【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 AL1 和 XTAL2：外部晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)， XTAL1 和 XTAL2用于外接石英晶體諧振器和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接入外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 按鍵模塊 圖 5 按鍵模塊 在該模塊中，采用四個(gè)按鍵作為對(duì)電子時(shí)鐘的控制輸入，通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的時(shí)間設(shè)置、定時(shí)功能。電路中將四個(gè)按鍵的一端接地，而單片機(jī)的 P2 口默認(rèn)為高電平，一旦按鍵被按下，則該按鍵對(duì)應(yīng)的管腳被拉低，通過(guò)軟件掃描按鍵即可知道用戶所要實(shí)現(xiàn)的功能，調(diào)用相應(yīng)的按鍵子程序來(lái)完成該操作 [6]。 本設(shè)計(jì)中，四個(gè)按鍵 K K K K4分別與 AT89C51 單片機(jī)的引腳 、 、 連接。 當(dāng) 按下 K1 時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行“時(shí)”的校對(duì)， 再次 按下 K1時(shí)，則切換到“分”的校對(duì)，第三次按下則 切換 到“秒”的校正， 第四次按下則返回到正常時(shí)間顯示。當(dāng)按下 K2時(shí)，切換到鬧鐘模式，連續(xù)按下 K2 鍵時(shí)依次進(jìn)行定時(shí)。 K3 和 K4鍵是實(shí)現(xiàn)加一和減一功能。 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 8 圖 6 復(fù)位電路 單片機(jī)在上電以后內(nèi)部的電路處于一種隨機(jī)狀態(tài)，這時(shí)如果開(kāi)始工作則會(huì)出現(xiàn)混亂。對(duì)單片機(jī)而言，復(fù)位也就是在做準(zhǔn)備工作，是使單片機(jī)回到初始化狀態(tài)的一種操作。單片機(jī)系統(tǒng)上電后，從何處開(kāi)始執(zhí)行第一條指令是由系統(tǒng)復(fù)位后的狀態(tài)決定 的 [7]。 RESET 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，高電平有效 ，低電平工作 。常用的復(fù)位電路有上電復(fù)位電路、按鍵電平復(fù)位電路、按鍵脈沖復(fù)位電路 。 本設(shè)計(jì) 中 采用按鍵電平復(fù)位電路 ，如圖 6所示 。 電路 圖 7 振蕩 電路 咸陽(yáng)師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，它的作用就是用來(lái)構(gòu)成振蕩器，但要形成時(shí)鐘，還需要一些附加的電路 [8]。 AT89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生有以下兩種方法： 。利用單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳 XTAL1 和 XTAL2兩端接晶振， 就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，外接晶振時(shí)，晶振兩端的電容一般選擇為 30pF 左右；這兩個(gè)電容對(duì)頻率有微調(diào)的作用 ，晶振的頻率范圍可在 之間選擇。 。此方式是利用外部振蕩脈沖接入 XTAL1 和 XTAL2。 本設(shè)計(jì) 采用 內(nèi) 部時(shí)鐘方式 。 振蕩電路由兩個(gè)皆為 30PF 的 C1,C2 及振蕩頻率為 12MHZ 的晶振組成，并配合單片機(jī)定時(shí)器 0實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)時(shí) 。 如圖 7所示。 模塊 圖 8 發(fā)聲模塊 發(fā)聲 模塊由電源， 蜂鳴器兩 部分組成。 正常情況下， 不發(fā)聲 ，一旦按鍵按下，或定時(shí)時(shí)間到，蜂鳴器 發(fā)聲 [9]。 LED 是 Light Emiting Diode （發(fā)光二極管）的縮寫 ,發(fā)光二極管是能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的電致發(fā)光器件。由條形發(fā)光二極管組成“ 8”字形的 LED 顯示器，也稱數(shù)碼管 [10]。 通過(guò)數(shù)碼管中發(fā)光二極管的亮暗組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號(hào)。數(shù)碼管有 7 段數(shù)碼管和 8 段數(shù)碼管之分。 7段數(shù)碼管由 7個(gè)發(fā)光二極管組成，而 8 段數(shù)碼管則是在 7段發(fā)光二極管的基礎(chǔ)上再加一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管 ，用以顯示小數(shù)點(diǎn)。 8 段數(shù)碼管中發(fā)光二極管的排列形狀以及數(shù)字顯示的段組合如圖 9基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 10 所示 ： 圖 9 八段數(shù)字顯示器及發(fā)光段組合圖 在使用中 ， 為了給發(fā)光二極管加驅(qū)動(dòng)電壓，它們有一個(gè)公共引腳，公共引腳共有兩種連接方法， 如圖 10 所示 ， 分別 為共陰極 接法 與共陽(yáng)極 接法 [11]。 。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成陰極公共引腳， 如圖 a 所示 。使用時(shí)陰極公共引腳接地，這樣陰極引腳上加高電平的發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而加低電平的則不點(diǎn)亮。 。把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成陽(yáng)極公共引腳，如 圖 b 所示。使用時(shí)陽(yáng)極公共引腳接 +5V。這樣陰極引腳上加低電平的發(fā)光二極管即可導(dǎo)通點(diǎn)亮，而加高電平的則不點(diǎn)亮 。 a 共陽(yáng)極接法 b 共陰極接法 圖 10 LED顯示器接法 本設(shè)計(jì)中采用共陰極 LED 數(shù)碼管顯示方式，電路圖如圖 11 所示 ： fabcdegDPd c DPCOMeg baCOMfCOMCOMaabbccddeeffggDPDP咸陽(yáng)師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 圖 11 時(shí)間顯示模塊 KEIL 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的應(yīng)用與操作 KEIL 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 Keil C51 是 Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 Keil 提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。