【正文】 以單片機技術(shù)為核心，充分應(yīng)用各種外圍電路元器件，設(shè)計一個通過顯示器顯示時間（時、分、秒）的電子鐘。當(dāng)數(shù)字時鐘運行到正點時，實現(xiàn)自動報時功能。 整體方案 電子鐘的電路圖主要由單片機（AT89C51） 、鍵盤電路、驅(qū)動顯示電路和 LED顯示器四部分組成，它主要實現(xiàn)時鐘的顯示，以及對時、分、秒進(jìn)行調(diào)整，即實現(xiàn)調(diào)時的功能。七段數(shù)碼管AT89C51驅(qū)動 LED 顯示器位選按 鍵圖 21 電子鐘系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)（1）顯示方案方案一:靜態(tài)顯示就是當(dāng) CPU 將要顯示的字或字段碼送到輸出口，顯示器就可以顯示出所要顯示的字符，如果 CPU 不去改寫它，它將一直保持下去；靜態(tài)顯示硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢。對于顯示器的每一位而言，每隔一段時間點亮一次；動態(tài)顯示耗能較小，但編寫程序較復(fù)雜。由于本次設(shè)計是對時間進(jìn)行顯示，如采用靜態(tài)顯示，則所占用的 I/O 口較多，電路較復(fù)雜,所以在此選擇的是方案二，采用動態(tài)顯示。獨立式鍵盤的各個按鍵相互獨立，每個按鍵獨立地與一根數(shù)據(jù)輸入線（單片機并行接口或其他芯片的并行接口）連接。所以，獨立式按鍵常用于按鍵數(shù)量不多的場合。矩陣式鍵盤采用的是行列式結(jié)構(gòu) ,按鍵設(shè)置在行列的交點上.(當(dāng)接口線數(shù)量為 8 時,可以將 4 根接口線定義為行線,另 4 根接口線定義為列線,形成 4*4鍵盤,可以配置 16 個按鍵。（3）計時方案采用軟件控制:利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進(jìn)行定時，配合軟件定時實現(xiàn)時、分、秒的計時。第 3 章 硬件設(shè)計與分析 硬件設(shè)計原理 時鐘電路的核心是 AT89C51 單片機，其內(nèi)部帶有 2KB 的可反復(fù)擦寫的只讀 Flash程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），無須外擴程序存儲器。系統(tǒng)配備 8 位 LED 數(shù)碼管顯示和 3 個獨立式按鍵，用 P0 口作為鍵盤接口電路，P1 口和 P3 口作為段碼和位碼輸出口，并在字段碼輸出口接 74LS245 芯片，用該芯片來驅(qū)動 LED 數(shù)碼管顯示。 各單元電路介紹 單片機介紹 AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀 Flash 程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS－51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，所以說 AT89C51 是一個功能強大的單片機。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。省電模式中，片內(nèi) RAM 將被凍結(jié)，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運行。單片機時鐘電路圖，如圖 31 所示:XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。單片機的工作就是從復(fù)位開始的，當(dāng)在單片機的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個機器周期時，單片機內(nèi)部就執(zhí)復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)） 。由于本次設(shè)計采用的是上電復(fù)位，所以這里只介紹上電復(fù)位，如下圖33 所示： 圖 33 上電復(fù)位電路上電復(fù)位要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C1 的充電，RST 引腳的高電平將逐漸下降。LED 顯示器由若干個發(fā)光二極管組成。每段 LED 分別引出一個電極，電極的名為 a、b、 c、d、e、d、g、dp，其中 dp 是小數(shù)點段的引出電極?？刂葡鄳?yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出對應(yīng)字符。所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮顯示器的各個位。