【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 S52 的 、 、 RST 外接三個(gè)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(dòng)時(shí)間顯示的功能；當(dāng)按下 按鍵時(shí)，對(duì)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(duì)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(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，它的處理過(guò)程如下：首先設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器 \計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)方式，對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)形成基準(zhǔn)時(shí)間，然后用另一個(gè)定時(shí)器 \計(jì)數(shù)器或軟件計(jì)數(shù)的方法對(duì)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(mǎn)一天。然后通過(guò)數(shù)碼管把它們的內(nèi)容在相應(yīng)位置顯示出來(lái)即可。 數(shù) 碼管顯示可以采用靜態(tài)顯示方法或動(dòng)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(gè)或 8 個(gè)數(shù)碼管。由于系統(tǒng)沒(méi)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(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示方法線(xiàn)路相對(duì)簡(jiǎn)單，但需動(dòng)態(tài)掃描，掃描頻率要大于人眼視覺(jué)暫留頻率，信息看起來(lái)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(guò)譯碼程序查得顯示信息的字段碼；硬件譯碼通過(guò)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(duì)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(duì)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(jiǎn)單的按鍵，可以通過(guò)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(gè) LED 顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類(lèi)型，一種是共陽(yáng)型，一種是共陰型。共陽(yáng)型就是把多個(gè) LED 顯示段的陽(yáng)極接在一起，又稱(chēng)為公共端。共陰型就是把多個(gè) LED 顯示段的陰極接在一起，即為公共端。陽(yáng)極即為二極管的正極，又稱(chēng)為正極，陰極即為二極管的負(fù)極，又稱(chēng)為負(fù)極。通常的數(shù)碼管又分為 8 段，即 8 個(gè) 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(huì)連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會(huì)連接在一起。即，所有的 A 段都會(huì)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(dòng)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(gè) 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(dòng)態(tài)顯示：所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位的輪流點(diǎn)亮各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留功能可以看到整個(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(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(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位設(shè)計(jì)在一起，主要由型號(hào)為 10uF的電解電容， 和 220 的電阻以及按鍵 S3 構(gòu)成，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)引腳 RST 為高電平 1，斷開(kāi)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(gè)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(kāi)關(guān) S S2 分別接 、 端， S1 選擇時(shí)、分、秒， S2 對(duì)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(wú)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(dòng)電路 如圖 7 所示，從實(shí)物制作簡(jiǎn)易程度與驅(qū)動(dòng)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(guò)編程，單片機(jī)芯片即可通過(guò)控制端口電平來(lái)控制數(shù)碼管位、段的控制。 圖 7 驅(qū)動(dòng)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(duì)應(yīng)相接。數(shù)字電子鐘的顯示模塊用 2 個(gè)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(gè)位，分十位、個(gè)位，秒十位和個(gè)位，采用軟件譯碼動(dòng)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(guó) 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(chǔ)器，器件采用ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 4 個(gè) 8 位的并行 I/O 端口，看門(mén)狗（ WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)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(chǔ)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