【正文】 M ,定時，計數和多種接口于一體的微控制器。而 51 系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。 本文通過對一個基于單片機的能實現定時，秒表，萬年歷，鬧鐘等功能的多功能電子時鐘的設計學習，詳細介紹了單片機應用中的數據轉換顯示，液晶顯示原理，鍵盤掃描原理，單片機的定時中斷原理。系統(tǒng)由 AT89S5溫度檢測芯片、時鐘芯片、液晶顯示器、存儲器、穩(wěn)壓電源等部分構成，能實現時鐘日歷顯示的功能，能 進行時、分、秒的顯示和實時溫度顯示。文章后附有電路原理圖、 PCB 板圖和程序清單，以供讀者參考。 關鍵字：定時 秒表 鬧鐘 萬年歷 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 4 頁 第 1 章 總體設計方案 數字電子鐘的電路概述 數字鐘是一個將 “ 時 ” ， “ 分 ” ， “ 秒 ” 顯示于人的視覺器官的計時裝置。因此，一個基本的數字鐘電路主要由譯碼顯示器、 “ 時 ” ， “ 分 ” ，“ 秒 ” 計數器、校時電路、報時電路和振蕩器組成。秒信號產生器是整個系統(tǒng)的時基信號，它直接決定計時系統(tǒng)的精度，一般用石英晶體振蕩器加分頻器來實現。 “ 分計數器 ” 也采用 60 進制計數器，每累計 60 分鐘，發(fā)出一個 “ 時脈沖 ” 信號，該信號將被送到 “ 時計數器 ” 。譯碼顯示電路將 “ 時 ” 、 “ 分 ” 、 “ 秒 ”計數器的輸出狀態(tài)菁七段顯示譯碼器譯碼，通過六位 LED 七段顯示器顯示出來。校時電路時用來對 “ 時 ” 、 “ 分 ” 、 “ 秒 ” 顯示數字進行校對調整的。通過擴展必要的外圍接口電路，實現對數字電子鐘的設計。 （ 2）同時用于調時、分的調時電路分別接引腳 、 。 （ 4）同時還需晶體振蕩電路，復位電路及中斷電路。 總體簡易設計電路圖 圖 11 總體結構框圖 工作原理：數字鐘一般由振蕩器、分頻器、計數器、譯碼器、顯示器等幾部分組成。石英晶體振蕩器產生的時標信號送到分頻器，分頻電路將時標信號分成每秒一次的方波秒信號。“秒”的顯示由兩級計數器和譯碼器組成的六十進制計數電路實現：“分”的顯示電路 單 片 機 AT89C51 復位電路 晶振電路 LED 數碼顯示器 74LS373 芯片 調時電路 中斷電路 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 6 頁 與“秒”相同，“時”的顯示由兩級計數器和譯碼器組成的二十四進制計 數電路來實現。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 7 頁 第 2 章 系統(tǒng)的硬件設計 系統(tǒng)的硬件構成及功能 根據總體要求分析， 數字電子鐘的電路系統(tǒng)由秒信號發(fā)生器、“時、分、秒”LED數碼管顯示電路、校時電路、復位電路等組成。“時、分、秒”分別通過不同進制的計數器來實現。電路是根據計時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)產生一脈沖信號。根據實際情況，硬件的主要單片機為 AT89C51 芯片，它能夠滿足數據的采集、控制和數據處理的需求。 單元電路的分析與設計 AT89C51 單片機及其引腳說明 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。同時， AT89C51 可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存 RAM 中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。 外接晶振引腳（ 2根） （ 1） XTAL1：片內晶振電路的輸入端 ； （ 2） XTAL2：片內晶振電路的輸出端 。當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 對 FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ /PROG）。該置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。當 AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 /PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） AT89C51 單片機有 4 組 8 為可編程 I/O 口，分別為 P0、 P P P3 口，每個口有 8位（ 8 根引腳），共 32 根。 （ 1） P0 口： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ， 作輸入口時，應先軟件置 “ 1” 。作為輸出口用時 ，每位能吸收電流的方式驅動 8位 TTL 邏輯門電路，對端口寫 ’ 1’可作為高阻抗輸入端用。在 FLASH編程時， P0 口接收指 令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻； （ 2） P1 口： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ， 作輸入口時，應先軟件置 “ 1” 。對端口寫“ 1”，通過內部上四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 10 頁 拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 是一個帶有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 FLASH 編程和程序校驗期間，P1接收低 8位。在訪問 8 位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行 MOVX R1 指令）時， P2 口線上的內容（即特殊功能寄存器SFR 區(qū)中 R2 寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。 是一個帶有內部上拉電阻的 8位雙 向 I/O 口， P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表21所示： 表 21 P3口的第二功能 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INT0（外部中斷 0） INT1(外部中斷 1) T0(定時 /計數器 1 外部輸入 ) T1（定時 /計數器 1外部輸入） WR(外部數據存儲器寫選通 ) 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 11 頁 RD(外部數據存儲器讀選通 ) P3 口還接收一些用于 FLASH 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。我們在晶體某一方向加一電場，從而在與此垂直的方向產生機械振動，有了機械振動，就會在相應的垂直面上產生電場，從而使機械振動和電場互為因果，這種循環(huán)過程一直持續(xù)到晶體的機械強度限制時，才達到最后穩(wěn)定 ，這種壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率。該反 晶體 向放大器可以配置為片內振蕩器。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。 在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件就能構成自激振蕩電路。電容器 C1 和 C2主要起頻率微調作用。s)，高頻特性好，單色性好，亮度高 ； （ 3） 體積小，重量輕，抗沖擊性能好 ； （ 4） 壽命長，使用壽命在 10 萬小時以上，甚至可達 100 萬小時。 因此它被廣泛用作數字儀器儀表、數控裝置、計算機的數顯器件。現以共陰數碼管為例介紹檢查方法。這一根引出線接觸到某一筆畫的正極端時，那一筆畫就應顯示出來。若檢查共陽極數碼管，只需將電池正負極引出線對調一下，方法同上。 — ULED)／ ILED 其中 U。利用數字萬用表的 hFE插口能夠方便地檢查 LED數碼管的發(fā)光情況。例如檢查 LTS547R 型共陰極 LED 數碼管時，從 E孔插入一根單股細導線，導線引出端接 9極 (第 ③ 腳與第 ⑧ 腳在內部連通，可任選一個作為 ?)；再從 C 孔引出一根導線依次接觸各筆段電極，可分別顯示所對應的四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 13 頁 筆段。如果顯示的筆段殘缺不全，說明數碼管已局部損壞。 (2)對于型號不明、又無管腳排列圖的 LED數碼管，用數字萬用表的 h距擋可完成下述測試工作： ① 判定數碼管的結構形式 (共陰或共陽 )； ② 識別管腳； ③檢查全亮筆段。當筆段電極接反或公共極判斷錯誤時，該筆段就不能發(fā)光。 當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時， O0~O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅動負四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 14 頁 載或總線。 當鎖存允許端 LE 為高電平時， O 隨數據 D 而變。 當 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。一般微機電路正常工作需要供電電源為 5V177。由于微機電路是時序數字電路，它