【文章內(nèi)容簡介】 S52 的 、 、 RST 外接三個獨(dú)立按鍵，當(dāng)按下 按鍵時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)時(shí)間的狀態(tài)或啟動時(shí)間顯示的功能；當(dāng)按下 按鍵時(shí)，對顯示的數(shù)碼管進(jìn)行加一的功能，達(dá)到調(diào)整時(shí)間的目的；當(dāng)按下 RST 按鍵時(shí)，實(shí)現(xiàn)對電子時(shí)鐘進(jìn)行復(fù)位的功能。 . 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 整個系統(tǒng)采用應(yīng)用廣泛的 AT89S52 作為時(shí)鐘控制芯片，利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 \計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的，它的處理過程如下：首先設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部的一個定時(shí)器 \計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)方式，對機(jī)器周期計(jì)數(shù)形成基準(zhǔn)時(shí)間，然后用另一個定時(shí)器 \計(jì)數(shù)器或軟件計(jì)數(shù)的方法對基準(zhǔn)時(shí)間計(jì)數(shù)形成秒，秒計(jì) 60 次形成分，分計(jì) 60 次形成小時(shí)，小時(shí)計(jì) 24 次則計(jì)滿一天。然后通過數(shù)碼管把它們的內(nèi)容在相應(yīng)位置顯示出來即可。 數(shù) 碼管顯示可以采用靜態(tài)顯示方法或動態(tài)顯示方法。靜態(tài)顯示方法需要數(shù)據(jù)鎖存器等硬件，接口復(fù)雜，時(shí)鐘顯示一般用 6 個或 8 個數(shù)碼管。由于系統(tǒng)沒有其他的復(fù)雜的任務(wù)處理，而且顯示的時(shí)鐘信息隨時(shí)都可能變化，一般采用動態(tài)顯示方式。動態(tài)顯示方法線路相對簡單，但需動態(tài)掃描，掃描頻率要大于人眼視覺暫留頻率，信息看起來才穩(wěn)定。譯碼方式可分為軟件譯碼和硬件譯碼，軟件譯碼通過譯碼程序查得顯示信息的字段碼；硬件譯碼通過硬件譯碼器得到顯示信息的字段碼，實(shí)際中通常采用軟件譯碼。 在具體處理時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器采用中斷方式工作，對時(shí)鐘的形成在中斷服務(wù) 程序中實(shí)現(xiàn)。在主程序中只需對定時(shí)器計(jì)數(shù)器初始化、調(diào)用顯示子程序和控制子程序。另外， 為了 使用方便，設(shè)計(jì)了簡單的按鍵，可以通過按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)間調(diào)整和復(fù)位。 . 數(shù)碼管顯示工作原理 數(shù)碼管是一種把多個 LED 顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個 LED 顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個 LED 顯示段的陰極接在一起，即為公共端。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負(fù)極，又稱為負(fù)極。通常的數(shù)碼管又分為 8 段，即 8 個 LED 顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如 設(shè)計(jì)的，分別為 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP，其中 DP 是小數(shù)點(diǎn)位段。而多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會連接在一起。即，所有的 A 段都會連在一起，其它的段也是如此，這是實(shí)際最常用的用法。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。 靜態(tài)顯示：所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 8 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(shí)較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但當(dāng)所顯示的位數(shù)較多時(shí)，靜態(tài)顯示所需的 I/O 口太多，造成了資源的浪 費(fèi)。 動態(tài)顯示：所謂動態(tài)顯示，就是一位一位的輪流點(diǎn)亮各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)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(dǎo)通電流有關(guān)，也于點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)采用動態(tài)顯示。 單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 9 . 電路硬件設(shè)計(jì) . 設(shè)計(jì)原理框圖 此設(shè)計(jì)原理框圖如圖 1所示，此電路包括以下六個部分：單片機(jī)，按鍵，指示燈，復(fù)位電路，晶振及顯示電路。 圖 1 設(shè)計(jì)原理框圖 . 電源部分 如圖 2 所示，從外部引入 的直流電，為單片機(jī)、復(fù)位電路等提供電源。 圖 2 電源部分 單 片 機(jī) 按鍵 指示燈 復(fù) 位電路 顯示電路 晶振 單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 10 . 復(fù)位電路 如圖 3 所示，復(fù)位電路采用上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位設(shè)計(jì)在一起，主要由型號為 10uF的電解電容， 和 220 的電阻以及按鍵 S3 構(gòu)成，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)引腳 RST 為高電平 1，斷開時(shí)引腳為低電平 0。 圖 3 復(fù)位電路 . 指示燈電路 如圖 4 所示，指示燈電路主要由兩個發(fā)光二極管組成，端口低電平有效。燈的亮滅顯示控制端， 口黃燈亮表示 控制時(shí)， 口紅燈亮表示控制分，紅燈、黃燈一起亮表示控制秒。 圖 4 指示燈電路 單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 11 . 按鍵電路 如圖 5 所示，按鍵開關(guān) S S2 分別接 、 端， S1 選擇時(shí)、分、秒， S2 對時(shí)、分、秒進(jìn)行自加，低電平有效。 圖 5 按鍵電路 . 時(shí)鐘電路 如圖 6 所示，單片機(jī)外接 石英晶體和微調(diào)電容實(shí)現(xiàn)了使用其內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖，其中晶振為 12M，電容均為 30pF無極性電容。 圖 6 時(shí)鐘電路 單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 12 . 驅(qū)動電路 如圖 7 所示，從實(shí)物制作簡易程度與驅(qū)動數(shù)碼管段碼能力角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管位選端與三 極管集電極相連，三極管發(fā)射極接 5V 直流電源，三極管基極與單片機(jī)芯片 P0 口，數(shù)碼管段選端與 P2 口相連。通過編程，單片機(jī)芯片即可通過控制端口電平來控制數(shù)碼管位、段的控制。 圖 7 驅(qū)動電路 . 數(shù)碼管連接電路 圖 8 為三位一體數(shù)碼管的引腳功能圖，數(shù)碼管引腳與單片機(jī)芯片引腳和三極管對應(yīng)相接。數(shù)字電子鐘的顯示模塊用 2 個三位一體數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，數(shù)碼管從左到右依次顯示時(shí)十位、個位，分十位、個位，秒十位和個位，采用軟件譯碼動態(tài)顯示。 圖 8 數(shù)碼管連接電路 . 主控模塊 AT89S52 單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 13 AT89S52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn) 的低功耗，高性能 CMOS 八位單片機(jī)，片內(nèi) ROM 全部采用 FLASH ROM 技術(shù)，片內(nèi)含 4K bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。 AT89S52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 4 個 8 位的并行 I/O 端口，看門狗（ WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。它是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，晶振時(shí)鐘為 12MHz，第 31 引腳需要接高電位使單片機(jī)選用內(nèi)部程序存儲器；第 40腳為電源端 VCC，接 5V 電源，第 20 引腳為接地端 GND。單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 14 . 材料清單