【正文】 5與LED顯示器的接口，8155的PB0～PB7作為段選碼口，經(jīng)過7407驅(qū)動與LED的段相連；8155的PA0～PA5作為位選碼口，經(jīng)過7406驅(qū)動與LED的位相連。（7407：驅(qū)動門電路，提供數(shù)碼管顯示的驅(qū)動電流）本設(shè)計(jì)采用的是串行驅(qū)動方式，具體方法如下：在某些情況下，可供使用的單片機(jī)并行I/O口不足8根，數(shù)據(jù)的并行輸出已不可能此時(shí)可以考慮串行輸出方法,圖312本設(shè)計(jì)采用的串行口擴(kuò)展的四位LED顯示電路。如果再配1片三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317，則可調(diào)LED亮度。其工作過程如下：l 2051的串行口設(shè)定在方式0移位寄存器狀態(tài)下，l 在移位時(shí)鐘的作用下，串行口發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一位一位地移入74LS164中。需要指出的是，由于74LS164無并行輸出控制端，因而在串行輸出過程中，其輸出端的狀態(tài)會不斷變化，造成不應(yīng)顯示的字段有較暗的亮度，影響了顯示的效果。LM317的2腳分別是電壓輸入、輸出端，LM317的1腳是電壓的調(diào)整端，在一腳與接地電阻之間并入一個(gè)NPN三極管。三極管截止，腳2輸出電壓便上升到20V使LED正常發(fā)光，因此不會引起顯示閃爍。 顯示采用共陽數(shù)碼管，其目的是為了簡化限流電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)亮度可調(diào)的要求。每筆畫段二極管正常發(fā)光時(shí)的電流一般為10mA左右（電流大小還取決于數(shù)碼管是普亮、高亮還是超高亮類型的不同），也就是說，只要數(shù)碼管的公共端（COM）加+，即可滿足每筆畫段發(fā)光二極管的發(fā)光要求，而且適當(dāng)調(diào)節(jié)此電壓值即可改變發(fā)光二極管的電流，從而達(dá)到調(diào)節(jié)亮度的目的。其輸入為+5V，按照圖中參數(shù)其輸出電壓由式31決定：(1+R4/(R5+R6)) （31）在式31中，R5為200Ω，R6可調(diào)，R4為220Ω，～。Q1關(guān)斷，不足以發(fā)光，避免了顯示數(shù)據(jù)刷新時(shí)的抖動現(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] ，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)信號系統(tǒng)、高頻（短波）時(shí)號廣播系統(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，對于要求同步偏差在1ms量級的用戶特別有利。短波授時(shí)的基本方法是由無線電臺發(fā)播時(shí)間信號（簡稱時(shí)號），用戶用無線電接收機(jī)接收時(shí)號，然后進(jìn)行本地對時(shí)。 國家授時(shí)中心國家授時(shí)中心（陜西天文臺）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?！　《滩ㄊ跁r(shí)臺（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，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)~，10MHz。BPL長波授時(shí)系統(tǒng)的建立，將我國授時(shí)精度由毫秒量級提高至微秒量級，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。）。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，而且精度和自動化也得到提高。因?yàn)檩斎氲腂PM信號是正弦信號有正負(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 窗口比較器圖314為BPM信號經(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。對于穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個(gè)要求： 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)變動時(shí)，輸入電壓Usc的變化應(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?！? 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。電壓溫度系數(shù)小當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會引起輸出電壓的漂移。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?。典型的穩(wěn)壓電路主要有：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，把微弱的輸出電壓變化量先加以放大,再去控制調(diào)整管，從而提高對調(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，盡管有很多型號的7805三端穩(wěn)壓集成芯片，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，即ViVo≥，否則失去穩(wěn)壓能力。因此，選用9V。第4章 程序設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于秒信號的產(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。NYCPU 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？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。 YNYNYN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？啟動走時(shí)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。關(guān)顯示，以免顯示抖動通過串口將時(shí)十位段碼送入對應(yīng)的74LS164 將十個(gè)位段碼送入對應(yīng)的74LS164（以小數(shù)點(diǎn)代替：）將分十位和個(gè)位段碼送入相應(yīng)的74LS164將百分秒十位和個(gè)位段碼送入相應(yīng)的74LS164打開顯示圖42 基本顯示模塊的程序流程圖開 始 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，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)秒信號為10ms，所以內(nèi)部電子鐘以10ms為最小計(jì)時(shí)單位，,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=FC18HNYYNNYNY重裝定時(shí)時(shí)間常數(shù)中斷次數(shù)加1中斷返回秒變量+1中斷返回秒變量回00，分+1分變量回00，時(shí)+1鬧鈴判別鬧鈴判別時(shí)變量回00鬧鈴判別中斷返回中斷返回圖45 T0的中斷子程序流程圖到10次了嗎到60秒否到60分否到24h否 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：LED不顯示。發(fā)光二極管不亮。按下按鍵無動作。 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)?？梢酝ㄟ^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。致 謝在本次設(shè)計(jì)完成之際，我心中滿懷感激之情，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和身邊所有關(guān)心過本人和向本人提供過幫助的人表示感謝！特別要感謝我的指導(dǎo)老師陳海燕老師，感謝他在繁重的教學(xué)工作中，抽出大量的時(shí)間為本人課題設(shè)計(jì)提供的事無巨細(xì)的關(guān)懷和幫助，使自己在專業(yè)課上有了很大的進(jìn)步。 感謝我所熱感謝所有我的任課老師，感謝他們在學(xué)業(yè)上給與我的栽培。參考文獻(xiàn)[1] 沈紅衛(wèi). 基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M]. 北京. 電子工業(yè)出版社，2005.[2] 樓然苗. 51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M]. 北京. 北京航空航天大學(xué)出版社，2003.[3] 董傳岱、于云華. 數(shù)字電子技術(shù)[M]. 石油大學(xué)出版社，2001．[4] 吳秀清、周荷琴. 微機(jī)原理與接口技術(shù)[M]. 中國科技大學(xué)出版社，2002[5] 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1995．[6] 李華. 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