（江西信息應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330043）

1.引言

如今，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用LED顯示器代替顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)，分，秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行校對(duì)，片靈活性好。

本文主要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的方法，本設(shè)計(jì)由單片機(jī)AT89S51芯片和LED數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。

2.設(shè)計(jì)方案

2.1 數(shù)字時(shí)鐘方案

數(shù)字時(shí)鐘是本設(shè)計(jì)的最主要的部分。本方案完全用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘。原理為：在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)三個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的時(shí)、分、秒信息。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒值加1；若秒值達(dá)到60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加1；若分值達(dá)到60，則清零分字節(jié)，并將時(shí)字節(jié)值加1；若時(shí)值達(dá)到24，則將十字節(jié)清零。該方案具有硬件電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。由于是軟件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)單片機(jī)不上電，程序不執(zhí)行時(shí)，時(shí)鐘將不工作。

2.2 數(shù)碼管顯示方案

動(dòng)態(tài)顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位的輪流點(diǎn)亮各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，降低了能耗。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)：系統(tǒng)說明及設(shè)計(jì)框圖

如圖1所示，利用單片機(jī)（AT89S51）制作簡(jiǎn)易電子時(shí)鐘，由六個(gè)LED數(shù)碼管分別顯示小時(shí)十位、小時(shí)個(gè)位、分鐘十位、分鐘個(gè)位、秒鐘十位、秒鐘個(gè)位。6個(gè)PNP管（9012）分別控制六個(gè)數(shù)碼管的亮滅，一個(gè)按鍵用于時(shí)間調(diào)整。

圖1 設(shè)計(jì)框圖

3.2 模塊設(shè)計(jì)

如圖2所示，從外部引入4.5V的直流電，為單片機(jī)、位選電路提供電源。

圖2 電源部分

位選電路如圖3所示，復(fù)位電路二極管，電解電容，瓷片電容，10K的電阻以及按鍵S1構(gòu)成，S1接芯片的相應(yīng)引腳RST，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)引腳RST為高電平1，斷開時(shí)引腳為低電平0。

三極管的集電極接數(shù)碼管的公共端，當(dāng)P2口對(duì)應(yīng)的引腳輸出高電平時(shí)三極管導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。這樣，在同一時(shí)刻，6位LED中只有選通的那1位顯示出字符，而其他5位則是熄滅的。同樣，在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他個(gè)位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，每位顯示間隔足夠短，可以造成多位同時(shí)亮的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。

圖4為數(shù)碼管的連接電路，每位的段碼線分別與1個(gè)8位的鎖存器輸出相連，由AT89S51。

4.軟件設(shè)計(jì)

4.1 程序流程圖

軟件流程圖如圖5所示。

4.2 源程序

5.設(shè)計(jì)總結(jié)

本設(shè)計(jì)能夠很準(zhǔn)確的走時(shí)，并能夠通過硬件對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行時(shí)間調(diào)整。

功能介紹：

（1）顯示XX：XX：XX時(shí)間

（2）時(shí)間可調(diào)：調(diào)整鍵（S2）按下時(shí)間小于1秒（t<1s），關(guān)閉顯示（省電）。調(diào)整鍵（S2）按下（t>0.5s）分鐘位閃亮，此時(shí)按下S2鍵（t<0.5s）該個(gè)位數(shù)值加1，當(dāng)加到9時(shí)，再按下S2鍵則該個(gè)位顯示0，分鐘十位加1。繼續(xù)按下調(diào)整鍵（S2）（t>0.5s）時(shí)鐘位閃亮，此時(shí)按下S2鍵（t<0.5s）該個(gè)位數(shù)值加1，當(dāng)加到9時(shí)再按下加S2鍵則該個(gè)位顯示0，時(shí)鐘十位加1。繼續(xù)按下調(diào)整鍵（S2）（t>0.5s），返回到正常顯示狀態(tài)。

（3）調(diào)試要點(diǎn)：檢查裝置無誤后插上AT89S51并燒寫程序，觀察電路是否能協(xié)同工作。最后燒寫工作程序，根據(jù)顯示現(xiàn)象調(diào)試程序直至成功。上電運(yùn)行時(shí)，數(shù)碼管開始顯示00：00：00，時(shí)鐘開始走時(shí)。

（4）在此設(shè)計(jì)過程中，改善了自己的創(chuàng)新思維，提高了自己的實(shí)際操作能力，了解了團(tuán)結(jié)協(xié)作的可貴之處。

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