【正文】 腳 2 輸出電壓便下降到 不足以使共陽極 LED 發(fā)光，故此時(shí)串行輸入的影響不會(huì)反映到 LED 上。增加了可調(diào)穩(wěn)壓器 LM317 的電路，其另一個(gè)特點(diǎn)是通過可調(diào)電位器 P1 在線調(diào)整腳 2 的輸出電壓，可使 LED的顯示亮度均勻可調(diào)，而且省掉了大量的限流電阻。從圖中可以看出 ，該顯示電路采用了與一般的段電流電阻限流方式不同的顯示方式，由此減少了 88? 個(gè)限流電阻，簡化了硬件系統(tǒng)。此電壓采用三端可調(diào)穩(wěn)壓電路 W1(LM317)來實(shí)現(xiàn)。但由于輸入輸出壓差至少為 ，因此極限電壓為 。接口 的作用是通過 LM317 控制數(shù)碼管的開啟與關(guān)閉，當(dāng) 為低電平，Q1 關(guān)斷， LM317 的輸出電壓低于 ，不足以發(fā)光，避免了顯示數(shù)據(jù)刷新時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象。 上 述分析表明，移位寄存器 74LS164 僅有串入左右沒有譯碼作用，因此，在編寫顯示驅(qū)動(dòng)程序之前，首先需要計(jì)算列寫出與本程序電路相應(yīng)的 LED段選碼 [3] ，然后由 2051的 口送入 74LS164 的串行輸入端， 再并行輸出到 LED 的段選端。這種穩(wěn)定的靜態(tài)顯示方式也省去了 CPU的動(dòng)態(tài)掃描過程，此為本電路的又一特點(diǎn)。有利用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行校時(shí)，還有利用電視信號(hào)的校時(shí)系統(tǒng)、衛(wèi)星校時(shí)系統(tǒng)、低頻 （長波）導(dǎo)航、授時(shí)信號(hào)系統(tǒng)、高頻（短波）時(shí)號(hào)廣播系統(tǒng)、利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)校時(shí)系統(tǒng)。 該校時(shí)信號(hào)經(jīng)處理通過外中斷送予單片機(jī) 。但更高的精確度將使得設(shè)備很復(fù)雜。不符合本設(shè)計(jì)的初衷。因此采用短波（ BPM）是一種既簡單經(jīng)濟(jì)又能達(dá)到目的的方法。 利用短波信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻傳遞與校準(zhǔn)是一種廉價(jià)而方便的方法，對(duì)于要求同步偏差在1ms 量級(jí)的用戶特別有利。短波授時(shí)的基本方法是由無線電臺(tái)發(fā)播時(shí)間信號(hào)（簡稱時(shí)號(hào)），用戶用無線電接收機(jī)接收時(shí)號(hào)，然后進(jìn)行本地對(duì)時(shí)。 國家授時(shí)中心 國家授時(shí)中心 （陜西天文臺(tái)）本部地處我國中部腹地 —— 陜西臨潼，這里承擔(dān)著我國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的產(chǎn)生、保持任務(wù)，并采用多種手段與國際時(shí)間保持同步，同時(shí)這里擁有一支時(shí)頻領(lǐng)域的科研隊(duì)伍。 國家授時(shí)中心 負(fù)責(zé)確定和保持的我國原子時(shí)系統(tǒng) TA(NTSC)和協(xié)調(diào)世界時(shí) UTC(NTSC)處于國際先進(jìn)水平，并代表我國參加國際原子時(shí)合作。 短波授時(shí)臺(tái)（ BPM）每天 24 小時(shí)連續(xù)不斷地以四種頻率（ ,5M,10M,15M,同時(shí)保證 3 頻率）交替發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào) ，發(fā)播時(shí)間（北京時(shí)間）為每天 8 點(diǎn) ~22點(diǎn)發(fā)播 15MHz；每天 22 點(diǎn) ~次日 8點(diǎn)發(fā)播 ， 10MHz。 