【正文】 鐘的秒表狀態(tài)實(shí)物圖本次制作出來的實(shí)物還存在一定的缺陷，首先蜂鳴器的響聲太小了，制作時(shí)應(yīng)該選擇揚(yáng)聲器，或者使用多個(gè)三極管，這樣聲音會(huì)大點(diǎn)。雖然這樣的風(fēng)險(xiǎn)性比上一次大，但是這樣設(shè)計(jì)出來的實(shí)物比上一次美觀實(shí)用的多。不再像第一次一樣選擇用杜邦線來連接各引腳，而是選擇直接在電路板的背面用線直接將各引腳連接在一起。但第一次焊接還是失敗了。第一次焊接時(shí)自己花了整整兩天的時(shí)間來焊接，每次焊接都小心翼翼，生怕自己把元器件焊壞。買好元器件就開始動(dòng)手焊接元器件了，首先自己得對(duì)各種元器件的引腳的功能要了如指掌，只有這樣才能正確的連接。制作實(shí)物所需要的元器件有：兩個(gè)30pF的電容；一個(gè)10uF的極性電容；一12MHz的晶振；，一個(gè)75K電阻；一塊AT89C52的單片機(jī)；兩74HC573鎖存器；四個(gè)獨(dú)立按鍵；兩個(gè)1K的排阻，九引腳；一個(gè)無源蜂鳴器；一個(gè)NPN三級(jí)管；一個(gè)單獨(dú)的共陽極數(shù)碼管；兩個(gè)四位一體的共陰極數(shù)碼管；一個(gè)USB接口。經(jīng)過再三的思考與對(duì)比，自己決定放棄上述的方法，而改用買面包板和相應(yīng)的元器件來焊接連線。而使自己放棄這種方法的主要原因是你因?yàn)樽约阂郧皬膩頉]繪畫過任何PCB板，更不用說讓廠家制作了，自己并不能保證板子的正確性。自己真的很高興。學(xué)習(xí)和繪畫的過程是辛苦的，因?yàn)闆]有人指導(dǎo)，也沒有任何相關(guān)的資料，因此所有的東西都需要自己去學(xué)自己去查資料，自己解決遇到的任何困難。很多公司用的都是Protel99來學(xué)習(xí)單片機(jī)，但Altium Designer比Protel99的功能更強(qiáng)大，是最新發(fā)明出來的軟件。但是當(dāng)自己去學(xué)習(xí)它去了解它的時(shí)候發(fā)現(xiàn)它功能的強(qiáng)大性真的讓自己難以置信。 數(shù)字時(shí)鐘的制作經(jīng)過詢問同學(xué)老師以及上網(wǎng)搜索資料，最初決定用Altium Designer來繪制原理圖和PCB板。不要因?yàn)闆]有嘗試過就放棄，更不要因?yàn)椴粫?huì)害怕失敗而不敢去嘗試。完成了程序的調(diào)試與仿真，剩下的就是制作實(shí)物這一步了。但我想肯定也還存在其他的缺陷，只是自己暫時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)。但這也是一個(gè)缺陷，我想要求完美的人都會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)缺陷。（2）在秒表狀態(tài)下，無論按哪一個(gè)按鍵，在按下不放時(shí)，數(shù)碼管就會(huì)出現(xiàn)不顯示的現(xiàn)象。秒表狀態(tài)下的仿真圖如下圖54所示：圖54 秒表狀態(tài)下的仿真圖 仿真圖缺陷分析雖然自己繪制的仿真圖能實(shí)現(xiàn)所有的設(shè)計(jì)功能，但仍然存在一些缺陷。并且在六點(diǎn)和二十二點(diǎn)之間還會(huì)報(bào)時(shí)。下面是自己仿真的截圖，分別為時(shí)鐘和秒表兩個(gè)狀態(tài)。與此同時(shí)，在畫仿真圖的過程中自己學(xué)到了很多知識(shí)，而且也把以前學(xué)的知識(shí)又鞏固了一遍，并收集了很多關(guān)于畫Proteus仿真圖的資料。繪畫仿真圖的過程雖然比較艱辛，而且比較考驗(yàn)人的耐性，尤其是出現(xiàn)的一點(diǎn)點(diǎn)錯(cuò)誤都有可能實(shí)現(xiàn)不了仿真，只有通過自己慢慢檢查，翻書，查閱相關(guān)的資料以及與同學(xué)老師交流查找錯(cuò)誤，并及時(shí)糾正。自己只知道最基本的單片機(jī)，鎖存器等元器件如何添加，而數(shù)碼管、晶振、對(duì)應(yīng)的電容、電阻等都還不熟悉。雖然Proteus也有很多不完善的地方，而且模擬和硬件實(shí)物是有差別的，但是只有經(jīng)過了仿真這一步，才能對(duì)自己編的程序心里有底，才敢開始動(dòng)手開始實(shí)物制作。圖52 編譯生成Hex文件編譯生成的Hex文件，最終需要導(dǎo)入到Proteus中進(jìn)行仿真。圖51 Keil中添加新文件然后對(duì)添加到工程中的文件進(jìn)行編譯，若出現(xiàn)錯(cuò)誤則需要慢慢的調(diào)試，根據(jù)提示修改出現(xiàn)的錯(cuò)誤，直到編譯無誤為止。然后在新建的工程中添加文件，將編寫好的程序添加到新建的工程中。新建一個(gè)工程，并設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，選擇相關(guān)的單片機(jī)型號(hào)。在使用Keil軟件之前，要保證在用戶的計(jì)算機(jī)上裝有一套穩(wěn)定可靠地軟件。只有在一步步的調(diào)試過程中逐步發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并逐步改進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)最終預(yù)定的功能。