鐘劉旭　郭權(quán)龍　楊其金　王琳　黎得麗　索麗敏

摘? 要：自從單片機技術(shù)實現(xiàn)迅猛發(fā)展之后，很多電子產(chǎn)品紛紛開始進入大家的視線，這不僅在發(fā)展社會生產(chǎn)力的過程中起到了很大的促進作用，而且還有效改善了社會信息化水平，并讓大家對各類電子產(chǎn)品的需求也在慢慢上升。尤其是在節(jié)奏緊湊的現(xiàn)代環(huán)境下，大家都非常在意時間觀念，真正讓“時間就是金錢”的這種思想得到了深入貫徹。特別是在處理一些重大事項的時候，一秒鐘都不能耽擱，因此相對于傳統(tǒng)時鐘而言，這種將數(shù)碼管當(dāng)做顯示器的電子鐘顯然更容易獲得大眾的青睞。因為它既方便大家快速對時間進行讀取，同時又可以精確到秒。所以作者在下文中基本上就是以AT89C51單片機為主來展開相應(yīng)的設(shè)計，并針對其各項功能進行認(rèn)真的分析，涉及到硬件中的各個結(jié)構(gòu)，充分利用時鐘芯片DS1302來將具體的時間以及日期給詳細(xì)記錄下來。除此之外，這種數(shù)字時鐘還采取了LED數(shù)碼管，這樣可以將時間非常清楚的展現(xiàn)在顯示屏上面，用起來極為方便，無需人為動手調(diào)節(jié)，現(xiàn)如今已經(jīng)在各個行業(yè)都得到了普及。因為它不用耗費太多的成本，還存在比較大的市場發(fā)展空間，所以也就獲得了消費者的高度認(rèn)可。

關(guān)鍵詞：單片機;電子時鐘;AT89C51

中圖分類號：TP368.1? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）08-0041-03

Abstract： Since the rapid development of single-chip microcomputer technology， many electronic products have begun to enter everyone's line of sight， which has not only played a great role in promoting the development of social productive forces， but also effectively improved the level of social informationization， thus keeping everyone's demand for all kinds of electronic products slowly rising. Especially in the compact modern environment， everyone is very concerned about the concept of time， so that the idea that "time is money" has been deeply implemented. Especially when dealing with some important matters， it can not be delayed for a second. So compared with the traditional clock， this kind of electronic clock which uses the digital tube as a display is obviously easier to be favored by the public. Because it not only makes it convenient for everyone to read the time quickly， but also can be accurate to seconds at the same time. Thus， the author basically launches the corresponding design based on the AT89C51 single-chip microcomputer in the following， and carries on the careful analysis to its various functions， involves each structure in the hardware， makes full use of the clock chip DS1302 to record the specific time and date in detail. In addition， this digital clock also adopts LED digital tube， which can show the time very clearly on the display screen. It is very convenient to use and does not need to be manually adjusted. Now it has been widely used in various industries. Because it does not cost too much cost， there is still a relatively large space for market development， so it has been highly recognized by consumers.

Keywords： single-chip microcomputer; electronic clock; AT89C51

1 概述

古代人很早就知道，他們能夠通過打草節(jié)和刻橫杠等方式去針對時間進行具體的記錄。隨著社會的可持續(xù)發(fā)展，時間變得越來越重要。以往的鐘表已經(jīng)不符合大家的個性化需求了，所以在科技的帶動下，就有了數(shù)字時鐘的出現(xiàn)。它除了具備豐富多樣的功能之外，還存在相對長的使用時間。

結(jié)合現(xiàn)階段的實際情況來看，電子數(shù)字鐘的快速發(fā)展是一個主流和特點，在這種背景下，使用單片機是必不可少的。無論是在日常生活中還是在社會發(fā)展中，電子數(shù)字鐘都變得越來越重要。大家也一直在改進和完善它，以滿足自己的需要。其相應(yīng)產(chǎn)品也已廣泛應(yīng)用于學(xué)校、公共場所等多種場合。如今，電子數(shù)字鐘的發(fā)展已經(jīng)遍及世界各地。所有這些都完全地反映出了它對國家與個人的重要性。

這種以單片機為核心來進行設(shè)計的數(shù)字鐘不僅能夠?qū)r、分、秒進行快速且準(zhǔn)確的讀取，而且跟傳統(tǒng)時鐘對比而言，顯然更具直觀性，也不易被損壞，還擁有相對長的使用期限，最重要的是它不存在任何機械裝置，所以在現(xiàn)實生活的各個領(lǐng)域中皆得到了普及。

2 設(shè)計方案

其實我們可以通過很多方式來促進數(shù)字時鐘的形成，同時它也涉及到很多不同的器件以及相關(guān)使用技術(shù)。因此，在進行相關(guān)設(shè)計的時候，必須要針對系統(tǒng)環(huán)境來展開認(rèn)真思索，從而讓最終的操作沒有那么復(fù)雜，最好是無需耗費很多的功率以及成本。從實際設(shè)計要求來看，該系統(tǒng)主要是四大模塊所構(gòu)成，詳細(xì)內(nèi)容可以通過圖1來進行查看。

第一個是單片機，它占據(jù)了系統(tǒng)的核心控制地位;第二個是立式鍵，它用于對鍵盤進行有效控制;第三個是 LED顯示模塊，除了可以對實際時間進行呈現(xiàn)以外，還能夠?qū)︳[鐘時間進行設(shè)置，只要到了我們提前設(shè)置好的鬧鐘時間，那么此時的單片機將會驅(qū)動蜂鳴器去進行報警，并發(fā)出相應(yīng)的警報聲;最后就是鬧鐘電路。