BPL 長波授時(shí)系統(tǒng)的建立，將我國授電氣工程及其自動(dòng)化 091 黃偉 540901020214 第 19 頁 時(shí)精度由毫秒量級(jí)提高至微秒量級(jí)，使我國授時(shí)技術(shù)邁入世界先進(jìn)行列，該項(xiàng)目 1988年榮獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。）。當(dāng)然你也可以把秒針停在0秒上，但必須聽到整點(diǎn)前半秒的提示音后就立刻按下去，但因?yàn)檫@個(gè)提示音太輕了，不容易掌握。 如果你使用秒表，從 00： 00： 00 起，想做得完美有點(diǎn)難，這樣就要在 20： 59： 00 起的摩爾斯電碼時(shí)用另一只鐘或表，數(shù)著 59 下，再用上述方法停半秒按下。這種方法既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且準(zhǔn)確度也不高，不能滿足要求。如果用軟硬件相結(jié)合的辦法，不僅可以節(jié)約成本，實(shí)行難度減小，而且精度和自動(dòng)化也得到提高。因?yàn)檩斎氲?BPM 信號(hào)是正弦信號(hào)有正負(fù)間的變化，單限比較器和滯回比較器在輸入電壓單一方向變化時(shí)，輸出電壓只變化一次，因此，在 此次設(shè)計(jì)中我們選擇由LM339組成的雙限比較器（窗口比較器）。當(dāng) UrlUiUrh時(shí) Uo=Uom。 圖 313 窗口比較器 電氣工程及其自動(dòng)化 091 黃偉 540901020214 第 20 頁 圖 314 為 BPM 信號(hào)經(jīng)過窗口比較器后的波形。 校時(shí)電路電路圖 圖 315 校時(shí)電路電路圖 電源設(shè)計(jì) 電源電路用來為控制電路和各外圍電路提供穩(wěn)定可靠的工作電源。對(duì)于穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個(gè)要求： ○ 1 穩(wěn)定性好 當(dāng)輸入電壓 Usr(整流、濾波的輸出電壓 )在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，輸入電壓 Usc 的變電氣工程及其自動(dòng)化 091 黃偉 540901020214 第 21 頁 sc srsc srUUS ???1%scscUU? ?n sr fzr U I? ??化應(yīng)該很小，滿足一般要求： (32) 當(dāng)輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度，稱為穩(wěn)定度指標(biāo)，常用穩(wěn)定系數(shù) S表示： (33) 注： S 的大小，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。通常 S 約為 ～ ○ 2 輸出電阻小 負(fù)載變化時(shí) (從空載到滿載 )，輸出電壓 Usr，應(yīng)基本保持不變。 (34) 輸出電阻 (又叫等效內(nèi)阻 )用 rn 表示，它等于輸出電壓變化量和負(fù)載電流變化量之比： rn 反應(yīng)負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力， m越小，則 Ifz變化時(shí)輸出電壓的變化也越小。 ○ 3 電壓溫度系數(shù)小 當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起輸出電壓的漂移。 ○ 4 輸出電壓文波小 所謂紋波電壓，是指輸出電壓中 50Hz 或者 100Hz 的交流分量，通常用有效值或者峰值表示。 穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟姟? 典型的穩(wěn)壓電路主要有： ○ 1 帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源 輸出電壓的變化量 △ Usc 是很微弱的，它對(duì)調(diào)整管的控制作用 也很弱，因此穩(wěn)壓效果不夠好，帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源，就是在電路中增加一個(gè)直流放大器，把微弱的輸電氣工程及其自動(dòng)化 091 黃偉 540901020214 第 22 頁 出電壓變化量先加以放大 ,再去控制調(diào)整管，從而提高對(duì)調(diào)整管的控制作用，使穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定性能得到改善。 