【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)碼管，故本數(shù)字鐘采用4位一體的數(shù)碼管。若使8個數(shù)碼管正常顯示時間，必須采用數(shù)碼管的動態(tài)掃描方式，即每一時刻只有一個數(shù)碼管點亮，采用軟件延時和人眼的視覺停留效果，使人眼看到的數(shù)碼管是同時點亮的。因此需要用8個端口控制數(shù)碼管的段選，即決定數(shù)碼管顯示什么字符，8個端口控制數(shù)碼管的位選，即決定該時刻讓哪個數(shù)碼管點亮?？紤]到數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式，即循環(huán)掃描數(shù)碼管的8位，并將顯示字符送入段選段，為了節(jié)省單片機的輸入/輸出端口和易于程序的編寫，采取直接用P2口控制數(shù)碼管的8個段選位，其中數(shù)碼管的小數(shù)點控制位DP不用可直接懸空，為了增加其驅(qū)動能力使數(shù)碼管顯示更亮，在此加入74100，有鎖存數(shù)據(jù)和增加驅(qū)動的作用?！C8譯碼器控制數(shù)碼管的位選端。連接方式如圖36所示。圖36 74LS138與P2口連接圖74LS138為3線—8線譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138線路結(jié)構(gòu)型式，其74LS138工作原理如下：當(dāng)一個選通端（E1）為高電平，另兩個選通端（E2）和（E3）為低電平時，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平的方式譯出。利用EE2和E3可級聯(lián)擴展成一個24線譯碼器。若外接一個反相器還可以級聯(lián)擴展成為32線譯碼器。若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。74LS138的引腳如圖37所示。圖37 74LS138譯碼器引腳圖74LS138的真值表見表32。表32 74LS138譯碼器真值表輸 入輸 出E1E2+E3C B AY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70xx x x1 1 1 1 1 1 1 1x1x x x1 1 1 1 1 1 1 1100 0 00 1 1 1 1 1 1 1100 0 11 0 1 1 1 1 1 1100 1 01 1 0 1 1 1 1 1100 1 11 1 1 0 1 1 1 1101 0 01 1 1 1 0 1 1 1101 0 11 1 1 1 1 0 1 1101 1 01 1 1 1 1 1 0 1101 1 11 1 1 1 1 1 1 074LS138外接一個反相器級聯(lián)擴展成為32線譯碼器。在該設(shè)計中，由于單片機的P2口只有8個數(shù)據(jù)線顯然不夠32個數(shù)據(jù)使用。因此，74LS138譯碼器再次使用于擴展數(shù)據(jù)輸入端的。將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端，74LS138還可作為數(shù)據(jù)分配器如圖38所示。將數(shù)據(jù)分配給7個74100，以此來驅(qū)動點亮數(shù)碼管。圖38 74LS04與74100連接圖74100具有數(shù)據(jù)鎖存和數(shù)據(jù)緩沖的功能，做數(shù)據(jù)鎖存時，當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時，在芯片的輸出端，數(shù)據(jù)仍然保持；做數(shù)據(jù)緩沖時，可加強驅(qū)動能力，74100的引腳圖如圖39所示。同樣，74LS244也具備數(shù)據(jù)緩沖的能力。圖39 74100引腳圖本設(shè)計中所用到的數(shù)碼管的如圖310所示，將4引腳與U5:A的Q0、QQQ3引腳依次相連接，引腳1控制AM/PM顯示，引腳2控制12h/24h制的設(shè)定，引腳3控制復(fù)位顯示，引腳4控制時間間隔位。圖310 數(shù)碼管引腳圖本設(shè)計用到七個74100芯片，分別是U2:A、U2:B、U3:A、U3:B、U4:A、U4:B、U5:A。U2:A通過NOR4與74LS244相連接，驅(qū)動數(shù)碼管的A0～D0。U2:B與A1～D1相連接，連接方式如圖311所示；依次類推，U3:A、U3:B、U4:A和U4:B依次與A2～DA3～DA4～DA5～D5相連接。圖311 74100與74LS244連接圖按鍵掃描控制部分采取獨立按鍵控制方式，～，用來顯示和控制時間的調(diào)整，因所用的按鍵較少，故采用獨立按鍵控制方式，且所用按鍵均為彈性小按鍵，即按下時為低電平接通，松手時即彈起變?yōu)楦唠娖?