基于AT89S52數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作

王少炯（株洲市工業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，湖南 株洲 412008）

基于AT89S52數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與制作

王少炯
（株洲市工業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，湖南 株洲 412008）

采用純數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)制作數(shù)字鐘電路較復(fù)雜，而單片機(jī)數(shù)字鐘只用了較簡(jiǎn)單的硬件，通過編寫C程序可實(shí)現(xiàn)完善的功能。

數(shù)字鐘;AT89S52;C程序、

0 前言

在以前很多雜志上都介紹了數(shù)字鐘的制作，其電路或者較為復(fù)雜，或者所選的單片機(jī)很多編程器不支持，不便于初學(xué)者自制。本文設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘具有電路簡(jiǎn)單、成本低（全部元件近30元）、元件易購(gòu)、功能全、走時(shí)精度高的特點(diǎn)，很適合萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)板自制。

1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

（1）元件清單：

（2）電路原理圖如圖1。

圖1 電路原理圖

本數(shù)字?jǐn)?shù)字鐘采用ATMEL公司的AT89S52為主芯片。

AT89S52為40腳雙列直插封裝的單片機(jī)，與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容，8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，1000次擦寫周期，32個(gè)可編程I/O口線，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，八個(gè)中斷源，支持ISP，是單片機(jī)初學(xué)者首選芯片。

為了簡(jiǎn)化電路安裝，數(shù)碼管分別采用1位（顯示星期，也可以采用2位代替），2位（顯示時(shí)、分、月、日），4位（顯示年）共陽(yáng)極數(shù)碼管，引腳功能見圖，需要注意的是，不同廠家的數(shù)碼管的引腳可能不同，可用萬(wàn)用表或電池進(jìn)行測(cè)試。

圖2 數(shù)碼管底視圖

驅(qū)動(dòng)三極管采用1N5401，也可采用2SC1015等小功率PNP型三極管，但要注意腳位。

功能按鈕采用微動(dòng)開關(guān)，S1為位選擇，接于P3.2口, S2為增1，接于P3.3口，S3為減1，接于P3.4口。按一次S1按鈕，分位閃爍，再按一次，依次為時(shí)、星期、日、月、年位閃爍，此時(shí)，按S2，或S3按鈕，選定位加一或減一，達(dá)到調(diào)整時(shí)鐘的目的。在年位閃爍時(shí)，再按一次S1，返回正常計(jì)時(shí)狀態(tài)。由于P3口內(nèi)有上拉電阻，所以外部無需上拉電阻。

復(fù)位電路，只要求持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期，R*C＞2us，即可對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。S4為復(fù)位按鈕，可對(duì)數(shù)字鐘進(jìn)行初始化復(fù)位。

AT89S52 40腳接+5V，20腳接地，31腳為EA/VPP，訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。由于該數(shù)字鐘的程序、數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在AT89S52內(nèi)部，所以31腳應(yīng)接+5V。

18、19腳外接晶體振蕩器，本電路采用12M晶振。

P0口分別接數(shù)碼管a、b、c、d、e、f、g，從P0口輸出數(shù)碼。

P1口接年、月、日數(shù)碼管陽(yáng)極，P2口接時(shí)、分、星期數(shù)碼管陽(yáng)極，P3.0口接秒指示燈，當(dāng)其為低電平時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，反之熄滅，用以指示秒。

在設(shè)計(jì)數(shù)字鐘過程中，為了調(diào)試方便，增加了ISP插座，本人使用的是偉納ME300B編程器，該編程器使用10針I(yè)SP接口。對(duì)于其它編程器，只要將插針與AT89S52的6、7、8、9、+5v、地對(duì)應(yīng)連接即可。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

（1）軟件流程圖如圖3。源程序見附件。（2）軟件采用C語(yǔ)言編寫，原理如下：

圖3 軟件流程圖

1）進(jìn)行按鍵掃描中，應(yīng)去抖，再保存于變量中，確保按鍵操作的精度和可靠性。由于要對(duì)多個(gè)時(shí)間變量進(jìn)行操作，設(shè)置了位選擇功能，每按一次選擇按鈕，位選擇變量加1，在后面的數(shù)碼管掃描程序中，可根據(jù)位選擇變量的值，就可對(duì)各個(gè)時(shí)間變量進(jìn)行調(diào)整。在按鍵掃描過程中要先關(guān)中斷，操作完后再開中斷; 2）定時(shí)器0，用于動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管，其定時(shí)時(shí)間不能太大，否則數(shù)碼管會(huì)閃爍。同時(shí)在掃描過程中，要根據(jù)位選擇變量的值確定哪位數(shù)碼管閃爍，為0時(shí)不閃爍，工作于正常計(jì)時(shí)狀態(tài); 3）定時(shí)器1， 1/100秒觸發(fā)一次，100次秒變量加1，60秒后分變量加1，60分后時(shí)變量加1，24時(shí)后日變量、周變量加1，根據(jù)月份，日變量滿28，30，31后月變量加1，月變量滿12后年變量加1。

3 注意事項(xiàng)：

（1）定時(shí)器初值如采用65536-10000=55536（十進(jìn)制）轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制為D8F0，會(huì)出現(xiàn)走時(shí)不準(zhǔn)確，本人采用KEIL進(jìn)行仿真，確定賦值為D912時(shí)，走時(shí)最精確。

（2）本電路簡(jiǎn)單，可用萬(wàn)能板搭接，連接導(dǎo)線用漆包線。

（3）組裝前先確定數(shù)碼管、單片機(jī)芯片的位置，統(tǒng)籌布局，做到美觀、合理，本人采用已壞的數(shù)字鐘外殼，制作成數(shù)字鐘見圖5，圖5。敷銅板面見圖圖6。

圖4

圖5

圖6

4 功能擴(kuò)展

（1）在此基礎(chǔ)上，再加入SD18B20,修改程序，可顯示當(dāng)前溫度。

（2）在電源電路中接入6V蓄電池，保證停電也能正常工作，且能自動(dòng)對(duì)電池充電。

（3）此電路中未加入農(nóng)歷功能，有興趣的讀者可在此基礎(chǔ)上添加，如I/O口不夠，可采用移位寄存器芯片74HC595進(jìn)行擴(kuò)展。

（4）若數(shù)字鐘的走時(shí)精度不高，可更換5PPM精度較高的32768晶體振蕩器。