基于单片机得简易电子时钟设计
一 功能分析
1).时制式为24小时制。
2)。采用LED数码管显示时、分,秒采用数字显示. 3)。具有方便得时间调校功能。 4).计时稳定度高,可精确校正计时精度。
二 总体方案设计论证比较 2、1 实现时钟计时得基本方法
利用MCS-51系列单片机得可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计数。 (1) 计数初值计算:
把定时器设为工作方式1,定时时间为50ms,则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒,而100次计数可用软件方法实现.
假设使用T/C0,方式1,50ms定时,fosc=12MHz。 则初值X满足(216-X)×1/12MHz×12μs =50000μs X=15536→10000→3CB0H
(2) 采用中断方式进行溢出次数累计,计满20次为秒计时(1秒); (3) 从秒到分与从分到时得计时就是通过累加与数值比较实现。
2、2 电子钟得时间显示
电子钟得时钟时间在六位数码管上进行显示,因此,在内部RAM中设置显示缓冲区共8个单元.
LED8 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 37H 36H 35H 34H 33H 32H 31H 30H 时十位 时个位 分隔 分十位 分个位 分隔 秒十位 秒个位
2、3 电子钟得时间调整
电子钟设置3个按键通过程序控制来完成电子钟得时间调整。 A键调整时; B键调整分; C键复位
2、4 总体方案介绍 2、4、1 计时方案
利用AT89S51单片机内部得定时/计数器进行中断时,配合软件延时实现时、分、秒得计时。该方案节省硬件成本,且能使读者在定时/计数器得使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高,对单片机得指令系统能有更深入得了解,从而对学好单片机技术这门课程起到一定得作用。
2、4、2 控制方案
AT89S51得P0口与P2口外接由八个LED数码管(LED8~LED1)构成得显示器,用P0口作LED得段码输出口,P2口作八个LED数码管得位控输出线,P1口外接四个按键A、B、C构成键盘电路。
AT89S51 就是一种低功耗,高性能得CMOS 8位微型计算机.它带有8K Flash 可编程与擦除得只读存储器(EPROM),该器件采用ATMEL得高密度非易失性存储器技术制造,与工业上标准得80C51与80C52得指令系统及引脚兼容,片内Flash 集成在一个芯片上,可用与解决复杂得问题,且成本较低。简易电子钟得功能不复杂,采用其现有得I/O便可完成,所以本设计中采用此得设计方案.
三 硬件电路设计
根据以上得电子时钟得设计要求可以分为以下得几个硬件电路模块:单片机模块、数码显示模块与按键模块,模块之间得关系图如下面得方框电路图1所示.
图1 硬件电路方框图
四 各模块电路设计 4、1、1 芯片分析
AT89C51单片机引脚图如下:
图2 AT89C51引脚图
MCS-51单片机就是标准得40引脚双列直插式集成电路芯片,其各引脚功能如下:
VCC:+5V电源。 VSS:接地.
RST:复位信号。当输入得复位信号延续两个机器周期以上得高电平时即为有效,用完成单片机得复位初始化操作。
XTAL1与XTAL2:外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时,此二引线端用于外接石英晶体与微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号.
P0口:P0口为一个8位漏极开路双向I/O口,当作输出口使用时,必须接上拉电阻才能有高电平输出;当作输入口使用时,必须先向电路中得锁存器写入“1”,使FET截止,以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入得干扰。
P1口:P1口就是一个内部提供上拉电阻得8位双向I/O口,它不再需要多路转接电路MUX;因此它作为输出口使用时,无需再外接上拉电阻,当作为输入口使用时,同样也需先向其锁存器写“1”,使输出驱动电路得FET截止。
P2口:P2口电路比P1口电路多了一个多路转接电路MUX,这又正好与P0口一样。P2口可以作为通用得I/O口使用,这时多路转接电路开关倒向锁丰存器Q端.
P3口:P3口特点在于,为适应引脚信号第二功能得需要,增加了第二功能控制逻辑.当作为I/O口使用时,第二功能信号引线应保持高电平,与非门开通,以维持从锁存器到输出端数据输出通路得畅通。当输出第二功能信号时,该位应应置“1",使与非门对第二功能信号得输出就是畅通得,从而实现第二功能信号得输出,具体第二功能如表1所示。
4、1、2 晶振电路
右图所示为时钟电路原理图,在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器,其输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。而在芯片内部,XTAL1与XTAL2之间跨接晶体振荡器与微调电容,从而构成一个稳定得自激振荡器。时钟电路产生得振荡脉冲经过触发器进行二分频之后,才成为单片机得时钟脉冲信号。
图3晶振电路
4、 1、3复位电路
单片机复位得条件就是:必须使RST/VPD 或RST引(9)加上持续两个机器周期(即24个振荡周期)得高电平。例如,若时钟频率为12 MHz,每机器周期为1μs,则只需2μs以上时间得高电平,在RST引脚出现高电平后得第二个机器周期执行复位。单片机常见得复位如图所示。电路为上电复位电路,它就是利用电容充电来
实现得。在接电瞬间,RESET端得电位与VCC相同,随着充电电流得减少,RESET得电位逐渐下降.只要保证RESET为高电平得时间大于两个机器周期,便能正常复位。该电路除具有上电复位功能外,若要复位,只需按图中得RESET键,此时电源VCC经电阻R1、R2分压,在RESET端产生一个复位高电平.
图4 单片机复位电路
4、2 数码显示模块设计
系统采用动态显示方式,用P0口来控制LED数码管得段控线,而用P2口来控制其位控线。动态显示通常都就是采用动态扫描得方法进行显示,即循环点亮每一个数码管,这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮,但由于人眼存在视觉残留效应,只要每位数码管间隔时间足够短,就可以给人以同时显示得感觉。
图5 数码显示电路
4、3 按键模块
下图为按键模块电路原理图,A为复位键,B为时钟调控键,C为分钟调控键.