【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陰極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM接到地線 GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮 【 8】 。 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式的分類(lèi) 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) [9] 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O端口多，如驅(qū)動(dòng) 5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8＝ 40根 I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51單片機(jī)可用的 I/O端口才 32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng) 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8個(gè)顯示筆 劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電各自獨(dú)立的 I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的 COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余 輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O端口，而且功耗更低 【 5】 。 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 14 數(shù)碼管的應(yīng)用 數(shù)碼管是一類(lèi)顯示屏 通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流會(huì)使其發(fā)亮從而顯示出數(shù)字。 可以顯示、時(shí)間、日期、溫度等所有可以用數(shù)字代替的參數(shù)。 由于它的價(jià)格便宜使用簡(jiǎn)單，所以在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如：空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管其他家電也用液晶屏與熒光屏。 數(shù)碼管使用的電流與電壓 [10] 電流：靜態(tài)時(shí)，推薦使用 1015mA；動(dòng)態(tài)時(shí)， 16/1動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，平均電流為 45mA，峰值電流 5060mA。 電壓：當(dāng)選擇紅色時(shí)，使用 ；當(dāng)選擇綠色時(shí)，使用 。 第四章 電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 可實(shí)現(xiàn)的功能 1．采用六位數(shù)碼管顯示小時(shí)、分鐘、秒，并且可以任意設(shè)定時(shí)間。 2．可以查看并且設(shè)定日期，日期采用年、月、日的顯示方式。 3．可以查看并設(shè)定鬧鐘，鬧鐘的顯示方式采用與時(shí)間相同的顯示方式。 4．可以查看并設(shè)定星期，數(shù)碼管的最后一位顯示星期，用 數(shù)字 8表示星期日。 5．系統(tǒng)設(shè)定詳細(xì)說(shuō)明： 系統(tǒng)的初始狀態(tài)為顯示時(shí)鐘狀態(tài)，此時(shí)顯示小時(shí)、分鐘、秒。初始狀態(tài)下， 按 K0鍵進(jìn)入時(shí)間調(diào)整程序，按 K1鍵查看鬧鐘，按 K2鍵查看日期，按 K3鍵查看星期。 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 15 進(jìn)入時(shí)間調(diào)整狀態(tài)后，首先調(diào)整分鐘，此時(shí)分鐘閃爍顯示，按 K1鍵加一，按 K2鍵減一。按 K0鍵開(kāi)始調(diào)整小時(shí)，此時(shí)小時(shí)閃爍顯示，按 K1鍵加一，按 K2鍵減一，再按 K0鍵后系統(tǒng)返回到顯示時(shí)間狀態(tài)。 在調(diào)整時(shí)間狀態(tài)下按下 K3鍵進(jìn)入調(diào)整鬧鐘狀態(tài)，此時(shí)顯示原先的鬧鐘時(shí)間，并且鬧鐘分鐘閃爍顯示，此時(shí)按 K1鍵加一，按 K2鍵減一；調(diào)整后按 K0鍵轉(zhuǎn)換到鬧鐘小時(shí)調(diào)整單元，此時(shí)按 K1鍵加一，按 K2鍵減一。鬧鐘調(diào)整完畢后按 K0鍵回到調(diào)整時(shí)間狀態(tài)，按 K3鍵轉(zhuǎn)到調(diào)整日期狀態(tài)。 在調(diào)整日期狀態(tài)下，日單元閃爍顯示，此時(shí)按 K1鍵加一，按 K2鍵減一；按下 K0鍵進(jìn)入調(diào)整月，此時(shí)按 K1鍵加一，按 K2鍵減一；按下 K0鍵進(jìn)入調(diào)整年，此時(shí)按 K1鍵加一，按 K2鍵減一。此時(shí)按下 K0鍵返回到調(diào)整時(shí)間狀態(tài)，按下 K3鍵進(jìn)入調(diào)整星期狀態(tài)。 在調(diào)整星期狀態(tài)下，星期閃爍顯示，此時(shí)按 K1鍵加一，按 K2鍵減一。按下 K0鍵返回到調(diào)整時(shí)間狀態(tài)。此時(shí)分鐘閃爍顯示，按 K0鍵開(kāi)始調(diào)整小時(shí)，此時(shí)小時(shí)閃爍顯 示，再按 K0鍵后系統(tǒng)返回到顯示時(shí)間狀態(tài)。 軟件設(shè)計(jì)流程 秒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)為 1Hz的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，可以由 CPLD板上提供的 20MHZ的信號(hào)通過(guò)分頻得到。秒計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出信號(hào)作為分鐘計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)，分鐘計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出信號(hào)又作為小時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào) [11].設(shè)計(jì)一個(gè)同時(shí)顯示時(shí)、分、秒 6個(gè)數(shù)字的數(shù)字鐘，則需要6個(gè)七段顯示器。若同時(shí)點(diǎn)亮這 6個(gè)七段顯示器，則電路中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較大的電流，很容易造成電路燒壞，我們通過(guò)掃描電路來(lái)解決這一問(wèn)題，通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)掃描信號(hào) LT(0)一 LT(5)來(lái)控制 6個(gè)七段顯示器， 依次點(diǎn)亮 6個(gè)七段顯示器，也就是每次只點(diǎn)亮一個(gè)七段顯示器。只要掃描信號(hào)的頻率超過(guò)人的眼睛視覺(jué)暫留頻率 24Hz以上，就可以達(dá)到盡管每次點(diǎn)亮單個(gè)七段顯示器，卻能具有 6個(gè)同時(shí)顯示的視覺(jué)效果，而目顯示也不致閃爍抖動(dòng)。其中 6位掃描信號(hào)一方面控制七段顯示器依次點(diǎn)亮，一方面控制 6選 1選擇器輸出相應(yīng)顯示數(shù)字?？