5 數(shù)字時(shí)鐘的仿真與制作程序編寫完后，必須進(jìn)行調(diào)試。雖然編寫的程序順利的實(shí)現(xiàn)了所要求的功能，但自己認(rèn)為還有一定的缺陷，那就是在秒表功能的狀態(tài)下，無論按哪一個(gè)按鍵，在按住不放的情況下數(shù)碼管不顯示任何數(shù)據(jù)。 //整點(diǎn)到則蜂鳴器響 }}除以上三個(gè)實(shí)現(xiàn)所需功能的函數(shù)外，還需要中斷函數(shù)，初始化函數(shù)等。 xianshi(miao,0x7f,0xbf)。i++) //延時(shí)時(shí)間，控制蜂鳴器發(fā)聲頻率 { //報(bào)時(shí)時(shí)仍然顯示時(shí)鐘狀態(tài) xianshi(shi,0xfd,0xfe)。x) { for(i=0。 for(x=c。蜂鳴器報(bào)時(shí)函數(shù)如下：void baoshi(int c) { int x。通過不斷的嘗試，最終找到了比較滿意的發(fā)聲頻率。其程序流程圖如圖43所示：圖43 按鍵檢測流程圖 蜂鳴器報(bào)時(shí)子程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的蜂鳴器報(bào)時(shí)函數(shù)雖然比較簡單，但是在編寫的過程中還是遇到了一些困難。如果沒有跳出對(duì)時(shí)間的調(diào)節(jié)，則無論怎樣按K4健，秒表功能都無法啟動(dòng)。同理，按K3健兩下時(shí)對(duì)分位調(diào)整，按三下時(shí)對(duì)個(gè)位進(jìn)行調(diào)整，按四下即跳出時(shí)間的調(diào)節(jié)。數(shù)碼管顯示子函數(shù)的流程圖如圖42所示：圖42 數(shù)碼管顯示流程圖 按鍵檢測子程序設(shè)計(jì)本次的設(shè)計(jì)遵循的按鍵檢測原則是按鍵執(zhí)行是先檢測調(diào)時(shí)間的健是否被按下。 數(shù)碼管顯示子程序設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示函數(shù)利用的是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描，所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示，即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余暉和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示，而實(shí)際上多位數(shù)碼管是一位一位輪流顯示的，只是輪流的速度非?？欤搜垡呀?jīng)無法分辨出來。如果顯示時(shí)間在六點(diǎn)整到二十二點(diǎn)整時(shí)，則蜂鳴器開始報(bào)時(shí)，即到了幾點(diǎn)就響幾下，在其他的時(shí)間不報(bào)時(shí)。如果沒有跳出對(duì)時(shí)間的調(diào)節(jié)，則無論怎樣按K4健，秒表功能都無法啟動(dòng)。同理，按K3健兩下時(shí)對(duì)分位調(diào)整，按三下時(shí)對(duì)個(gè)位進(jìn)行調(diào)整，按四下即跳出時(shí)間的調(diào)節(jié)。按鍵檢測是先檢測是否有鍵被按下。此次的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)的主程序流程圖如圖41所示。下面分別對(duì)主程序和相應(yīng)的子程序做簡要的介紹。C語言僅僅是一個(gè)開發(fā)工具，其本身并不難，難的是如何在將來開發(fā)龐大系統(tǒng)中靈活應(yīng)用C語言的正確邏輯編寫出結(jié)構(gòu)完善的程序。，可以直接由一個(gè)系統(tǒng)移入另一個(gè)系統(tǒng)。、寄存器分配及數(shù)據(jù)類型等。對(duì)單片機(jī)使用C51編程跟匯編ASM51編程相比有很多優(yōu)點(diǎn)：，而C語言則不需要有任何的了解就可以直接進(jìn)行編程。C語言程序本身不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，不需要對(duì)C語言程序做修改或者僅僅只是很簡單的修改就可以將C語言程序從一個(gè)系統(tǒng)一直到另外一個(gè)完全不同的系統(tǒng)中。此次設(shè)計(jì)采用C語言來編程。數(shù)碼管顯示子程序通過控制P0口以及兩個(gè)鎖存器向數(shù)碼管分別輸送斷碼和位碼，來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘和秒表的顯示；—，以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的調(diào)整和時(shí)鐘/秒表功能的轉(zhuǎn)換；。圖39 數(shù)字時(shí)鐘的總體設(shè)計(jì)電路4 數(shù)字時(shí)鐘的軟件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的要求有：用六位LED數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒；以24h（小時(shí)）計(jì)時(shí)方式；白天整點(diǎn)報(bào)時(shí)，晚上22點(diǎn)后不報(bào)時(shí)；可實(shí)現(xiàn)時(shí)分調(diào)整、秒表功能轉(zhuǎn)換；可實(shí)現(xiàn)時(shí)分調(diào)整、時(shí)鐘功能轉(zhuǎn)換。