楊建成

(臺州學院 物理與電子工程學院，浙江 臺州 318000)

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以單片機為核心設(shè)計的數(shù)字鐘越來越受到人們喜愛。因其具有功能強、體積小、功耗低、價格便宜、工作可靠等特點，廣泛應用于自動控制、智能化儀器儀表等各個領(lǐng)域。一個完整的數(shù)字鐘電路就是一個單片機的最小系統(tǒng)，該系統(tǒng)由鍵盤輸入電路、單片機、晶振、復位電路和LED 顯示電路幾個方面構(gòu)成［1］。數(shù)字鐘采用數(shù)字電路實現(xiàn)時、分、秒計時，應用非常廣泛。由于集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用，使得數(shù)字鐘的精度，遠遠超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能，諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動啟閉路燈、定時通斷動力設(shè)備，甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘設(shè)計及其應用，有著非常現(xiàn)實的意義。

1 系統(tǒng)框圖簡介

系統(tǒng)設(shè)計中用到AT89C51 單片機的部分功能［2］:包括內(nèi)部定時器，鍵盤擴展，程序中斷，串口通信等。用一個四聯(lián)體的共陰極八段顯示器，可通過一個輸入輸出口作為顯示器數(shù)據(jù)發(fā)送端;另一個輸入輸出口的四位作為顯示器各位的片選信號，另四位作為鍵盤擴展口使用，采用一個頻率為11.059 2 MHz 的晶振構(gòu)成時鐘電路，系統(tǒng)原理如圖1 所示。

圖1 數(shù)字鐘原理框圖

2 系統(tǒng)硬件Protel 99 SE 電路圖

圖2 是在protel 99 se 環(huán)境下完成的。該電路主要由單片機p1 口8 位輸出，驅(qū)動四連體數(shù)碼管工作，顯示相應位的時間。該電路具有手動清零、校準，暫停等功能，計時準確，功能完善。

3 系統(tǒng)主程序流程圖

此系統(tǒng)使用單片機內(nèi)部計數(shù)器的定時功能，具體內(nèi)容為:工作方式選擇位，設(shè)置為方式2;計數(shù)/定時方式選擇位，設(shè)置為定時工作方式，定時器每100 μs 中斷一次，在中斷服務程序中，對中斷次數(shù)進行計數(shù)，100 μs 計數(shù)1 000 次就是1 s 然后再對秒計數(shù)得到分和小時值，并送入顯示緩存。主程序流程圖如圖3 所示。

圖2 系統(tǒng)硬件電路原理圖

圖3 主程序流程圖

圖4 數(shù)字鐘實物圖

4 實物調(diào)試結(jié)果

該數(shù)字鐘在調(diào)試階段具有穩(wěn)定可靠、抗干擾性能好等優(yōu)點，啟動、停止時顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，且數(shù)據(jù)不會發(fā)生抖動現(xiàn)象。調(diào)試階段還與一手機計時器進行對比測試，經(jīng)過一個多小時的對比數(shù)據(jù)顯示，計時分秒不差，所以具有一定的實用價值。數(shù)字鐘實物圖如圖4 所示。

5 結(jié)束語

基于單片機設(shè)計的數(shù)字鐘精確度較高，在程序的執(zhí)行過程中，任何外界因素都不會影響機器本身內(nèi)部定時器的正常計數(shù)。數(shù)字鐘的精度僅僅取決于單片機的產(chǎn)生機器周期電路和定時器T/D 硬件電路;另外，程序較為簡潔，具有可靠性和較好的可讀性。在實際實時控制系統(tǒng)中，只要對上述程序和硬件電路稍加修改，便可達到目的，因而在實際工作與生產(chǎn)中應用非常普遍。

［1］孫育才.MCS－51 系列單片機微型計算機及應用［M］.南京:東南大學出版社，1997:23－34.

［2］何立民. 單片機應用系統(tǒng)設(shè)計［M］. 北京:北京航空航天大學出版社，1999:60－62.