基于51單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的逐步發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的需求日益增長(zhǎng)，根據(jù)實(shí)際需求，本文開(kāi)發(fā)了一種基于STC89C51單片機(jī)的電子表，它由51單片機(jī)，數(shù)字燈，LED燈等部件組成，可以顯示時(shí)鐘，切換顯示12小時(shí)/24小時(shí)，并且可以靈活地實(shí)現(xiàn)增加小時(shí)，增加分鐘和復(fù)位秒數(shù)的功能，這種設(shè)計(jì)具有很大的靈活性和高可行性。

關(guān)鍵詞：51單片機(jī);STC89C51;電子時(shí)鐘

在日常生活和工作中經(jīng)常使用時(shí)間控制，例如在打印過(guò)程中的曝光時(shí)間。早期使用的一些時(shí)間控制單元是使用模擬電路設(shè)計(jì)和制造的，它們的定時(shí)精度和可重復(fù)性都不理想。隨著單片機(jī)技術(shù)的進(jìn)步和成本的下降，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也變得越來(lái)越普遍。它功能強(qiáng)大，體積小，重量輕，靈活易用，并帶有適當(dāng)?shù)慕涌谖㈦娐罚梢越M成具有各種功能的各種微電子產(chǎn)品。基于此，本文開(kāi)發(fā)了具有一個(gè)單片機(jī)的多功能系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有時(shí)間的基本功能以及秒表和鬧鐘的功能。它也可以擴(kuò)展為其他電器的自動(dòng)控制電器，例如家用電器，從而避免使用多個(gè)控制器。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

在本設(shè)計(jì)中，STC89C51單片機(jī)用作主控制器，而74HC573從外部控制數(shù)碼管。該系統(tǒng)的總體框圖如下所示。

1.1時(shí)鐘電路原理

STC89C51單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)通常以?xún)煞N方式生成：一種是內(nèi)部時(shí)鐘方法，另一種是外部時(shí)鐘方法。STC89C51單片機(jī)具有時(shí)鐘振蕩電路。當(dāng)XTAL1和XTAL2從外部連接到石英晶體時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自振蕩振蕩器，并且在單片機(jī)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。

1.2數(shù)碼管顯示原理

數(shù)碼管是具有四位公共陽(yáng)極的數(shù)碼管，即每個(gè)數(shù)碼管上的八個(gè)發(fā)光二極管以公共陽(yáng)極的方式連接，因此8位段選擇代碼為8只要對(duì)應(yīng)位置保持低電平就可以使某個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光。如果要顯示“ 8.”，則段選擇代碼必須為“0x00”，以便每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)LED點(diǎn)亮。數(shù)碼管的8段選擇引腳分別連接到P0.0至P0.7，因此檢查P0端口的輸出信號(hào)以控制數(shù)字管的段選擇。由于6位數(shù)字管的每個(gè)位的8個(gè)段選連接在一起，因此段選引腳上輸入的信號(hào)將同時(shí)發(fā)送到6個(gè)數(shù)字管。因此，為了實(shí)現(xiàn)四位數(shù)的數(shù)碼管可以顯示不同的數(shù)字，您必須使用掃描，以便依次顯示每個(gè)數(shù)碼管。 6位數(shù)字管具有6位選擇引腳，這些引腳分別連接到微控制器的引腳P2.0至P2.5。這樣，通過(guò)控制P2端口的低四位的輸出電平，可以控制打開(kāi)哪個(gè)數(shù)字電子管。例如，當(dāng)引腳P2.0設(shè)置為低電平時(shí)，允許顯示“十位數(shù)”的數(shù)字管通過(guò)段選擇信號(hào)，而當(dāng)引腳P2.3設(shè)置為低電平時(shí)。在低電平時(shí)，“以1秒為單位顯示。數(shù)字管提供對(duì)段選擇信號(hào)的訪(fǎng)問(wèn)。這樣，由于掃描速度較快，因此可以依次選擇并激活6位數(shù)字管。由于人眼視覺(jué)上的持久性效應(yīng)，如果以高速進(jìn)行掃描，人眼會(huì)認(rèn)為四個(gè)數(shù)碼管正在一起發(fā)光。

2硬件電路設(shè)計(jì)