雖然在同一時刻只有一位顯示器在工作，但由于人眼的視覺暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時的余暉，我們看到的卻是多個字符“同時“ 顯示。顯示器的位數(shù)不大于 8 位，則控制顯示器公共極電位只需要一個 I/O 接口，稱為掃描口或字位口，控制各位 LED 顯示器所顯示的字型也需要一個 8 位接口，稱為段數(shù)據(jù)口或字型口。圖 34 驅(qū)動顯示電路框圖74LS244 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動 led 或者其他的設(shè)備當(dāng) 8051 單片機的 P1 口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P1 最大負(fù)載能力時，必須接入74LS244 等總線驅(qū)動器。通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，就可實現(xiàn)簡單的人機對話。當(dāng)按鍵按下時，相當(dāng)于開關(guān)閉合；當(dāng)按鍵松開時，相當(dāng)于開關(guān)斷開。按鍵抖動時間一般為5ms～ 10ms，抖動可能造成一次按鍵的多次處理問題。消除的方法很多，本設(shè)計采用軟件延時的方法來消除抖動。當(dāng)檢測到按鍵釋放時，亦需要做同樣的處理。獨立式鍵盤配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根接口線，在按鍵數(shù)量不多時，接口線占用多。該設(shè)計只用了三個按鍵，來實現(xiàn)功能控制。如圖36所示圖35 鍵盤電路 系統(tǒng)原理圖 AT89C51的P1 口接入三個按鍵，對時、分、秒進(jìn)行調(diào)整。 P3口輸出字位碼，去控制要顯示的位，其原理圖如圖36所示。運行狀態(tài)下，按下控制按鍵 SSET，對秒進(jìn)行調(diào)整；按下 MSET 調(diào)整分鐘；按下 HSET 對小時進(jìn)行調(diào)整。第 4 章 軟件設(shè)計在軟件設(shè)計中，整個程序的主框架是以定時 1s 計算的方式來實現(xiàn)電子鐘。在計算程序中，使對應(yīng)于時、分、秒的變化量按照 60 進(jìn)制和 24 進(jìn)制進(jìn)行計算，動態(tài)顯示程序直接引用這些變量，達(dá)到顯示的數(shù)字也隨之不斷變化，即完成了電子鐘的功能。需要說明的是，這里設(shè)計的是簡易的電子鐘，主要是用程序運行來計算時間，這樣用程序來確定出 1s 的時間精度是很有限的，所以整個時鐘的精度不太高。鍵入一個按鍵，如執(zhí)行此動作，秒值加1，否則重新鍵如按鍵。以秒為例，按下按鍵 SSET，判斷 SSET 是否真的被按下，若沒有鍵按下，轉(zhuǎn)到 A1 程序段，再次鍵入按鍵，重新判斷。此過程循環(huán)執(zhí)行，其程序流程圖如圖 42 所示：顯示SSET 是否按下否按下秒值加 1秒60 ？清零N調(diào)用延時YYN圖 42 鍵輸入程序流程圖A1: LCALL DISPLAY；調(diào)用延時程序JNB S_SET,S1；判斷按鍵是否按下JNB M_SET,S2JNB H_SET,S3LJMP A1S1: LCALLDELAY 。秒值加 1MOV A,SECONDCJNE A,60,J0 。秒清 0LJMP J0J0: JB S_SET,A1LCALL DISPLAY 。以顯示秒為例，當(dāng) 輸入高電平時，秒的個位所對應(yīng)的字段碼點亮，顯示其秒的個位；當(dāng)秒有十位輸入時， 輸入高電平，秒所十位對應(yīng)的字段碼點亮，顯示其秒十位。顯示秒 MOV B,10 DIV AB CLR MOVC A, A+DPTR 。調(diào)用延時 SETB 。取字段碼MOV P0,ALCALL DELAY 。顯示秒個位CLR 延時程序 按鍵抖動時間一般為 5ms～10ms，因此延時 10ms，其流程圖如圖 44 所示：10 送 R6250 送 R7返回(R6)=(R7) ?YN圖 44 延時程序流程圖DELAY: MOV R6,10 。當(dāng)秒值大于 60 時，秒清零，重新計數(shù)，分值加 1，秒、分同時顯示；當(dāng)分值大于 60 時，分清零，重新計數(shù)，小時加 1，秒、分、時同時顯示，當(dāng)小時大于 23 時，一天的計時完畢，秒、分、時均清零，進(jìn)行第二天的計時。其程序流程圖如圖 45 所示：秒加 1秒59?小時23?分59?秒清 0,分加 1小時清 0分清 0,時加 1NYYYNN圖 44 中斷程序流程圖DISPLAY: MOV A,SECOND 。調(diào)用延時