，為了?jié)省輸入/輸出端口和方便編程，每個按鍵根據(jù)其按的次數(shù)有不同的作用。按鍵控制圖如圖312所示。圖312 按鍵控制圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計及實現(xiàn)該系統(tǒng)軟件程序主要有主程序模塊，按鍵掃描程序，顯示子程序，時鐘調(diào)整與設(shè)置程序等四大模塊組成。圖41中按鍵從上往下設(shè)定為KK2兩個開關(guān)和KK4兩個按鍵，。當(dāng)需要設(shè)定當(dāng)前時間時，按一下K2鍵，進(jìn)入時間設(shè)定狀態(tài)，按一下K4，分鐘加1；按一下K3，小時加1。如此反復(fù)來設(shè)定當(dāng)前時間。調(diào)好時間后，斷開K2，退出當(dāng)前時間設(shè)定狀態(tài)；當(dāng)要切換時間模式時，按下K1鍵，進(jìn)入二十四時計時模式，斷開K1鍵，進(jìn)入十二時計時模式。圖41 按鍵控制圖 主程序流程圖本流程圖所描述的是：程序?qū)雴纹瑱C，開始運行。系統(tǒng)從12點59分40秒開始計時，本設(shè)計中用到了兩個開關(guān)（KK2）和兩個按鈕（KK4），K1的優(yōu)先級別最高，所以進(jìn)行按鍵掃描時首先判斷K1鍵是否閉合。K1鍵控制著不同的計時模式，閉合就進(jìn)入二十四時計時模式，斷開則進(jìn)入十二時計時模式。在相應(yīng)的計時狀態(tài)下，判斷K2鍵是否閉合，如果要進(jìn)行時間調(diào)整，則閉合K2鍵，程序?qū)ㄟ^K3和K4鍵進(jìn)行時間的設(shè)定，K3對小時進(jìn)行調(diào)整，K4對分鐘進(jìn)行調(diào)整，按下一次K3鍵，小時加1，按下一次K4鍵，分鐘加1，時間調(diào)整結(jié)束后，斷開K2鍵，程序從調(diào)整后的時間開始正常顯示。具體主流程圖如42所示。進(jìn)入24時進(jìn)制計時開始從12時59分40秒開始計時判斷K1是否按下進(jìn)入12時進(jìn)制計時判斷K2是否按下進(jìn)行相應(yīng)的時間調(diào)整調(diào)整結(jié)束正常的時間顯示NYNY圖42 主程序流程圖 時間調(diào)整程序流程圖時間的調(diào)整是通過KK3和K4來實現(xiàn)的。K2與KK4的優(yōu)先級別不一樣，K2的優(yōu)先級高于K3和K4，K3和K4是同等優(yōu)先級。要實現(xiàn)對時間的重置首先要從K2開始判斷，K2是時間調(diào)整的開啟鍵，只有先閉合K2才能進(jìn)行時間的重置。在K2閉合的狀態(tài)下，按一下K3鍵，小時按照相應(yīng)的計時模式（12/24時制）進(jìn)行加1，當(dāng)小時加到相應(yīng)的最大值時進(jìn)行自動返1（12時計時下）或者返0（24時計時下），通過K3鍵進(jìn)行小時的調(diào)整，直到所要設(shè)定的小時為止。按一下K4鍵進(jìn)行分鐘的加1，當(dāng)達(dá)到60是自動返回1，通過K4鍵進(jìn)行分鐘的調(diào)整，直到所要設(shè)定的分鐘為止。具體設(shè)計流程圖如圖43所示。開始判斷K2是否按下進(jìn)行時間調(diào)整判斷KK3是否按下進(jìn)行相應(yīng)的小時或分鐘的調(diào)整調(diào)整結(jié)束YYNN圖43 時間調(diào)整程序流程圖5 Proteus軟件仿真 Proteus軟件簡介Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比如MCS51系列、PIC系列等等，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。 仿真步驟第一步：用Keil uVision4軟件對程序進(jìn)行編譯，編譯通過后，會自動生成HEX文件。第二步：在Proteus的元件庫中找到80C51以及相應(yīng)的元件，按照硬件設(shè)計中的說明把各部件連接起來組成一個定時鬧鐘的硬件系統(tǒng)。第三步：把在Keil ，點擊運行符號就可以使軟硬件的配套設(shè)施在Proteus的環(huán)境下仿真實現(xiàn)。第四步：驗證系統(tǒng)能否實現(xiàn)所要求的功能，并檢驗錯誤。 仿真過程中出現(xiàn)的錯誤及解決措施（1），顯示模塊出現(xiàn)數(shù)字顯示錯誤，但是軟硬件都沒有錯誤，經(jīng)檢查是它們不配套，在修改掃描顯示控制字而且改變硬件布線順序后方顯示正常。（2）在設(shè)計的初期把主程序設(shè)計成順序結(jié)構(gòu)，但是在運行的時候沒有注意到這個問題，沒有按照軟件說明中的順序操作，以至于時間模式轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)錯誤，在改變按下按