處紅色LED燈亮，2處綠色LED燈亮。

3.2驅動與LED顯示電路

用74LS154（2個）24個端口控制24只LED發光二極管的亮滅，當端口輸出低電平時，LED燈亮，反之，LED燈滅。用直流5V電源給STC89C51和24只LED燈供電，通過程序控制各個LED燈的亮滅，從而實現時間的顯示。

3.3電源部分

方案a：

為獲得足夠大的電流，采用兩片7809將電壓穩壓至9V后給直流電機供電，然后采用一片7805將電壓穩至5V，給單片機系統和其他芯片供電。

方案b：

9V的干電池經過7805轉出5V

此處由于方案a電路連線較為復雜，而方案b線路簡單而有穩定，故選擇了方案b。

4、軟件設計

STC89C51的T0工作在定時狀態，P1口控制小時顯示，P2口控制分鐘顯示，T0每次定時60ms，循環5000次，即定時5min，P2口輸出值加1，分鐘顯示跳一格（與此同時P0.0輸出1驅動蜂鳴器發聲），P2口送入0，重新開始循環。當小時顯示12格時（12小時），P1口送入0，重新開始循環。INT0、INT1中斷分別用于小時、分鐘調整，發出中斷請求后，每給一個脈沖對應的小時和分鐘跳一格，直到指定的時間。

5、總結

本設計是基于單片機的雙色無表針鐘表，實際測試表明此鐘表適合在廣場等地方粗略指示時間，設計符合實際應用要求。另外，同一時間近保持兩個LED燈亮，耗電極低，更節能，更適于提倡低碳世界的今天，而且雙色顯示更易辨認。

參考文獻：

[1]C語言程序設計教程．譚浩強．清華大學出版社．2001

[2]單片機原理及其接口技術.胡漢才．清華大學出版社．2004

[3]開關電源設計，蘇厚和．電子工業出版社．2001