整個(gè)設(shè)計(jì)的硬件電路就由這幾部分組成：一個(gè)單片機(jī)的最小系統(tǒng)，包括晶振電路和上電自動(dòng)復(fù)位電路；一個(gè)數(shù)碼管顯示電路；一個(gè)蜂鳴器控制電路和一個(gè)按鍵控制電路，構(gòu)成了整體的設(shè)計(jì)電路。如果沒有跳出對(duì)時(shí)間的調(diào)節(jié)，則無論怎樣按K4健，秒表功能都無法啟動(dòng)。同理，按K3健兩下時(shí)對(duì)分位調(diào)整，按三下時(shí)對(duì)個(gè)位進(jìn)行調(diào)整，按四下即跳出時(shí)間的調(diào)節(jié)。本次設(shè)計(jì)中K3鍵是調(diào)時(shí)間按鍵。所謂軟件消抖，就是在第一次檢測到有按鍵按下時(shí)先不動(dòng)作，延時(shí)一段時(shí)間（一般為5~10ms），再次檢測按鍵的狀態(tài)，則確認(rèn)真正有鍵按下，當(dāng)檢測到按鍵釋放后也需要給5~10ms的延時(shí)。一般可用硬件或軟件的方法來消抖，具體方法有：雙穩(wěn)態(tài)消抖電路；濾波消抖電路以及軟件消抖。由于彈性作用的影響，機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開的瞬間均有抖動(dòng)過程，從而也使按鍵輸入電壓信號(hào)也出現(xiàn)抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長短與按鍵的機(jī)械特性相關(guān)，一般為5~10ms。設(shè)計(jì)的按鍵控制電路如下圖所示：圖38 數(shù)字時(shí)鐘的按鍵控制電路按鍵實(shí)際就是一種常用的按鈕開關(guān)，平時(shí)鍵的兩個(gè)觸電處于斷開狀態(tài)，按鍵被按下時(shí)兩個(gè)觸電閉合。當(dāng)有鍵被按下時(shí)，便可判斷出按下的鍵是哪一個(gè)鍵。其檢測原理為：檢測時(shí)，先送一列為低電平，其余幾列全為高電平，然后立即輪流檢測一次各行是否有低電平，若檢測到某一行為低電平，則我們便可確認(rèn)當(dāng)前被按下的鍵是哪一行那一列的。2． 矩陣式鍵盤簡單鍵盤電路的每個(gè)按鍵開關(guān)占一根I/O口線，當(dāng)按鍵數(shù)目較多時(shí)，就要占用較多的I/O口資源，此時(shí)應(yīng)該用矩陣式鍵盤電路。每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根口線，I/O口線間的工作狀態(tài)互不影響。非編碼鍵盤有兩種形式：簡單鍵盤和矩陣式鍵盤。操作員通過鍵盤可以輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)通信。而單片機(jī)I/O口輸出的電流比較小，故要使用NPN型三極管來放大電流，以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作。這里的源不是指電源而是指振蕩源。由于本設(shè)計(jì)還要求時(shí)鐘/秒表之間的相互轉(zhuǎn)換，因此右邊單獨(dú)的數(shù)碼管是用于時(shí)鐘/秒表功能轉(zhuǎn)換的，其硬件連接方式如圖33所示：圖36數(shù)碼管顯示電路圖 蜂鳴器控制電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)要求整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，故采用蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)到了幾點(diǎn)就響幾下，本設(shè)計(jì)在早上六點(diǎn)到晚上二十二點(diǎn)之間報(bào)時(shí)，其余時(shí)間不報(bào)時(shí)。LED顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動(dòng)方式可分成靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。另外標(biāo)號(hào)為1,2,3,4的引腳對(duì)應(yīng)的是相應(yīng)的位選，即通過程序來控制哪一個(gè)或者那幾個(gè)數(shù)碼管亮。四位一體的數(shù)碼管共有十二個(gè)引腳，每個(gè)引腳對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的段選和位選，如下圖35所示。 四位一體數(shù)碼管簡介本次設(shè)計(jì)還用到了四位一體的數(shù)碼管，用來顯示時(shí)間。如圖32(b)所示：圖34 共陰、陽極數(shù)碼管原理圖 本次設(shè)計(jì)使用的是共陽極數(shù)碼管，共陽極數(shù)碼管的所有陽極全部接在一起，電路連接時(shí)，公共端接高電平，因此我們要點(diǎn)亮的那個(gè)發(fā)光二極管就需要給陰極送低電平，此時(shí)顯示數(shù)字的編碼是相反關(guān)系，數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r，也需要5mA以上的電流，而且電流不可過大，否則會(huì)燒毀發(fā)光二極管。