2.1復(fù)位電路

最初單片機(jī)上電時(shí)，處理器和其他功能組件處于特定的初始狀態(tài)，需要復(fù)位，此時(shí)會(huì)自動(dòng)復(fù)位。但是，在單片機(jī)處理過(guò)程中，如果系統(tǒng)癱瘓，則必須復(fù)位單片機(jī)，以使其從程序存儲(chǔ)器中的程序開(kāi)始開(kāi)始起作用。這是手動(dòng)復(fù)位。MCS-51的復(fù)位電路包括上電復(fù)位電路和按鍵復(fù)位電路。RST是復(fù)位引腳。復(fù)位功能是在給單片機(jī)上電后，該引腳上兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）的寬度以上的高電平會(huì)復(fù)位單片機(jī)。此設(shè)計(jì)使用按鈕復(fù)位電路。當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)，電容器C被充電，并且端子RST上的電勢(shì)逐漸增加到高電平，以執(zhí)行復(fù)位操作。按鍵釋放后，電容器經(jīng)內(nèi)部下拉電阻放電，RST端恢復(fù)低電平。復(fù)位電路如圖2所示。

2.2按鍵調(diào)時(shí)電路

單片機(jī)有兩種類(lèi)型的鍵盤(pán)：矩陣鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)：僅一個(gè)鍵連接到獨(dú)立鍵盤(pán)上的每個(gè)I / O端口，而鍵的另一端連接到電源或接地（通常接地）。連接矩陣鍵盤(pán)的過(guò)程更為復(fù)雜，但所需的I / O較少。根據(jù)此設(shè)計(jì)，需要三個(gè)鍵才能完成“小時(shí)，分鐘和秒”設(shè)置的加減操作，并使用一個(gè)按鈕在12/24之間切換 小時(shí)系統(tǒng)，總共需要四個(gè)鍵。 因此，此處選擇獨(dú)立的鍵盤(pán)連接方法，其按鍵電路如圖3所示。

2.3電源供電電路

在整個(gè)電路設(shè)計(jì)中，許多組件都有接地端子。這些接地端子最終通過(guò)電線(xiàn)連接到“公共接地”端子。 由于實(shí)際需要，電子時(shí)鐘可能并不總是處于工作狀態(tài)。在主干道上添加了六針自鎖開(kāi)關(guān)，并同時(shí)添加了電流指示器，以便可以通過(guò)打開(kāi)自鎖開(kāi)關(guān)來(lái)控制系統(tǒng)。 同時(shí)，電子鐘的功率可以通過(guò)燈的亮或滅來(lái)判斷電源狀態(tài)。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)使用C語(yǔ)言編程，將系統(tǒng)分為兩部分：主程序和子程序。子程序主要用于時(shí)鐘系統(tǒng)的功能模塊。當(dāng)系統(tǒng)打開(kāi)時(shí)，必須首先啟動(dòng)它，設(shè)置第二種顯示模式，初始化第二個(gè)屏幕，然后打開(kāi)中斷。

（1）計(jì)時(shí)子程序模塊的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)T0中斷時(shí)，執(zhí)行本程序，因T0設(shè)為50ms中斷，故中斷20次為1s。中斷程序分別有20次計(jì)數(shù)（1s），60次計(jì)數(shù)（1min），60次計(jì)數(shù)（1h），等于24時(shí)又重新開(kāi)始。

（2）時(shí)鐘設(shè)定子程序模塊的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)設(shè)定時(shí)間時(shí)，斷開(kāi)T0中斷，秒單元清0，進(jìn)入時(shí)、分單元設(shè)定。設(shè)定好后重裝T0初值，開(kāi)T0中斷。

（3）日期、定時(shí)設(shè)定子程序模塊的實(shí)現(xiàn)

日期、定時(shí)的設(shè)定同時(shí)鐘設(shè)定。定時(shí)設(shè)定時(shí)，把時(shí)鐘的秒位換成定時(shí)標(biāo)志位，“00”為當(dāng)路定時(shí)關(guān)，“01”為當(dāng)路定時(shí)開(kāi)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，該設(shè)計(jì)采用STC89C51單片機(jī)，數(shù)字管，LED燈、按鍵電路等部件，結(jié)合74LS573鎖存器控制6位數(shù)字管，實(shí)現(xiàn)“小時(shí)，分鐘，秒”顯示功能。該設(shè)計(jì)中的電子時(shí)鐘可以實(shí)現(xiàn)12小時(shí)/ 24小時(shí)切換，并且可以靈活地實(shí)現(xiàn)將小時(shí)，分鐘增加和清零的功能。該設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的靈活性，較高的可實(shí)現(xiàn)性和較高的應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：

王丹彤 男 1998.2.3 吉林省長(zhǎng)春市 本科在讀 自動(dòng)化