基于AT89S52數字鐘的設計與制作

王少炯

摘 要：采用純數字集成電路設計制作數字鐘電路較復雜，而單片機數字鐘只用了較簡單的硬件，通過編寫C程序可實現完善的功能。

關鍵詞：數字鐘；AT89S52；C程序、

0 前言

在以前很多雜志上都介紹了數字鐘的制作，其電路或者較為復雜，或者所選的單片機很多編程器不支持，不便于初學者自制。本文設計的數字鐘具有電路簡單、成本低（全部元件近30元）、元件易購、功能全、走時精度高的特點，很適合萬能實驗板自制。

1 硬件系統設計：

（1）元件清單：

（2）電路原理圖如圖1。

本數字數字鐘采用ATMEL公司的AT89S52為主芯片。

AT89S52為40腳雙列直插封裝的單片機，與MCS-51單片機產品兼容，8K字節在系統可編程Flash存儲器，1000次擦寫周期，32個可編程I/O口線，三個16位定時器/計數器，八個中斷源，支持ISP，是單片機初學者首選芯片。

為了簡化電路安裝，數碼管分別采用1位（顯示星期，也可以采用2位代替），2位（顯示時、分、月、日），4位（顯示年）共陽極數碼管，引腳功能見圖，需要注意的是，不同廠家的數碼管的引腳可能不同，可用萬用表或電池進行測試。

驅動三極管采用1N5401，也可采用2SC1015等小功率PNP型三極管，但要注意腳位。

功能按鈕采用微動開關，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、星期、日、月、年位閃爍，此時，按S2，或S3按鈕，選定位加一或減一，達到調整時鐘的目的。在年位閃爍時，再按一次S1，返回正常計時狀態。由于P3口內有上拉電阻，所以外部無需上拉電阻。

復位電路，只要求持續2個機器周期，R*C>2us，即可對單片機進行復位。S4為復位按鈕，可對數字鐘進行初始化復位。

AT89S52 40腳接+5V，20腳接地，31腳為EA/VPP，訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執行內部程序指令，EA應該接VCC。由于該數字鐘的程序、數據都存儲在AT89S52內部，所以31腳應接+5V。

18、19腳外接晶體振蕩器，本電路采用12M晶振。

P0口分別接數碼管a、b、c、d、e、f、g，從P0口輸出數碼。

P1口接年、月、日數碼管陽極，P2口接時、分、星期數碼管陽極，P3.0口接秒指示燈，當其為低電平時，發光二極管發光，反之熄滅，用以指示秒。

在設計數字鐘過程中，為了調試方便，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ISP接口。對于其它編程器，只要將插針與AT89S52的6、7、8、9、+5v、地對應連接即可。

2 軟件系統設計：

（1）軟件流程圖如圖3。源程序見附件。

（2）軟件采用C語言編寫，原理如下：

1）進行按鍵掃描中，應去抖，再保存于變量中，確保按鍵操作的精度和可靠性。由于要對多個時間變量進行操作，設置了位選擇功能，每按一次選擇按鈕，位選擇變量加1，在后面的數碼管掃描程序中，可根據位選擇變量的值，就可對各個時間變量進行調整。在按鍵掃描過程中要先關中斷，操作完后再開中斷； 2）定時器0，用于動態掃描數碼管，其定時時間不能太大，否則數碼管會閃爍。同時在掃描過程中，要根據位選擇變量的值確定哪位數碼管閃爍，為0時不閃爍，工作于正常計時狀態； 3）定時器1， 1/100秒觸發一次，100次秒變量加1，60秒后分變量加1，60分后時變量加1，24時后日變量、周變量加1，根據月份，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：

（1）定時器初值如采用65536-10000=55536（十進制）轉化為十六進制為D8F0，會出現走時不準確，本人采用KEIL進行仿真，確定賦值為D912時，走時最精確。

（2）本電路簡單，可用萬能板搭接，連接導線用漆包線。

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

4 功能擴展

（1）在此基礎上，再加入SD18B20，修改程序，可顯示當前溫度。

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

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

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