圖 316 帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源電路 ○ 2 輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源 從上面電路可以看到，輸出電壓與基準(zhǔn)電壓之間的關(guān)系，是由分壓電路來 “調(diào)配 ”的。在R1 與 R2 之間加接一個(gè)電位器，便可以 實(shí)現(xiàn)輸出電壓在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。解決這些矛盾的辦法，是給原有的調(diào)整管再配上一個(gè)或幾個(gè) “助手 ”，組成復(fù)合管。 圖 317 復(fù)合管做調(diào)整管穩(wěn)壓電 源電路 ○ 4 帶有保護(hù)電路的穩(wěn)壓電源 在穩(wěn)壓電路中，要采取短路保護(hù)措施，才能保證安全可靠地工作。 保護(hù)電路的作用是保護(hù)碉整管在電路短路、電流增大時(shí)不被燒毀。保護(hù)電路的形式很多?？紤]到本設(shè)計(jì)目標(biāo)電源交直流兩用的要求和三端穩(wěn)壓電路選用的方便（通常的系列為 5V， 6V%?），選擇工作電壓為 5V。 圖 319 系統(tǒng)電源原理圖 應(yīng)當(dāng)說明的是，盡管有很多型號(hào)的 7805 三端穩(wěn)壓集成芯片，但標(biāo)稱最大輸出電流均為 ，但在實(shí)際應(yīng)用中，該最大輸出電流值往往取決于兩個(gè)方面：（ 1）足夠的散熱面積；（ 2）不同的生產(chǎn)廠家。在設(shè)計(jì)中，必須保證 7805 的 輸入電壓 Vi 和輸出電壓 Vo 的壓差大于 ，即 ViVo≥ ，否則失去穩(wěn)壓能力。因此，選用 9V。 電氣工程及其自動(dòng)化 091 黃偉 540901020214 第 24 頁 第 4章 程序設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于秒信號(hào)的產(chǎn)生，顯示的實(shí)現(xiàn)及按鍵的處理等方面。延時(shí)法一般采用查詢方式，在延時(shí) 子程序前后必然需要查詢和處理的程序，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生，因此其秒脈沖的產(chǎn)生，因此秒脈沖的精度不高。例如，設(shè)定某定時(shí)器每 100ms 中斷 1 次，這 10 次的周期為 1s，這種實(shí)現(xiàn)法的特點(diǎn)是精度高，秒脈沖的發(fā)生和其他處理可以并行進(jìn)行。具體內(nèi)容將在原程序中給于說明。 主控模塊設(shè)計(jì) 主模塊是系統(tǒng)軟件的主框架。它的合理與否關(guān)系到程序最終功能的多少和性能的好壞。 N Y CPU 系統(tǒng)初始化 定時(shí)器 0 初始化 開始 定時(shí)器 0 初始化 串口初始化 顯示待機(jī)指示符 設(shè)定鬧鈴時(shí)間 顯示刷新 設(shè)定鬧鈴？ 電氣工程及其自動(dòng)化 091 黃偉 540901020214 第 25 頁 圖 41 主模塊的程序框圖 基本現(xiàn)實(shí)模塊設(shè)計(jì) 基本現(xiàn)實(shí)模塊設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是有顯示代碼取得相應(yīng)的段碼，顯示段碼數(shù)據(jù)的串行發(fā)送 ,其程序流程如圖 42 所示。 Y N Y N Y N 有關(guān)變量初始化 刷新顯示 秒指示 鬧鈴 延時(shí) 判斷時(shí)和分變化？ 判 1 秒到否？ 是否到鬧鈴時(shí)間？ 啟動(dòng)走時(shí) 電氣工程及其自動(dòng)化 091 黃偉 540901020214 第 26 頁 當(dāng)前編輯位閃爍功能的實(shí)現(xiàn) 當(dāng)前編輯位閃爍功能能使時(shí)間設(shè)定編輯模塊的人機(jī)環(huán)境更加友善，其實(shí)現(xiàn)的原理是：利用定時(shí)器 1 每 100ms 的溢出中斷，實(shí)現(xiàn)每 亮 滅交替效果，即閃爍。