【正文】 ，使用 6 個(gè)七段 LED 數(shù)碼管來進(jìn)行顯示， LED 采用的是靜態(tài)顯示。怎樣讓時(shí)鐘更好的為人們服務(wù) ，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計(jì)出新型時(shí)鐘。 機(jī)械式鐘表雖然也可以告知人們時(shí)間，也可以定時(shí)，顯示日歷。 方案設(shè)計(jì) 多功能 電子 時(shí)鐘方案： 多功能 電子 時(shí)鐘是本設(shè)計(jì)的最主要的部分。該方案節(jié)省硬件成本，且能使設(shè)計(jì)者對單片機(jī)的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) MCS51 匯編語言程序設(shè)計(jì)方法，因此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用此種軟 件控制方法來實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)。 例如比較常用的 AT89C2052 單片機(jī)，帶有 2KB Flash 可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器（ E2PROM）的 低壓、高性能 8 位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。 此外， AT89C52 是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到 0Hz，并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式 —— 空閑方式（ Idle Mode）和掉電方式（ Power Down Mode）。 RST —— 復(fù)位輸入，高電平有效，在晶振工作時(shí)，在 RST 引腳上作用 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將使單片機(jī)復(fù)位。 對 Flash 存儲(chǔ)器編程期 間，該引腳還用于輸入編程脈沖（第二功能）。 在本設(shè)計(jì)中 P0 口的高 4 位（ ~）輸出秒十位，低 4 位（ ~）輸出秒個(gè)位。參見表 21。對 P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 TMOD 中的 GATE 和 TCON 中的 TR0 用于控制計(jì)數(shù)脈沖的接通，通常有兩種使用方法： 工作方式 1 的特點(diǎn)是：計(jì)數(shù)范圍寬，但每次的初值均要由程序來設(shè)置。 時(shí)鐘要求顯示時(shí)間精度為妙，而定時(shí)器最大定時(shí)時(shí)間為 ，小于 1s，很顯然直接用一個(gè)定時(shí)器來定時(shí)是行不通的。 T2CON中的各位可進(jìn)行位尋址，其他寄存器或計(jì)數(shù)器的各位不能按位尋址。當(dāng)定時(shí)器 2 工作在向上或向下計(jì)數(shù)工作方式時(shí)（ DECN=1）， EXF2 不能激活中斷。 TR2 定時(shí)器 2 啟動(dòng) /停止控制位。 T2MOD（ Timer 2 Mode Control）雖然是定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 模式控制器的縮寫，但定時(shí)器 /計(jì)數(shù) 器 2 的工作模式與 T2CON 更為親密， T2MOD 只用了 2 位，其格式如表 28所示（寄存器各位不可位尋址）。當(dāng) DCEN=0，若 EXEN2=0，定時(shí)器 2 為向上計(jì)數(shù)至 0FFFFH 溢出，置位 TF2 激活中斷，同時(shí)把 16 位計(jì)數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載， RCAP2H 和 RCAP2L 的值可由軟件設(shè)置；若 EXEN2=1，定時(shí)器 2 的 16 位重載由溢出或外部輸入端 T2EX 從 1 至 0 的下降沿觸發(fā)。 模塊設(shè)計(jì) 電源部分 如圖 22 所示， LM7805CT 是一個(gè)三端集成穩(wěn)壓器，輸出端電壓 +5V，其自身壓降為 2~3V，這里取 ，則 1 端電壓為 。 圖 2 3 按鍵復(fù)位電路 振蕩器部分 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 在單片機(jī)內(nèi)部顯示緩沖區(qū) 79H、 7AH、 7BH、 7CH、 7DH、 7EH 內(nèi)的值分別是秒的個(gè)位、秒的十位、分的個(gè)位、分的十位、時(shí)的個(gè)位、時(shí)的十位，顯示器 LED0、 LED LED LED LEDLED5 分別顯示秒的個(gè)位十位、分的個(gè)位十位、時(shí)的個(gè)位十位，由圖 26 所示。 圖 27 為DM7447AN 集成電路譯碼器之引腳圖與真值表如表 212。該電路接受 4 之輸出位二進(jìn)制編碼 — 十進(jìn)制數(shù)（ BCD）輸入并借助于輔助輸入端狀態(tài)將輸入數(shù)據(jù)譯碼后去驅(qū)動(dòng)一個(gè)七段顯示器。 圖 2 7 DM7447AN 引腳功能圖 16 表 2 12 DM7447AN 真值表 H=高電平 L=低電平 =不定 注： 當(dāng)需要 0 到 15 的輸出功能時(shí)，滅燈輸入（ BI）必須為開路或保持在高邏輯電平， 若不要滅掉十進(jìn)制零，則動(dòng)態(tài)滅燈輸入（ RBI）必須開路或處于高邏輯電平。若此時(shí)按下 S6，鬧鐘小時(shí)加一，按下 S7，鬧鐘分加一；若 S6， S7 都不按，直接按下 S4 鍵，則退出鬧鐘調(diào)整模式； S1 不按， S4 不按，直接按下 S7 鍵，開始秒表計(jì)時(shí)，若沒有超過 1 小時(shí)，顯示分秒百分秒，若超過 1 小時(shí)，則顯示時(shí)分秒，再按下 S7 秒表停止。