在 Keil 中使用 C語(yǔ)言編程，在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì) [12]。 KEIL 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的基本仿真流程 [13] [13] 第一步：雙擊 KEIL uVision3 的桌面快捷方式，啟動(dòng) KEIL 集成開(kāi)發(fā)軟件。 第 二步：新建文本編輯界面或加入原有的程序文件。 選擇“ File(文件 )”→“New” 命令或菜單欄的 “ 新建文本 ” 命令，即可在項(xiàng)目界面的右側(cè)打開(kāi)一個(gè)新的文本編輯界面，默認(rèn)文件名為 “Text1” 。 第三步：在“ Text1” 中輸入 C語(yǔ)言源程序。 第四步：保存源程序。 保存文件時(shí)必須加上文件的擴(kuò)展名并選擇路徑和文件名進(jìn)行保存， C 語(yǔ)言程序文件的擴(kuò)展名為 “.C” 。 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 12 第五步：新建 KEIL 工程。 選擇“ Project(工程 )” →“New Project( 新建工程 )” 命令，將出現(xiàn)保存對(duì)話框。在保存工程對(duì)話框中輸 入工程文件名，工程名稱不用輸入擴(kuò)展名。輸入名稱后保存，將出現(xiàn) “Select Device for Target ” 對(duì)話框。 第六步：選擇 CPU型號(hào)。 在對(duì)話框中選擇“公司（ Atmel） ” →“CPU 型號(hào) ” ，單擊 “ 確定 ” 按鈕返回主界面。 Proteus 軟件簡(jiǎn)介 Proteus 軟件是目前世界上最先進(jìn) 的 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)模擬 電路、 數(shù)字 電路及 各種 電路系統(tǒng)的仿真和 PCB 設(shè)計(jì)等功能，是目前唯一 一個(gè)能夠?qū)Ω鞣N處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的 EDA工具。微控制器系統(tǒng)相關(guān)的仿真 需建立編譯和調(diào)試環(huán)境，可選擇 Keil 5 軟件。該軟件支持 許多 芯片，集編輯、編譯和程序仿真于一體，同時(shí)還支持匯編和 C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)。它的界面 簡(jiǎn)單 易學(xué)，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強(qiáng)大的功能 [14]。 其最關(guān)鍵的功能是：將電路仿真和微處理器仿真進(jìn)行協(xié)同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進(jìn)行處理器編程調(diào)試，并進(jìn)行功能驗(yàn)證，通過(guò)動(dòng)態(tài)器件如 LED、開(kāi)關(guān)等，實(shí)時(shí)看到運(yùn)行后的輸入、輸出的結(jié)果， Proteus 為我們建立了比較完整的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境 [15]。 程序流程圖 圖 12 主程序流程圖 咸陽(yáng)師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 本設(shè)計(jì)的 主 程序 是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，其流程是：開(kāi)始運(yùn)行顯示正常時(shí)間，如果掃描過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有鍵按下，則進(jìn)行時(shí)間和鬧鐘模式的切換，再次按下，進(jìn)行時(shí)分秒的校正；如果沒(méi)有鍵按下，則正常顯示時(shí)間；在正常時(shí)間顯示過(guò)程中，若定時(shí)時(shí)間到，則鬧鐘自動(dòng)響起，否則時(shí)間正常顯示。 仿真結(jié)果 仿真結(jié)果如下圖 13所示。 圖 13 仿真結(jié)果 仿真結(jié)果分析 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了時(shí)分秒的顯示，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，對(duì)時(shí)間的調(diào)節(jié)感覺(jué)不是很好 ，在鬧鐘定時(shí)方面還是比較滿意 。在測(cè)試過(guò)程中，有很多小問(wèn)題，通過(guò)多次的修改程序并在 Proteus 軟件中進(jìn)行仿真，最終解決可了這些問(wèn)題，同時(shí)也反映出我在單片機(jī)設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)方面的不足 [16]。仿真效果達(dá)到了預(yù)期的效果，能通過(guò)調(diào)節(jié)控制鍵來(lái)矯正時(shí)間，是本人比較滿意。 首先，我覺(jué)得這次的單片機(jī)設(shè)計(jì)非常必要，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)使我們學(xué)到了更多的關(guān)于單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用知識(shí)，以前在課堂上只是簡(jiǎn)單的掌握了一些基礎(chǔ)知識(shí)和簡(jiǎn)單指令，對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用還很陌生。 剛開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，腦子里一片空白，不知道從哪開(kāi)始下手，學(xué)過(guò)的知識(shí)不知道基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì) 14 怎么運(yùn) 用。設(shè)計(jì)，編程，仿真，每一步都感覺(jué)很難，尤其是編程這一塊，老是有錯(cuò)誤，后來(lái)我發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該把程序分開(kāi)來(lái)，一塊一塊的進(jìn)行編程，不能混在一起，否則程序太大了，容易混淆，很難發(fā)現(xiàn)里面存在的問(wèn)題。于是我把程序按照 實(shí)現(xiàn)的功能不同分成幾部分，然后進(jìn)行逐一分析，進(jìn)行編程，把每一部分實(shí)現(xiàn)的功能都實(shí)現(xiàn)后再對(duì)整個(gè)的程序進(jìn)行整理。 這次設(shè)計(jì)讓我深有感觸的是做什么事都要細(xì)心，并且一定要有耐