即只涉及兩個(gè)鍵完成了 8 位時(shí)間參數(shù)的設(shè)定。去抖的延時(shí)時(shí)間一般應(yīng)大于 20ms，否則會(huì)導(dǎo)致按一次鍵做多次處理，影響程序正常執(zhí)行。其實(shí)現(xiàn)流程如圖 44。此設(shè)計(jì)中由于校時(shí)秒信號(hào)為 10ms，所以內(nèi)部電子鐘以 10ms 為最小計(jì)時(shí)單位，故我們將定時(shí)器 T0 定時(shí)為 10ms.單片機(jī)時(shí)鐘頻率為 12MHz,用 T1 模式產(chǎn)生 10ms 定時(shí)， T1 的初值為： T1 的初值 =216 10*12*106/12=60536=FC18H Y Y N Y N 設(shè)置模塊初始化 將在編參數(shù)送顯示緩沖區(qū) 將當(dāng)前位的顯示代碼置暗代碼 調(diào)基本顯示模塊刷新顯示 當(dāng)前編輯位下移一位 結(jié)束設(shè)定 根據(jù)當(dāng)前位的性質(zhì)分別進(jìn)行 +1 處理 (含上下限判斷 ) N Y N返回 N 圖 44 時(shí)間設(shè)定模塊流程圖 閃爍標(biāo)志為真？嗎？ +1 鍵嗎？ 設(shè)置鍵？ 當(dāng)前的編輯是分個(gè)位嗎 設(shè)置鍵 電氣工程及其自動(dòng)化 091 黃偉 540901020214 第 28 頁 有了秒脈沖發(fā)生器， 10 次中斷為 1s，秒指示燈閃亮一次，秒變量單元加 1，到 60s后分變量單元加 1，如果為 60min 則時(shí)變量單元加 1。其流程如圖 45： 鬧鈴功能的實(shí)現(xiàn) 鬧鈴功能的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)到 兩個(gè)方面：鬧鈴時(shí)間設(shè)定和是否鬧鈴判別和處理。鬧鈴判別與鬧鈴處理的關(guān)鍵在于判別何時(shí)要進(jìn)行鬧鈴判別。電路焊接好過后進(jìn)行簡單的調(diào)試、定標(biāo)過后，系統(tǒng)便能正確、可靠的運(yùn)行。 軟件調(diào)試 本設(shè)計(jì)的軟件部分，全部采用匯編語言編寫，軟件模塊較多，程序代碼段很長，因此采用分塊調(diào)試的方法來調(diào)試程序。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和指標(biāo)對(duì)照，若有不符，再修改，直到程序完全正確為止。 硬件調(diào)試 將燒入程序的 89C2051 安裝在硬件電路中 ，然后通電 。將時(shí)鐘調(diào)至 12： 59： 00，一分鐘之后看其是否變化為 1：00： 00。 在調(diào)試過程中遇到了很多的問題： ○ 1 LED 不顯示。 ○2 發(fā)光二極管不亮。 ○3 按下按鍵無動(dòng)作。 調(diào)試 結(jié)果 基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求，長時(shí)間運(yùn)行容易有誤差，在穩(wěn)定性方面還有待改進(jìn)。該系設(shè)計(jì)很好的滿足當(dāng)前學(xué)校教學(xué)的需要，是一個(gè)理想的智能化的設(shè)計(jì)。可以通過按鍵操作和數(shù)字顯示 。本設(shè)計(jì)規(guī)模小，但是功能較多，操作簡單，造價(jià)低，應(yīng)用非常廣泛。并且使數(shù)字鐘夠順利運(yùn)行，完成了預(yù)期的目標(biāo)。從而讓我踏入了單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的第一步。希望能夠在以后的不 斷深入學(xué)習(xí)中能夠彌補(bǔ)自己的不足之處。 單片機(jī)是一個(gè)軟件和硬件相結(jié)合的系統(tǒng)，其在現(xiàn)代的電子技術(shù)領(lǐng)域里起著越來越重要的作用，對(duì)于我們應(yīng)電專業(yè)的學(xué)生來說，這無疑是一種挑戰(zhàn)，當(dāng)然，也是機(jī)遇