每個(gè)發(fā)光二極管的陽極與輸入端相連。本次設(shè)計(jì)采用的是上電自動(dòng)復(fù)位電路，其電路圖如圖32所示：圖32 單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位電路圖由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成的單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖33所示：圖33 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì) 單個(gè)數(shù)碼管簡介LED數(shù)碼顯示器是由發(fā)光二極管組成的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖32(c)所示。（2）按鍵手動(dòng)復(fù)位按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。所以一般為了可靠的復(fù)位，RST在上電時(shí)應(yīng)保持20ms以上的高電平。RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括VCC的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間。（1）上電自動(dòng)復(fù)位電路對(duì)于HMOS型單片機(jī)，只要在RST復(fù)位端接一個(gè)電容至VCC和一個(gè)電阻至VSS（地）,就能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位。復(fù)位完成后，如果RST端繼續(xù)保持高電平，單片機(jī)就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只有RST端恢復(fù)低電平后，單片機(jī)才能進(jìn)入其他工作狀態(tài)。MCS51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，采用施密特觸發(fā)輸入，對(duì)于CHMOS單片機(jī)，RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)低拉電路。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，但需保證脈沖寬度不小于20ns，且頻率應(yīng)低于單片機(jī)所支持的最高頻率。~12MHz之間任選，電容可在5~30pF之間選擇，電容C1和C2的大小可起頻率微調(diào)的作用，電容大小要和晶體的容性負(fù)載阻抗相匹配，否則不易起振。（1）內(nèi)部時(shí)鐘方式利用單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)要正常運(yùn)行，必須具備一定的硬件條件，其中最主要的就是三個(gè)基本條件：（1）電源正常（2）時(shí)鐘正常（3）復(fù)位正常。本設(shè)計(jì)可以只采用4個(gè)按鍵即可全部實(shí)現(xiàn)所要求的功能，因此采用獨(dú)立按鍵的形式。單片機(jī)的最小系統(tǒng)包含有晶振電路和上電復(fù)位電路，兩者必不可少。 3 數(shù)字時(shí)鐘硬件電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)利用AT89C52的P0口來控制8位共陰極的數(shù)碼管，由于P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，為高阻狀態(tài)，所以不能正常的輸出高/低電平，因此P0口在使用時(shí)必須接上上拉電阻。P3口除可以作為通用的I/O口使用外，其主要的功能是它的第二功能。該單片機(jī)的引腳圖如圖21所示：圖22 AT89C52的引腳圖它一共有40個(gè)引腳，引腳又分為四類。52系列單片機(jī)具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：可擦除Flash存儲(chǔ)空間為8kb，可用內(nèi)部RAM存儲(chǔ)空間具有256kb，同時(shí)具有32 位I/O 口線，片內(nèi)具有數(shù)據(jù)指針2個(gè)，具有定時(shí)器三個(gè)計(jì)數(shù)器三個(gè)。目前世界各大公司為了提高競爭力，在提高單片機(jī)性能的同時(shí)，十分注意降低其產(chǎn)品的價(jià)格。這些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時(shí)間。 單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性。 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用高級(jí)語言（如C語言）來開發(fā)單片機(jī)的程序。例如，有的芯片以51內(nèi)核為核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I*I*C總線控制器等，LED、LCD或VFD顯示驅(qū)動(dòng)器也開始集