基于51單片機的電子時鐘設計

摘 要：隨著科學技術的逐步發展，人們對生活質量的需求日益增長，根據實際需求，本文開發了一種基于STC89C51單片機的電子表，它由51單片機，數字燈，LED燈等部件組成，可以顯示時鐘，切換顯示12小時/24小時，并且可以靈活地實現增加小時，增加分鐘和復位秒數的功能，這種設計具有很大的靈活性和高可行性。

關鍵詞：51單片機;STC89C51;電子時鐘

在日常生活和工作中經常使用時間控制，例如在打印過程中的曝光時間。早期使用的一些時間控制單元是使用模擬電路設計和制造的，它們的定時精度和可重復性都不理想。隨著單片機技術的進步和成本的下降，新一代產品的應用也變得越來越普遍。它功能強大，體積小，重量輕，靈活易用，并帶有適當的接口微電路，可以組成具有各種功能的各種微電子產品。基于此，本文開發了具有一個單片機的多功能系統，該系統具有時間的基本功能以及秒表和鬧鐘的功能。它也可以擴展為其他電器的自動控制電器，例如家用電器，從而避免使用多個控制器。

1系統設計原理

在本設計中，STC89C51單片機用作主控制器，而74HC573從外部控制數碼管。該系統的總體框圖如下所示。

1.1時鐘電路原理

STC89C51單片機時鐘信號通常以兩種方式生成：一種是內部時鐘方法，另一種是外部時鐘方法。STC89C51單片機具有時鐘振蕩電路。當XTAL1和XTAL2從外部連接到石英晶體時會產生一個自振蕩振蕩器，并且在單片機內部會產生一個時鐘信號。

1.2數碼管顯示原理

數碼管是具有四位公共陽極的數碼管，即每個數碼管上的八個發光二極管以公共陽極的方式連接，因此8位段選擇代碼為8只要對應位置保持低電平就可以使某個發光二極管發光。如果要顯示“ 8.”，則段選擇代碼必須為“0x00”，以便每個數碼管的8個LED點亮。數碼管的8段選擇引腳分別連接到P0.0至P0.7，因此檢查P0端口的輸出信號以控制數字管的段選擇。由于6位數字管的每個位的8個段選連接在一起，因此段選引腳上輸入的信號將同時發送到6個數字管。因此，為了實現四位數的數碼管可以顯示不同的數字，您必須使用掃描，以便依次顯示每個數碼管。 6位數字管具有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，通過控制P2端口的低四位的輸出電平，可以控制打開哪個數字電子管。例如，當引腳P2.0設置為低電平時，允許顯示“十位數”的數字管通過段選擇信號，而當引腳P2.3設置為低電平時。在低電平時，“以1秒為單位顯示。數字管提供對段選擇信號的訪問。這樣，由于掃描速度較快，因此可以依次選擇并激活6位數字管。由于人眼視覺上的持久性效應，如果以高速進行掃描，人眼會認為四個數碼管正在一起發光。

2硬件電路設計

2.1復位電路

最初單片機上電時，處理器和其他功能組件處于特定的初始狀態，需要復位，此時會自動復位。但是，在單片機處理過程中，如果系統癱瘓，則必須復位單片機，以使其從程序存儲器中的程序開始開始起作用。這是手動復位。MCS-51的復位電路包括上電復位電路和按鍵復位電路。RST是復位引腳。復位功能是在給單片機上電后，該引腳上兩個機器周期（24個振蕩周期）的寬度以上的高電平會復位單片機。此設計使用按鈕復位電路。當按下復位按鈕時，電容器C被充電，并且端子RST上的電勢逐漸增加到高電平，以執行復位操作。按鍵釋放后，電容器經內部下拉電阻放電，RST端恢復低電平。復位電路如圖2所示。

2.2按鍵調時電路

單片機有兩種類型的鍵盤：矩陣鍵盤和矩陣鍵盤：僅一個鍵連接到獨立鍵盤上的每個I / O端口，而鍵的另一端連接到電源或接地（通常接地）。連接矩陣鍵盤的過程更為復雜，但所需的I / O較少。根據此設計，需要三個鍵才能完成“小時，分鐘和秒”設置的加減操作，并使用一個按鈕在12/24之間切換 小時系統，總共需要四個鍵。 因此，此處選擇獨立的鍵盤連接方法，其按鍵電路如圖3所示。

2.3電源供電電路

在整個電路設計中，許多組件都有接地端子。這些接地端子最終通過電線連接到“公共接地”端子。 由于實際需要，電子時鐘可能并不總是處于工作狀態。在主干道上添加了六針自鎖開關，并同時添加了電流指示器，以便可以通過打開自鎖開關來控制系統。 同時，電子鐘的功率可以通過燈的亮或滅來判斷電源狀態。

3系統軟件設計

系統的軟件設計主要是系統功能的設計。 本設計使用C語言編程，將系統分為兩部分：主程序和子程序。子程序主要用于時鐘系統的功能模塊。當系統打開時，必須首先啟動它，設置第二種顯示模式，初始化第二個屏幕，然后打開中斷。

（1）計時子程序模塊的實現

當T0中斷時，執行本程序，因T0設為50ms中斷，故中斷20次為1s。中斷程序分別有20次計數（1s），60次計數（1min），60次計數（1h），等于24時又重新開始。

（2）時鐘設定子程序模塊的實現

當設定時間時，斷開T0中斷，秒單元清0，進入時、分單元設定。設定好后重裝T0初值，開T0中斷。

（3）日期、定時設定子程序模塊的實現

日期、定時的設定同時鐘設定。定時設定時，把時鐘的秒位換成定時標志位，“00”為當路定時關，“01”為當路定時開。

結束語

綜上所述，該設計采用STC89C51單片機，數字管，LED燈、按鍵電路等部件，結合74LS573鎖存器控制6位數字管，實現“小時，分鐘，秒”顯示功能。該設計中的電子時鐘可以實現12小時/ 24小時切換，并且可以靈活地實現將小時，分鐘增加和清零的功能。該設計具有較強的靈活性，較高的可實現性和較高的應用價值。

參考文獻：

[1]姜赫. 基于51單片機的電子時鐘設計[J]. 數字化用戶， 2013.

[2]王紅. 基于51單片機的多功能電子時鐘時間校對功能的設計[J]. 商， 2016（22）：233-233.

[3]劉翠玲，呂娣，叢俊玲. 基于AT89S51單片機數字電子鐘設計與實現[J]. 信息系統工程（12）：16-17.

[4]張麗紅， 張國祥. 基于51單片機的電子鐘系統設計與仿真[J]. 電子世界， 554（20）：136-137.

作者簡介：

王丹彤 男 1998.2.3 吉林省長春市 本科在讀 自動化