3 硬件電路設(shè)計

3.1 電子鐘系統(tǒng)硬件組成

按照整個電子鐘系統(tǒng)來看，具體涵蓋了以下這些不同的構(gòu)成要件：

首先，結(jié)合AT89C51來看，它本身具備非常高的性能，無需使用太多的功耗，針對Atmel企業(yè)所研發(fā)出來的非易失性、而且具備超高密度的這樣一種儲存器來進行充分利用，并有著單片機的叫法。

其次，按照DS1302時鐘芯片來看，它源自美國DALLAS企業(yè)，有著非常不錯的性能，不會損耗大量功率，并且自備RAM，能夠?qū)δ暝氯铡⒍Y拜以及時分秒去實施相應(yīng)的計時操作。

最后，按照MAX7219來看，它源自MAXIM企業(yè)，是一種串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片。

3.2 電子時鐘系統(tǒng)設(shè)計流程（見圖3）

3.3最小系統(tǒng)設(shè)計

對于單片機最小系統(tǒng)而言，它的設(shè)計任務(wù)主要是包括有復(fù)位、時鐘以及電源等這一系列相關(guān)電路。

對于該單片機而言，一般保持有4到5.5V的工作電壓，因此會為外界供應(yīng)5V的直流電源。按照其具體的連接方式來看，其中第40腳VCC代表的是正5V電源電壓;第20腳GND代表的是接地。

從時鐘電路來看，它具有兩個端口XTAL1跟XTAL2，而且依次代表著相應(yīng)放大器的輸入跟輸出。往往被當(dāng)做是片內(nèi)振蕩器來進行使用，既能夠兼容石晶振蕩，同時也不會跟陶瓷振蕩之間產(chǎn)生任何的排斥。假設(shè)我們決定針對外部時鐘源驅(qū)動設(shè)備來進行運用，那么這個時候是可以直接斷開XTAL2的。主要原因是：1個機器周期它本身就包括12個振蕩周期，要是被運用的振蕩器已經(jīng)可以達到12MHz的頻率，那么則說明其振蕩周期實際上就是1/12us，最終得出一微秒其實就是代表著1個機器周期。有關(guān)最小系統(tǒng)的詳細(xì)內(nèi)容可以通過下圖4來進行查看。

在下文中還分別對其他各個電路進行了具體闡述。

3.4 LED顯示電路

對于顯示器而言，它通常是為了針對時鐘系統(tǒng)的運行狀況與其工作數(shù)據(jù)進行具體展現(xiàn)，根據(jù)材料和產(chǎn)品工藝來進行區(qū)分的話，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)往往是針對CRT、LCD和LED這幾種常見的顯示器進行使用。

它是利用獨特的半導(dǎo)體材料才制作出來的，包括砷化鎵以及磷砷化鎵等，既能夠獨立進行運用，又能夠構(gòu)成LED數(shù)碼管，而且這種數(shù)碼管是利用7條線段組建為一個8字型，每一段皆對應(yīng)著一個發(fā)光二極管。當(dāng)它對外施加正向電壓的時候，就會立刻疏通二極管，從而讓它被點亮。另外，這種數(shù)碼管也有著共陽和共陰之分，詳細(xì)情況可以查看圖5。

這個模塊一般是用來對當(dāng)下的實際時間進行展現(xiàn)，所以必須用到六個數(shù)碼管，同時還要多加兩個數(shù)碼管來針對橫線進行展現(xiàn)。當(dāng)我們選擇了動態(tài)呈現(xiàn)方式去呈現(xiàn)時間，那么有關(guān)硬件連接的詳細(xì)情況則可以查看圖6。處于最前面的兩個數(shù)碼管依次是針對時的十位與個位來進行呈現(xiàn)，而接下來的第4個和第5個數(shù)碼管則依次是針對分的十位與個位來進行呈現(xiàn)，還有第7和第8個數(shù)碼管依次是針對秒的十位與個位來進行呈現(xiàn)，剩下的兩個數(shù)碼管是對橫線進行呈現(xiàn)。

4 系統(tǒng)仿真測試

4.1 PROTUES軟件介紹

在這個系統(tǒng)當(dāng)中，關(guān)于其硬件方面的設(shè)計主要是借助于PROTEUS來完成的。它不單單是可以達到電路仿真效果，而且也能夠以原理圖的虛擬原型作為主要依據(jù)來實施相關(guān)編程作業(yè)，從而讓實時調(diào)試操作得以完成。

4.2 電子鐘系統(tǒng)PROTUES仿真

通過該款軟件，結(jié)合數(shù)字鐘的原理圖來針對其具體仿真圖進行繪制。詳細(xì)內(nèi)容可以通過圖7來進行查看。

5 結(jié)束語

從整篇文章來看，作者基本上實現(xiàn)了對單片機方面的較為深入的了解。對于這種數(shù)字鐘系統(tǒng)而言，它在策劃上的確是可以實現(xiàn)非常不錯的完善性，并且還將單片機技術(shù)跟先進的電腦技術(shù)之間進行了有效的融合。然后在這種系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，可以幫助用戶完成相應(yīng)的溫度顯示以及鬧鈴、讀取數(shù)據(jù)等基本功能。雖說在這次設(shè)計過程當(dāng)中讓作者的能力有所加強，可是該款數(shù)字鐘依舊具有各種缺陷，未來的日子里必將努力去完善它。

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