刂齐娐酚脕?lái)將控制時(shí)鐘的一些功能加入到整個(gè)正常計(jì)數(shù)的顯示電路中，通過(guò)最終的顯示來(lái)驗(yàn)證控制電路的正確性 【 12】 。圖 （下頁(yè)圖 ）。 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 16 圖 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 17 圖 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 18 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)的部分主要流程 C語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)提供給用戶(hù)的最快最有效的語(yǔ)言，也是能夠利用計(jì)算機(jī)的所有硬件特性并能夠直接控制硬件的唯一語(yǔ)言。對(duì)于對(duì)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)這樣的程序來(lái)說(shuō)，用 c語(yǔ)言是最快最有效的語(yǔ)言，下面是用 c語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)的基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)的部分主要流程程序（見(jiàn)附錄） 第五章 電子時(shí)鐘的仿真 單片機(jī)調(diào)試仿真軟件 源文件的輸入： 基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 19 Keil單片機(jī)模擬調(diào)試軟件內(nèi)集成了一個(gè)文本編輯器，用該文本編輯器可 以編輯源程序。打開(kāi) ” FILE”“ NEW” 就打開(kāi)的此編輯器。在圖 ，并且完成了源程序向當(dāng)前工程的添加。然后再創(chuàng)建工程的步驟如下：打開(kāi) ” project”“ new uvision project” 然后顯示一個(gè)對(duì)話框，在對(duì)話框里選擇 ATMEL,在 ATMEL的下拉框中找AT89C51選擇后點(diǎn)擊“ OK”就創(chuàng)建了一個(gè)工程，注意：創(chuàng)建時(shí)把此工程保存在熟悉的文件夾里，以便于后面的查找使用。 圖 Keil單片機(jī)模擬調(diào)試軟件的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 完成 c語(yǔ)言源文件的輸入后，接著需要把 c語(yǔ)言源 文件加入工程之中。選擇圖 程管理器窗口的子目錄 Source Group 1，再單擊鼠標(biāo)右鍵打開(kāi)快捷菜單。在快捷菜單中選擇“ Add File to Group“ Source Group 1”，加入文件對(duì)話框被打開(kāi)。在這個(gè)對(duì)話框的“查找范圍”下拉列表框中選擇存儲(chǔ)匯編語(yǔ)言源文件的文件夾，在“文件類(lèi)型”下拉列表框中選擇Asm Source file（ *.a*； *.src），這時(shí)存儲(chǔ)的 d語(yǔ)言源文件將顯示出來(lái)。雙擊要加入的文件名，或者選擇要加入的文件名再單擊 Add按鈕即可完成把 d語(yǔ)言源文件加入工程。這時(shí)工程管理窗口的文件選項(xiàng)卡中子目錄 Source Group 1下出現(xiàn)一個(gè) c語(yǔ)言源文件，如圖 。 Proteus軟件： Proteus 是英國(guó) Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 PROTEUS軟件由 Labcenter公司開(kāi)發(fā)，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電 路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和 PCB設(shè)計(jì)等功能，是目前唯一能夠?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 C51uVision2 軟件。該軟件支持眾多不同公司的芯片，基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 20 集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時(shí)還支持 PLM、匯編和 C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)。它的界面友好易學(xué)，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強(qiáng)大的功能。 其革命性的功能是：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)器件如電機(jī)、 LED、 LCD、開(kāi)關(guān)等，實(shí)時(shí)看到運(yùn)行后的輸入、輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等， Proteus為我們建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。 電子時(shí)鐘的仿真 選擇仿真元器件 在進(jìn)行仿真之前對(duì)所需的仿真的元器件的選擇也是很重要的，所需仿真元器件的好壞直接影響到仿真的效果，如果選擇的元器件比較不太合理可能使仿真的結(jié)果不理想，甚至?xí)?dǎo)致仿真的失敗。下表列出本次設(shè)計(jì)中用到的元器件 【 14】 ： 在進(jìn)行元器件的選擇后，并且在 keil上完成程序的編寫(xiě)測(cè)試后我們就可以著手進(jìn)行電子時(shí)鐘的仿真了。在數(shù)字電子 時(shí)鐘程序初步編完之后，利用單片機(jī)硬件仿真軟件進(jìn)行仿真和調(diào)試，同時(shí)對(duì)程序進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?[11]。該設(shè)計(jì)在仿真及調(diào)試過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 。 ，而中斷服務(wù)程序所花費(fèi)的時(shí)間必須在基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 21 中斷返回后在計(jì)時(shí)單元中扣除掉，否則精確度會(huì)變差。 ，需要反復(fù)修改程序中的給定的時(shí)間，直到整體上的顯示效果較好，不會(huì)有閃爍的現(xiàn)象產(chǎn)生 [12]。 在 proteus軟件中進(jìn)行電子時(shí)鐘電路 原理圖的繪制，繪制結(jié)果如 ，在 電子時(shí)鐘仿真的原理圖 此圖中的核心部分是左邊的 89c51單片機(jī)中部有顯示驅(qū)動(dòng)芯片 MAX7219，右上部分是一個(gè)八段的數(shù)碼管顯示屏，數(shù)碼管下面為四個(gè)按鍵，圖中的左下部的那個(gè)芯片為時(shí)鐘芯片 DS1302，時(shí)鐘芯片右部為蜂鳴器，原理圖中還有單片機(jī)的晶振電路和單片機(jī)的復(fù)位電路。 DS1302 是美國(guó) DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。采用三 線接口與 CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM數(shù)據(jù)。 DS1302內(nèi)部有一個(gè) 31 8的用于臨時(shí)性 存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 DS1302是 DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202兼容，但增加了主電源 /后