先百分秒加一，若到達(dá)一秒，則秒加一，百分秒歸 0；若秒超過 59，則秒歸 0 并且分加一；若分超過 59，則分歸 0 并且時(shí)加一；若時(shí)超過 23，則時(shí)也歸 0。利用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘，僅僅是眾多方法之一。 通過電子鐘的設(shè)計(jì)，加深了對單片機(jī)的理解，能夠更熟練地應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，對今后的工作有很大的幫助。俞老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 真誠感謝給予我熱情幫助和關(guān)注的所有人。我很高興能生活在一個(gè)互助友愛和充滿活力的集體中，從他們的身上我學(xué)到了很多，同時(shí)他們給我的大學(xué)生活留下了許多美好的回憶。在今后的其他工作中，也可以把這次設(shè)計(jì)中的收獲運(yùn)用進(jìn)去，這是我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到的最大財(cái)富。電路原理圖的設(shè)計(jì)是我的弱處，開始時(shí)對一些電路不是很了解，經(jīng)過查找資料與同學(xué)探討，逐漸明白了其中的關(guān)鍵。并詳細(xì)說明了軟件和硬件設(shè)計(jì)方法及仿真、硬件實(shí)現(xiàn)。 圖 3 4 T0中斷流程圖 T0 定時(shí)時(shí)間為 ，每 就在 T1 入口（ 口）形成一個(gè)脈沖。 * BI/RBO 是用作滅燈輸入（ BI）與 /或動(dòng)態(tài)滅燈輸出（ RBO）的線與邏輯 圖 2 8 七段顯示器對 DM7447AN 之保護(hù)電路圖 時(shí)鐘系統(tǒng)的電路原理框圖 時(shí)鐘系統(tǒng)的電路原理 框 圖請參見附錄一。該電路有自動(dòng)前、后沿滅零控制（ RBI 和 RBO）。 在 DM7447AN 中尚有 LT、 RBI 與 BI/RBO 之控制腳，其功能分述如下 : 該電路是由與非門、輸入緩沖器和 7 個(gè)與或非門組成的 BCD7 段譯碼器 /驅(qū)動(dòng)器。 在動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，顯示緩沖區(qū) 31H 內(nèi)部存放的是要顯示的秒的個(gè)位的數(shù)值，使用MOVC A, A+PC 指令取出段控碼，由 P0 口輸出通過鎖存器 DM7447AN 后送到數(shù)碼管的段控端，給 P2 口送 01H 通過鎖存器 DM7447AN 驅(qū)動(dòng)以后，只有 LED0 位的位控端有效，此時(shí)只有 LED0 被點(diǎn)亮來顯示秒的個(gè)位，延時(shí)持續(xù)點(diǎn)亮一段時(shí)間，然后把顯示緩沖單元地址加 1，位控值左移一位，取出段控碼，再把段控碼和位控碼送到數(shù)碼管顯示器，此時(shí)只有 LED1 被點(diǎn)亮顯示秒的十位，延時(shí)持續(xù)點(diǎn)亮一段時(shí)間，就這樣通過逐個(gè)地從低位到高位點(diǎn)亮各個(gè)顯示器，掃描到最高位時(shí)的十位被點(diǎn)亮就返回。 發(fā)聲部分 蜂鳴器與三極管相連，給 口寫“ 1”則蜂鳴器發(fā)聲，寫“ 0”則蜂鳴器停止發(fā)聲，如圖 25 所示。因本系統(tǒng)的晶振的頻率為 12MHz，所以，復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)當(dāng)超過 2μ S 才能完成復(fù)位操作。 定時(shí)器 2 是用來產(chǎn)生秒表定時(shí)中斷的，采用自動(dòng)重裝載（ Autoreload）方式工作，即把 00000000B 賦予 T2CON。捕獲（ Capture）方式： 在捕獲方式下，利用外部引腳 T2EX（ ）上的下降沿，可捕獲當(dāng)前 TH2 和 TL2的 16 位計(jì)數(shù)值。 CP/ 2RL 捕獲 /重裝載選擇。 TCLK=1時(shí)，用定時(shí)器 2 溢出脈沖作為串行口（工作于工作方式 1 或 3 時(shí)）的發(fā)送時(shí)鐘， TCLK=0，用定時(shí)器 1 的溢出脈沖作為發(fā)送脈沖。當(dāng)RCLK=1 時(shí)，定時(shí)器 2 溢出，不對 TF2 置位。 T2 的設(shè)置 AT89C52 除了 MCS51 中 51 子系列所有的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 外，還有一個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2。 TF0 或 TF1 置位后，可向 CPU提出中斷請求。 GATE=1 時(shí)，先由程序設(shè)置 TR=1，然后由外部中斷來控制計(jì)數(shù)的接通與關(guān)閉。 表 2 3 TMOD 寄存器名： TMOD 位名稱 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M 0 地址： 89H 位地址 — — — — — — — — TMOD 被分為兩個(gè)部分，每部分 4 位，高 4 位用于定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1，低 4 位用于定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0。 在時(shí)鐘系統(tǒng)中， P2 口的高 4 位（ ~）用來輸出分十位，低 4 位（ ~）用來輸出分個(gè)位。 P1 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LSTTL 電路。 