濟(jì)南職業(yè)學(xué)院 楊清林

計(jì)時(shí)工具自問世至今已經(jīng)有很長(zhǎng)一段歷史了，一直以來它都在人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中發(fā)揮著十分重要的作用?？茖W(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展為各種新型時(shí)鐘的問世提供了先決條件，數(shù)字時(shí)鐘就是其中之一。數(shù)字時(shí)鐘能夠精確地表示時(shí)、分、秒，至今已經(jīng)普遍應(yīng)用到各類行業(yè)以及公共場(chǎng)所，時(shí)鐘的數(shù)字化更為人們的生活帶來了極大的便利，所以對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行研究有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

通常情況下，數(shù)字時(shí)鐘的硬件部分主要包括數(shù)碼管輸出顯示電路、按鍵輸入電路以及最小系統(tǒng)三大部分。

1.1 單片機(jī)和外圍總體電路

本次設(shè)計(jì)將Atmel公司生產(chǎn)制造的AT89 C51單片機(jī)作為主要的研究部分之一，該部分往往是整個(gè)控制系統(tǒng)的最關(guān)鍵部件，它不僅能夠用于數(shù)值計(jì)算，同時(shí)還能夠控制整個(gè)系統(tǒng)，并能夠?qū)ο到y(tǒng)每一時(shí)刻的輸出量和輸入量進(jìn)行反饋，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。

1.2 數(shù)碼管顯示電路

數(shù)碼管顯示電路通常會(huì)采用動(dòng)態(tài)顯示方式。整個(gè)電路采用了三位共陰的數(shù)碼管，也就是將發(fā)光二極管的陰極部分都連接起來，作為它們的公共端，而將發(fā)光二極管的陽(yáng)極單獨(dú)引出，此時(shí)將陽(yáng)極與高電平相連后，相應(yīng)的數(shù)碼段就會(huì)發(fā)亮。所以要想顯示出不同的數(shù)字，只需通過分別控制各數(shù)碼段的發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)即可。將兩個(gè)三位的共陰數(shù)碼管的a-dp的所有的同名端連接到一起，接到輸出口上，那么每一時(shí)刻數(shù)碼管將僅會(huì)顯示相同的字符[1]。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

程序的編寫往往都會(huì)按照相應(yīng)的流程圖，并且流程圖也會(huì)體現(xiàn)出設(shè)計(jì)要求，因此源程序的設(shè)計(jì)與流程圖兩者之間有著緊密的聯(lián)系。軟件設(shè)計(jì)的總體框架為主程序，所以要想使得整個(gè)程序不存在設(shè)計(jì)問題，就必須要保證主程序流程圖的準(zhǔn)確性。

2.2 時(shí)間控制子程序

時(shí)間控制子程序中，要借助定時(shí)器TO中斷，第一步要先給TO裝入初值3CBOH，通常情況下產(chǎn)生一次中斷需要50 m/s[2]。當(dāng)TO產(chǎn)生第一次中斷時(shí)，PC指針將轉(zhuǎn)到TO中斷入口執(zhí)行中斷程序。要想盡可能地減小程序在兩次中斷間執(zhí)行所產(chǎn)生的時(shí)間誤差，就必須要將重裝的初值限定為3CC2H。隨后便進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)環(huán)節(jié)。

2.3 整點(diǎn)報(bào)時(shí)子程序設(shè)計(jì)

整點(diǎn)報(bào)時(shí)子程序在設(shè)計(jì)過程中的第一步就是要檢查分與秒的指向。當(dāng)兩者都是0時(shí)，則向輸出口P3.4輸出低電平，以此來使蜂鳴器出聲，并堅(jiān)持1秒鐘[3]。當(dāng)兩者都沒有到整點(diǎn)時(shí)，就要返回到主程序繼續(xù)完成下一個(gè)操作。

2.4 秒表顯示子程序設(shè)計(jì)

秒表顯示子程序與時(shí)鐘顯示子程序在設(shè)計(jì)上有很大共同之處，兩者的最大區(qū)別在于前者比后者增加了延時(shí)程序，這樣就能夠保證L E D數(shù)碼管顯示秒表計(jì)時(shí)的數(shù)字，并保持2秒鐘。當(dāng)去掉延時(shí)程序時(shí)，秒表計(jì)時(shí)的結(jié)果將不再為固定不動(dòng)的顯示，而是被覆蓋。因此，延時(shí)程序?qū)τ诿氡盹@示子程序來說有著十分重要的作用。

3 系統(tǒng)調(diào)試

3.1 電路連接部分測(cè)試

電路連接部分測(cè)試的第一步就是要檢查所有的器件自身可否正常工作，這為之后的調(diào)試工作提供了保證。第二步就是要畫出正確的元器件引腳圖，并按照引腳圖進(jìn)行正確的連接。最后就是要借助萬用表測(cè)試所有的導(dǎo)線是否可以正常導(dǎo)通，這樣可以為單片機(jī)之后的工作做好準(zhǔn)備。

3.2 數(shù)字時(shí)鐘實(shí)物的運(yùn)行與調(diào)試

數(shù)字時(shí)鐘實(shí)物的調(diào)試主要分為兩大部分，第一部分為軟件部分的調(diào)試，第二部分為實(shí)物調(diào)試。前者指的是在單片機(jī)開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)裝置上做硬件仿真，以此來檢驗(yàn)程序可否按照預(yù)想的運(yùn)行。當(dāng)試運(yùn)行結(jié)束后，就要按照時(shí)鐘的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)作出針對(duì)性的修改。當(dāng)進(jìn)行實(shí)物調(diào)試時(shí)，需要在確定線路完好后接入5V電源進(jìn)行調(diào)試。若接入5V電源后，出現(xiàn)數(shù)碼管顯示不清晰，并且出現(xiàn)亮度偏低的情況時(shí)，就表明單片機(jī)管腳的輸出電流過小，無法驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。所以，這就需要在P1的各個(gè)端口并聯(lián)一個(gè)1 K的電阻來保證通過數(shù)碼管的電流不至于偏低。

4 總結(jié)

本文將單片機(jī)A T89 C51作為本次研究的核心控制器，其中單片機(jī)的作用主要為保障硬件電路的穩(wěn)定，并最大限度地降低電磁以及其他因素的干擾，以及盡可能地發(fā)揮出軟件編程的巨大優(yōu)勢(shì)。

科技的不斷發(fā)展為單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的發(fā)展提供了一大助力，在未來的時(shí)間里單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

[1]張毅剛，彭喜元，姜守達(dá)，喬立巖.新編M CS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱∶哈爾濱上業(yè)大學(xué)出版社，2004.

[2]需思孝，馮育氏.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及上程應(yīng)用[M].陜西∶西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

[3]戴勝華，蔣大明，楊世武等單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京∶清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社，2006.