多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

路士兵

【摘要】 多功能數(shù)字鐘有多種設(shè)計(jì)方法，本設(shè)計(jì)是由AT89S52單片機(jī)、鎖存器等組成，采用中斷的方式定時(shí)，利用6段數(shù)碼管能穩(wěn)定的顯示時(shí)、分、秒，并且當(dāng)計(jì)時(shí)出現(xiàn)偏差時(shí)，能糾正誤差，還能發(fā)出設(shè)定好的音樂(lè)及提示音。

【關(guān)鍵字】 AT89S52單片機(jī) 中斷 數(shù)碼管

一、引言

數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛用于車站，值班門崗，碼頭等等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?。諸如按時(shí)自動(dòng)打鈴、自動(dòng)報(bào)警、定時(shí)程序自動(dòng)控制、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)廣播、通斷動(dòng)力設(shè)備、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以多功能數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。

二、工作原理

數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。可整體構(gòu)想：標(biāo)準(zhǔn)頻率可由振蕩電路產(chǎn)生，更精確時(shí)，可由石英晶體產(chǎn)生。計(jì)數(shù)，可由2個(gè)60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分別作為秒、分計(jì)數(shù)單元，一個(gè)24進(jìn)制，作為時(shí)計(jì)數(shù)單元。計(jì)數(shù)單元同樣可采用中斷定時(shí)方式，這就需要由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于校時(shí)部分，一般都是手動(dòng)進(jìn)行，通過(guò)按鍵來(lái)控制時(shí)、分、秒的快速校準(zhǔn)。系統(tǒng)由AT89S52單片機(jī)、鎖存器74HC573、LED 數(shù)碼管、按鍵、發(fā)光二極管等部分構(gòu)成，采用中斷的方式定時(shí)，能實(shí)現(xiàn)比較精確的走時(shí)、時(shí)間的調(diào)整等功能。秒信號(hào)是由單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生，通過(guò)軟件計(jì)數(shù)和軟件的譯碼，以動(dòng)態(tài)掃描的方式將時(shí)間顯示在數(shù)碼管上面。通過(guò)按鍵的檢測(cè)可以控制單片機(jī)相應(yīng)的動(dòng)作，來(lái)達(dá)到調(diào)時(shí)的目的。

三、多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)

3.1 AT89S52單片機(jī)

AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

3.2 鎖存器74HC573

74HC573包含八路D 型透明鎖存器，每個(gè)鎖存器具有獨(dú)立的D 型輸入，以及適用于面向總線的應(yīng)用的三態(tài)輸出。所有鎖存器共用一個(gè)鎖存使能（LE）端和一個(gè)輸出使能（OE）端。Dn：第n路輸入數(shù)據(jù)； On：第n路輸出數(shù)據(jù)；當(dāng)LE為高時(shí)，數(shù)據(jù)從Dn輸入到鎖存器，在此條件下，鎖存器進(jìn)入透明模式。

3.3 數(shù)碼管顯示電路

要同時(shí)使得6個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮，所需的I＼O口是很多的。為了節(jié)省單片機(jī)的I＼O口，通常采用動(dòng)態(tài)掃描的顯示方法，將每個(gè)數(shù)碼管的同名段連在一起，分6次向數(shù)碼管寫數(shù)據(jù)，每次對(duì)6個(gè)數(shù)碼管寫相同的數(shù)據(jù)，每次選通一個(gè)數(shù)碼管，完成掃描，通過(guò)調(diào)整、縮短掃描的時(shí)間，由于人眼的視覺(jué)暫留作用，使得人們看起來(lái)就像同時(shí)顯示一樣，以達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示的目的。

3.4 輸入輸出口的連接

P0口：當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。本文設(shè)計(jì)使用P0口的P0.0～P0.2來(lái)分別控制調(diào)時(shí)中的時(shí)、分、秒。

P1口：P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 本次設(shè)計(jì)P1口分別接段選74HC573的2～9引腳，鎖存控制數(shù)碼管的點(diǎn)亮。

P2口：當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。本次設(shè)計(jì)使用P2口的P2.0～P2.5分別接位選74HC573的2～7腳，控制數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮。此外，我們同樣用P2.7口控制蜂鳴器的報(bào)時(shí)。

P3口：當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。本次使用了P3的P3.1～P3.2分別控制段選和位選。

四、總結(jié)

多功能數(shù)字鐘在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用非常廣泛，本文采用AT89C52單片機(jī)和6位數(shù)碼管，設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能數(shù)字鐘，它不僅具有報(bào)時(shí)的功能，還可以擴(kuò)展成音樂(lè)鬧鐘、蜂鳴器。使用單片機(jī)制作的數(shù)字時(shí)鐘具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開(kāi)發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點(diǎn)。

參 考 文 獻(xiàn)

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[4]譚浩強(qiáng).C++程序設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社，2011，8