VCC —— 運(yùn)行時(shí)加＋ 5V AT89C52 單片機(jī)是一款低功耗，低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4KB（可經(jīng)受 1000 次擦寫周期）的 FLASH 可編程可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ EPROM），器件采用 CMOS 工藝和 ATMEI 公司 的高密度、非易失性存儲(chǔ)器（ NURAM）技術(shù)制造，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容。它將通用 CPU 和在線可編程 Flash 集成在一個(gè)芯片上，形成了功能強(qiáng)大、使用靈活和具有較高性能價(jià)格比的微控制器。 該方案具有硬件電路簡單的特點(diǎn)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可 編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時(shí)間精度要求不高的場合；二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時(shí)鐘芯片有： DS1302， DS12887， X1203 等都可以滿足高精度的要求。時(shí)間 對 我們 來說總是那么寶貴 ，在我們的日常工作、學(xué)習(xí)、生活中，時(shí)間概念愈加顯得重要。整個(gè)電子鐘裝置能完成時(shí)間的顯示、 調(diào)時(shí)、定時(shí)鬧鐘、秒表、復(fù)位等功能。I 多功能電子鐘的設(shè)計(jì) 摘 要 單片機(jī)自 20 世紀(jì) 70 年代問世以來，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。 通過這次設(shè)計(jì)讓我更深入了解單片機(jī)基本電路、如何控制和定時(shí)器和中斷編程的基本方法，從而鍛煉了我學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)和開發(fā)軟、硬件的能力。在高度發(fā)達(dá)信息化的 21 世紀(jì)，人們總 是那么忙碌。 本文主要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的方法，本設(shè)計(jì)由單片機(jī)AT89C52 芯片和 LED 數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。但由于每次執(zhí)行程序時(shí)，定時(shí)器都要重新賦初值，所以該時(shí)鐘精度不高。它的功能強(qiáng)大，而且也較容易購買，故本設(shè)計(jì)中所選的單片機(jī)為 AT89C52 單片機(jī)。片內(nèi)的 FLASH 存儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲(chǔ)器編程器來編程。 VSS —— 接地 LAE/ PROG —— 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址允許鎖存）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位位數(shù)字節(jié)。 P0 口 —— 是一組 8 位漏極開路雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 在時(shí)鐘系統(tǒng)中， P1 口的高 4 位（ ~）用 來輸出時(shí)十位，低 4 位（ ~）用來輸出時(shí)個(gè)位。 其中 GATE 和 C/ T 用于控制計(jì)數(shù)信號(hào)的輸入， M M0 用于定義計(jì)數(shù)器的工作方式。 兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器均為加法計(jì)數(shù)器，它們的級聯(lián)和技術(shù)范圍是有 TMOD 中的 M1和 M0 來控制的。 TF0 和 TF1 在 CPU 響應(yīng)中斷后會(huì)自動(dòng)復(fù)位，而禁止中斷響應(yīng)時(shí)，也可由軟件來復(fù)位。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 有兩個(gè)外部輸入端（ T2 和 T2EX），兩個(gè) 8位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（ TH2 和 TL2），兩個(gè)重載或捕獲寄存器（ RCAP2L 和 RCAP2H）和兩個(gè)內(nèi)部特殊功能寄存器 T2CON 和 T2MOD。 EXF2 定時(shí)器 2 外部標(biāo)志。 EXEN2 定時(shí)器 2 外部允許標(biāo)志。 CP/ 2RL =1 時(shí)，如 EXEN2=1，且 T2EX 端出現(xiàn)負(fù)跳變脈沖時(shí)發(fā)生捕獲操作。 TH2 和 TL2 的計(jì)數(shù)信號(hào)可來自內(nèi)部基準(zhǔn)時(shí)鐘，此時(shí)捕獲方式可測得引腳 T2EX 上兩個(gè)下降沿之間的時(shí)間； TH2 和 TL2 計(jì)數(shù)信號(hào)也可來自引腳 T2（ ）上的脈沖信號(hào)，此時(shí)的捕獲方式可測得 T2EX 上兩個(gè)下降邊沿周期， T2 上所出現(xiàn)的脈沖數(shù)。令 T2MOD 中 DCEN=0， EXEN2=0，定時(shí)器 2 為向上計(jì)數(shù)至 0FFFFH 溢出，置位 TF2 激活中斷，同時(shí)把 16 位計(jì)數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L重裝載， RCAP2H 和 RCAP2L 的值可由軟件設(shè)置。 如圖 23 所示，上電時(shí)電容