【正文】 多動(dòng)能六位電子鐘設(shè)計(jì)方案 第一章 數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方案論證 數(shù)字電子鐘是用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)“時(shí)”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，主要由振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路等六部分組成。這些都是數(shù)字電路中應(yīng)用最廣的基本電路。數(shù)字電子鐘具有計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的功能。 ，由六位數(shù)碼管分別顯示‘時(shí)’、“分”、“秒”；附加 “星期”數(shù)碼1位顯示。 ，時(shí)間單位數(shù)字變化時(shí)閃爍一次。 3．。 4．具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)、手動(dòng)設(shè)置修改時(shí)間功能控制功能。 石英晶體振蕩器產(chǎn)生的時(shí)脈沖送到分頻器，分頻電路將時(shí)標(biāo)信號(hào)分成每秒一次的方波信號(hào)。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生頻率穩(wěn)定很高的秒脈沖，秒脈沖被送到一個(gè)六十進(jìn)制秒計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)結(jié)果送至秒個(gè)位和十位譯碼器，譯碼結(jié)果分別由兩只七段半導(dǎo)體數(shù)碼管以十進(jìn)制數(shù)形式顯示來。當(dāng)秒六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器累計(jì)到第59秒時(shí)，若再來一個(gè)秒脈沖，秒計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出就產(chǎn)生進(jìn)位脈沖（分計(jì)數(shù)脈沖），同時(shí)，秒計(jì)數(shù)器的十位和個(gè)位都復(fù)位到零。分計(jì)數(shù)脈沖又被送到分六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，經(jīng)譯碼電路譯碼后數(shù)碼管顯示相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。當(dāng)計(jì)滿59分59秒時(shí)，若再來一個(gè)秒脈沖，則分計(jì)數(shù)器便向時(shí)計(jì)數(shù)器送出時(shí)計(jì)數(shù)脈沖，同時(shí)，分、秒計(jì)數(shù)器均復(fù)位到零。時(shí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)顯示23時(shí)59分59秒時(shí)，若再來一個(gè)秒脈沖，則時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)器都應(yīng)回到零，并顯示（00 00 00）表示已到達(dá)午夜零點(diǎn)，第二天開始繼續(xù)計(jì)數(shù) 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)AT89C2051多功能六位電子鐘設(shè)計(jì)制作一個(gè)多功能六位電子鐘。準(zhǔn)時(shí)計(jì)時(shí)，數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間；小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“12翻1”分和秒的計(jì)時(shí)要求為60秒進(jìn)位；校正時(shí)間。 原理方框圖如圖（）：圖（）六位電子鐘原理方框圖 顯示部分主要器件為3只兩位一體共陽極數(shù)碼管，驅(qū)動(dòng)采用 PNP 型三極管驅(qū)動(dòng)，各端口配有限流電阻，驅(qū)動(dòng)方式為動(dòng)態(tài)掃描，占用 ～ 端口，～。冒號(hào)部分采用 4 個(gè) 。 圖()共陽極LED 數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O埠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)位*器*進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O埠多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O埠來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O埠才32個(gè)呢。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加*驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。： 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。透過分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O埠，而且功耗更低。 圖() 數(shù)碼管顯示 ：如下圖；按鍵 S1～S3 采用復(fù)用的方式與顯示部分的 、 口復(fù)用。其工作方式為，在相應(yīng)端口輸出高電平時(shí)讀取按鍵的狀態(tài)并由單片機(jī)消除抖動(dòng)并賦予相應(yīng)的鍵值。 圖（）鍵盤原理圖計(jì)算：由于LED數(shù)碼管典型靜態(tài)電流為10mA左右，如果不接上拉電阻的話，電流將會(huì)過大燒壞數(shù)碼管，所以要加上拉電阻，經(jīng)計(jì)算電阻值需R=10V/10mA=1000歐姆=1K、輸出電路原理如下圖示；迅響電路由有源蜂鳴器和 PNP 型三極管組成。其工作原理是當(dāng) PNP 型三極管導(dǎo)通后有源蜂鳴器立即發(fā)出定頻聲響。驅(qū)動(dòng)方式為獨(dú)立端口驅(qū)動(dòng)。輸出電路是與迅響電路復(fù)合作用的，其電路結(jié)構(gòu)為有源蜂鳴器， 圖（ 1） 迅響電路及輸入、輸出電路原理阻R6，排針J3并聯(lián)。當(dāng)有源蜂鳴器無迅響時(shí)J3輸出低電平，當(dāng)有源蜂鳴器發(fā)出聲響時(shí)J3輸出高電平，J3可接入數(shù)字電路等各種需要。驅(qū)動(dòng)方式為迅響復(fù)合輸出，不占端口。 輸入電路是與迅響電路復(fù)合作用的，其電路結(jié)構(gòu)是在迅響電路的 PNP 型三極管的基極電路中接入排針J2。引腳排針可改變單片機(jī)I/O口的電平狀態(tài)，從而達(dá)到輸入的目的。驅(qū)動(dòng)方式為復(fù)合端口驅(qū)動(dòng)。 本產(chǎn)品采用了單片機(jī)AT89C2051為核心器件，并配合所有的外圍電路，具有上電復(fù)位的功能，無手動(dòng)復(fù)位功能。 計(jì)算：蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電流一般為2042mA，從IO口輸出接限流電阻R1，然后接PNP三極管基極，集電極接蜂鳴器一端，另一端接地，發(fā)射結(jié)接VCC，如果電流不是很大的話，R1取1k,經(jīng)計(jì)算， 圖（） 圖（）P3口引腳 功能 RXD(串行輸入端口) TXD(串行輸出端口) INT0(外中斷0) INT1(外中斷1) TO(定時(shí)器0外部輸入) T1(定時(shí)器1外部輸入) 表（）管腳功能 AT89C2051是一帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)體(EEPROM)的低電壓,高性能8位CMOS微型計(jì)算機(jī)。它采用ATMEL的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPL1和閃速存儲(chǔ)器,ATMEL AT89C2051是一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī),它對(duì)許多嵌入式控制應(yīng)用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。 圖（）譯碼顯示電路 譯碼電路的功能是將秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器的輸出代碼進(jìn)行翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用與驅(qū)動(dòng)LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS48。74LS48是BCD7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，輸出高電平有效，專用于驅(qū)動(dòng)LED七段共陰極顯示數(shù)碼管。若將秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)器的每位輸出分別送到相應(yīng)七段譯嗎管的輸入端，便可以進(jìn)行不同數(shù)字的顯示。在譯碼管輸出與數(shù)碼管之間串聯(lián)電阻R作為限流電阻。校時(shí)電路是數(shù)字鐘不可缺少的部分，每當(dāng)數(shù)字鐘與實(shí)際時(shí)間不符時(shí)，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行校時(shí)。KK2分別是時(shí)校正、分校正開關(guān)。不校正時(shí)，KK2開關(guān)是閉和的。當(dāng)校正時(shí)位時(shí)，需要把K1開關(guān)打開，然后用手撥動(dòng)K3開關(guān)，來回?fù)軇?dòng)一次，就能使時(shí)位增加1，根據(jù)需要去撥動(dòng)開關(guān)的次數(shù)，校正完畢后把K1開關(guān)閉上。校正分位時(shí)和校正時(shí)位的方法一樣。其電路圖如下: （校時(shí)電路）第三章 設(shè)計(jì)方案AT89C2051是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非