基于單片機(jī)的電子鐘的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-24 19:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了成本，從而提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。AT89C2051是一個(gè)有20個(gè)引腳的芯片，引腳配置如圖3所示。與8051相比，AT89C2051減少了兩個(gè)對外端口（即P0、P2口），使它最大可能地減少了對外引腳下，因而芯片尺寸有所減小。AT89C2051芯片的20個(gè)引腳功能為： 圖22 AT89C2051引腳配置 圖23 CD4017引腳圖VCC 電源電壓。GND 接地。RST 復(fù)位輸入。當(dāng)RST變?yōu)楦唠娖讲⒈３?個(gè)機(jī)器周期時(shí)，所有I/O引腳復(fù)位至“1”。XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 來自反向振蕩放大器的輸出。P1口 8位雙向I/O口?！?，當(dāng)作為輸入并被外部下拉為低電平時(shí)，它們將輸出電流，這是因內(nèi)部上拉的緣故。，可用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸入（AIN0）和反向輸入（AIN1），P1口輸出緩沖器能接收20mA電流，能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器；P1口引腳寫入“1”后，可用作輸入。在閃速編程與編程校驗(yàn)期間，P1口也可接收編碼數(shù)據(jù)。P3口 ～。，不能作為通用I/O引腳訪問。P3口的輸出緩沖器能接收20mA的灌電流；P3口寫入“1”后，內(nèi)部上拉，可用輸入。P3口也可用作特殊功能口，其功能見表1。P3口同時(shí)也可為閃速存儲(chǔ)器編程和編程校驗(yàn)接收控制信號(hào)。表21 P3口特殊功能P3口引腳特殊功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）（外部中斷0）（外部中斷1）T0（定時(shí)器0外部輸入）T1（定時(shí)器1外部輸入） 60秒旋轉(zhuǎn)譯碼驅(qū)動(dòng)原理按常規(guī)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要60進(jìn)制譯碼驅(qū)動(dòng)電路才能實(shí)現(xiàn)60秒旋轉(zhuǎn)譯碼驅(qū)動(dòng)，若用六片十進(jìn)制計(jì)數(shù)譯碼器構(gòu)成六十進(jìn)制計(jì)數(shù)譯碼電路，則電路連線多（需要120根連線），硬件電路龐大，開銷大。于是，我們巧妙地采用了兩片CD4017進(jìn)行六十進(jìn)制計(jì)數(shù)譯碼，實(shí)現(xiàn)60秒旋轉(zhuǎn)譯碼驅(qū)動(dòng)。既減少了電路的復(fù)雜程度又可降低了成本。圖24為時(shí)序圖，圖25為其CD4017功能引腳圖。圖24 CD4017時(shí)序圖CD4017集成電路是十進(jìn)制計(jì)數(shù)/時(shí)序譯碼器，共有10個(gè)譯碼輸出Q0～Q9；每個(gè)譯碼輸出通常處于低電平，且在時(shí)鐘脈沖由低到高的上升沿輸出高電平；每個(gè)高電平輸出維持1個(gè)時(shí)鐘周期；每輸入10個(gè)時(shí)鐘脈沖，輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖，此進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)。在清零輸入端（R）加高電平或正脈沖時(shí)，只有輸出端Q0為高電平，其余各輸出端均為低電平“0”。為了實(shí)現(xiàn)對發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)，在每一個(gè)譯碼輸出端口接一只發(fā)光二極管，并將二極管串聯(lián)限流電阻后接地。當(dāng)譯碼端口Q0～Q9中任一端口為高電平，則對應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，如圖25（左）所示。仔細(xì)考查CD4017的功能，可發(fā)現(xiàn)其10個(gè)輸出的高電平是相互排斥的，即任一時(shí)刻只有一只發(fā)光二極管點(diǎn)亮，因此可將圖25（左）電路進(jìn)一步簡化為如圖25（右）所示，從而達(dá)到簡化電路設(shè)計(jì)。圖25 CD4017控制發(fā)光二極管原理圖在本電子鐘設(shè)計(jì)中，每秒點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管，循環(huán)點(diǎn)亮一周共需60個(gè)發(fā)光二極管，如果用上述的6片CD4017實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，顯然電路很復(fù)雜。為此我們選用兩片CD4017和一片6反相器，采用“縱橫雙譯碼”技術(shù)，巧妙地實(shí)現(xiàn)60秒旋轉(zhuǎn)譯碼驅(qū)動(dòng)，其中一片接成10進(jìn)制，一片接成6進(jìn)制，實(shí)現(xiàn)610=60的功能，具體連接方法如圖26所示。圖26 發(fā)光二極管“縱橫雙譯碼”循環(huán)點(diǎn)亮LED原理將周期為1秒的輸入脈沖作為其中一片CD4017的時(shí)鐘脈沖，而此片的級(jí)聯(lián)進(jìn)位輸出端（QC）作為另一片的時(shí)鐘輸入，并將Q6與復(fù)位端相連。在兩片譯碼輸出端交叉點(diǎn)上接入發(fā)光二極管，構(gòu)成610矩陣。根據(jù)CD4017時(shí)序特點(diǎn)，在初始狀態(tài)下，作為高位（縱）的CD4017譯碼器輸出端口Q0處于高平，經(jīng)反相器反相后為低電平。當(dāng)作為低位（橫）的CD4017譯碼器輸出端口Q0～Q9依次輸出高電平后，則對應(yīng)的二極管LD1～LD10依次點(diǎn)亮；以后由于QC端的進(jìn)位，高位CD4017譯碼輸出端口Q1輸出高電平，反相后輸出低電平，當(dāng)?shù)臀坏腃D4017譯碼輸出端口Q0～Q9依次輸出高電平后，二極管LD11～LD20依次點(diǎn)亮。如此往復(fù)進(jìn)行，直至高位Q6向復(fù)位端輸入高電平，CD4017復(fù)位，60秒循環(huán)點(diǎn)亮重新開始。 時(shí)分顯示部件由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容較簡單，顯示量不大，所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟(jì)。LED有共陰極和共陽極兩種。如圖27所示。二極管的陰極連接在一起，通常把公共陰極接地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入+5V的電壓。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆劃（段）a～g，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆劃即亮，不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需外加限流電阻，起到保護(hù)作用。圖27 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理眾所周知，LED顯示數(shù)碼管通常由硬件7段譯碼集成電路，完成從數(shù)字到顯示碼的譯碼驅(qū)動(dòng)。本系統(tǒng)采用的軟件譯碼，以減小體積，降低成本和功耗，同時(shí)軟件譯碼的另一優(yōu)勢是比硬件譯碼還有更大的靈活性。從LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理可知，為了顯示字符，要為LED顯示數(shù)碼管提供顯示段碼，組成一個(gè)“8”字形字符的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED數(shù)碼管的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位與顯示段的對應(yīng)如表22。表22 各段碼位的對應(yīng)關(guān)系段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfed
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