【正文】 2 關于電子時鐘 電子時鐘簡介 1957年,Ventura發(fā)明了世界上第一個電子表，從而奠定了電子時鐘的基礎，電子時鐘開始迅速發(fā)展起來。現代的電子時鐘是基于單片機的一種計時工具，采用延時程序產生一定的時間中斷，用于一秒的定義，通過計數方式進行滿六十秒分鐘進一，滿六十分小時進一，滿二十四小時小時清零。從而達到計時的功能，是人民日常生活補課缺少的工具。 電子時鐘的基本特點 現在高精度的計時工具大多數都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經常調試，數字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。 電子時鐘的原理 該電子時鐘由89C51，BUTTON，六段數碼管等構成，采用晶振電路作為驅動電路，由延時程序和循環(huán)程序產生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時，滿二十四小時為一天。而電路中唯一的一個控制鍵卻擁有多種不同的功能，按下又松開，可以實現屏蔽數碼管顯示的功能，達到省電的目的；直接按下不松開，則可以通過按鍵實現分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實現小時的調節(jié)，同樣每按一次小時加一。3 關于單片機 單片機簡介 單片機全稱為單片機微型計算機（Single Chip Microsoftputer)。從應用領域來看，單片機主要用來控制，所以又稱為微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器。單片機是將計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機。 單片機的發(fā)展史 4位單片機 1975年，美國德克薩斯儀器公司首次推出4位單片機TMS1000；此后，各個計算機公司競相推出四位單片機。日本松下公司的MN1400系列，美國洛克威爾公司的PPS/1系列等。四位單片機的主要應用領域有：PC機的輸入裝置，電池充電器，運動器材，帶液晶顯示的音/視頻產品控制器，一般家用電器的控制及遙控器，電子玩具，鐘表，計算器，多功能電話等。 8位單片機 1972年，美國Intel公司首先推出8位微處理器8008，并于1976年9月率先推出MCS48系列單片機。在這以后，8位單片機紛紛面市。例如，莫斯特克和仙童公司合作生產的3870系列，摩托羅拉公司生產的6801系列等。隨著集成電路工藝水平的提高，一些高性能的8位單片機相繼問世。例如，1978年摩托羅拉公司的MC6801系列及齊洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。這類單片機的尋址能力達64KB，片內ROM容量達48KB，片內除帶有并行I\O口外，還有串行I\O口，甚至還有A\D轉化器功能。8位單片機由于功能強，被廣泛用于自動化裝置、智能儀器儀表、智能接口、過程控制、通信、家用電器等各個領域。 16位單片機 1983年以后，集成電路的集成度可達幾十萬只管/片，各系列16位單片機紛紛面市。這一階段的代表產品有1983年Intel公司推出的MCS96系列，1987年Intel推出了80C96，美國國家半導體公司推出的HPC16040，NEC公司推出的783XX系列等。16位單片機主要用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，便攜式設備等場合。 32位單片機 隨著高新技術只智能機器人，光盤驅動器，激光打印機，圖像與數據實時處理，復雜實時控制，網絡服務器等領域的應用與發(fā)展，20世紀80年代末推出了32位單片機，如Motorlora公司的MC683XX系列，Intel的80960系列，以及近年來流行的ARM系列單片機。32位單片機是單片機的發(fā)展趨勢，隨著技術的發(fā)展及開發(fā)成本和產品價格的下降，將會與8位單片機并駕齊驅。 64位單片機 近年來，64位單片機在引擎控制，智能機器人，磁盤控制，語音圖像通信，算法密集的實時控制場合已有應用，如英國Inmos公司的Transputer T800是高性能的64位單片機。 單片機的特點 單片機的存儲器ROM和RAM時嚴格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲器，只存放程序，固定常數，及數據表格。RAM則為數據存儲器，用作工作區(qū)及存放用戶數據。 采用面向控制的指令系統。為滿足控制需要，單片機有更強的邏輯控制能力，特別是單片機具有很強的位處理能力。 單片機的I/O口通常時多功能的。由于單片機芯片上引腳數目有限，為了解決實際引腳數和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功能復用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設置或由機器狀態(tài)來區(qū)分。 單片機的外部擴展能力很強。在內部的各種功能部件不能滿足應用的需求時，均可在外部進行擴展，與許多通用的微機接口芯片兼容，給應用系統設計帶來了很大的方便。4 方案論證與比較 數字時鐘方案數字時鐘是本設計的最主要的部分。根據需要，可利用兩種方案實現。方案一：本方案采用Dallas公司的專用時鐘芯片DS12887A。該芯片內部采用石英晶體振蕩器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完備的時鐘鬧鐘功能，因此，可直接對其以用于顯示或設置，使得軟件編程相對簡單。為保證時鐘在電網電壓不足或突然掉電等突發(fā)情況下仍能正常工作，芯片內部包含鋰電池。當電網電壓不足或突然掉電時，系統自動轉換到內部鋰電池供電系統。而且即使系統不上電，程序不執(zhí)行時，鋰電池也能保證芯片的正常運行，以備隨時提供正確的時間。方案二：本方案完全用軟件實現數字時鐘。原理為：在單片機內部存儲器設三個字節(jié)分別存放時鐘的時、分、秒信息。利用定時器與軟件結合實現1秒定時中斷，每產生一次中斷，存儲器內相應的秒值加1；若秒值達到60，則將其清零，并將相應的分字節(jié)值加1；若分值達到60，則清零分字節(jié)，并將時字節(jié)值加1；若時值達到24，則將十字節(jié)清零。該方案具有硬件電路簡單的特點。但由于每次執(zhí)行程序時，定時器都要重新賦初值，所以該時鐘精度不高。而且，由于是軟件實現，當單片機不上電，程序不執(zhí)行時，時鐘將不工作?；谟布娐返目紤]，本設計采用方案二完成數字時鐘的功能。 數碼管顯示方案方案一：靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示器顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定的導通或截止。該方式每一位都需要一個8 位輸出口控制。靜態(tài)顯示時較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但當所顯示的位數較多時，靜態(tài)顯示所需的I/O口太多，造成了資源的浪費。方案二：動態(tài)顯示。所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，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通電流有關，也于點亮時間與間隔時間的比例有關。調整參數可以實現較高穩(wěn)定度的顯示。動態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，降低了能耗。從節(jié)省I/O口和降低能耗出發(fā)，本設計采用方案二。5 系統設計 總體設計 計時方案利用AT89S51單片機內部的定時/計數器進行中斷時，配合軟件延時實現時、分、秒的計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能使讀者在定時/計數器的使用、中斷及程序設計方面得到鍛煉與提高，對單片機的指令系統能有更深入的了解，從而對學好單片機技術這門課程起到一定的作用。 控制方案AT89S51的P0口和P2口