C51單片機(jī)控制的數(shù)字

鐘劉旭　郭權(quán)龍　楊其金　王琳　黎得麗　索麗敏

摘? 要：自從單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)迅猛發(fā)展之后，很多電子產(chǎn)品紛紛開(kāi)始進(jìn)入大家的視線，這不僅在發(fā)展社會(huì)生產(chǎn)力的過(guò)程中起到了很大的促進(jìn)作用，而且還有效改善了社會(huì)信息化水平，并讓大家對(duì)各類(lèi)電子產(chǎn)品的需求也在慢慢上升。尤其是在節(jié)奏緊湊的現(xiàn)代環(huán)境下，大家都非常在意時(shí)間觀念，真正讓“時(shí)間就是金錢(qián)”的這種思想得到了深入貫徹。特別是在處理一些重大事項(xiàng)的時(shí)候，一秒鐘都不能耽擱，因此相對(duì)于傳統(tǒng)時(shí)鐘而言，這種將數(shù)碼管當(dāng)做顯示器的電子鐘顯然更容易獲得大眾的青睞。因?yàn)樗确奖愦蠹铱焖賹?duì)時(shí)間進(jìn)行讀取，同時(shí)又可以精確到秒。所以作者在下文中基本上就是以AT89C51單片機(jī)為主來(lái)展開(kāi)相應(yīng)的設(shè)計(jì)，并針對(duì)其各項(xiàng)功能進(jìn)行認(rèn)真的分析，涉及到硬件中的各個(gè)結(jié)構(gòu)，充分利用時(shí)鐘芯片DS1302來(lái)將具體的時(shí)間以及日期給詳細(xì)記錄下來(lái)。除此之外，這種數(shù)字時(shí)鐘還采取了LED數(shù)碼管，這樣可以將時(shí)間非常清楚的展現(xiàn)在顯示屏上面，用起來(lái)極為方便，無(wú)需人為動(dòng)手調(diào)節(jié)，現(xiàn)如今已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)都得到了普及。因?yàn)樗挥煤馁M(fèi)太多的成本，還存在比較大的市場(chǎng)發(fā)展空間，所以也就獲得了消費(fèi)者的高度認(rèn)可。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);電子時(shí)鐘;AT89C51

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）08-0041-03

Abstract： Since the rapid development of single-chip microcomputer technology， many electronic products have begun to enter everyone's line of sight， which has not only played a great role in promoting the development of social productive forces， but also effectively improved the level of social informationization， thus keeping everyone's demand for all kinds of electronic products slowly rising. Especially in the compact modern environment， everyone is very concerned about the concept of time， so that the idea that "time is money" has been deeply implemented. Especially when dealing with some important matters， it can not be delayed for a second. So compared with the traditional clock， this kind of electronic clock which uses the digital tube as a display is obviously easier to be favored by the public. Because it not only makes it convenient for everyone to read the time quickly， but also can be accurate to seconds at the same time. Thus， the author basically launches the corresponding design based on the AT89C51 single-chip microcomputer in the following， and carries on the careful analysis to its various functions， involves each structure in the hardware， makes full use of the clock chip DS1302 to record the specific time and date in detail. In addition， this digital clock also adopts LED digital tube， which can show the time very clearly on the display screen. It is very convenient to use and does not need to be manually adjusted. Now it has been widely used in various industries. Because it does not cost too much cost， there is still a relatively large space for market development， so it has been highly recognized by consumers.

Keywords： single-chip microcomputer; electronic clock; AT89C51

1 概述

古代人很早就知道，他們能夠通過(guò)打草節(jié)和刻橫杠等方式去針對(duì)時(shí)間進(jìn)行具體的記錄。隨著社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，時(shí)間變得越來(lái)越重要。以往的鐘表已經(jīng)不符合大家的個(gè)性化需求了，所以在科技的帶動(dòng)下，就有了數(shù)字時(shí)鐘的出現(xiàn)。它除了具備豐富多樣的功能之外，還存在相對(duì)長(zhǎng)的使用時(shí)間。

結(jié)合現(xiàn)階段的實(shí)際情況來(lái)看，電子數(shù)字鐘的快速發(fā)展是一個(gè)主流和特點(diǎn)，在這種背景下，使用單片機(jī)是必不可少的。無(wú)論是在日常生活中還是在社會(huì)發(fā)展中，電子數(shù)字鐘都變得越來(lái)越重要。大家也一直在改進(jìn)和完善它，以滿足自己的需要。其相應(yīng)產(chǎn)品也已廣泛應(yīng)用于學(xué)校、公共場(chǎng)所等多種場(chǎng)合。如今，電子數(shù)字鐘的發(fā)展已經(jīng)遍及世界各地。所有這些都完全地反映出了它對(duì)國(guó)家與個(gè)人的重要性。

這種以單片機(jī)為核心來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘不僅能夠?qū)r(shí)、分、秒進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的讀取，而且跟傳統(tǒng)時(shí)鐘對(duì)比而言，顯然更具直觀性，也不易被損壞，還擁有相對(duì)長(zhǎng)的使用期限，最重要的是它不存在任何機(jī)械裝置，所以在現(xiàn)實(shí)生活的各個(gè)領(lǐng)域中皆得到了普及。

2 設(shè)計(jì)方案

其實(shí)我們可以通過(guò)很多方式來(lái)促進(jìn)數(shù)字時(shí)鐘的形成，同時(shí)它也涉及到很多不同的器件以及相關(guān)使用技術(shù)。因此，在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要針對(duì)系統(tǒng)環(huán)境來(lái)展開(kāi)認(rèn)真思索，從而讓最終的操作沒(méi)有那么復(fù)雜，最好是無(wú)需耗費(fèi)很多的功率以及成本。從實(shí)際設(shè)計(jì)要求來(lái)看，該系統(tǒng)主要是四大模塊所構(gòu)成，詳細(xì)內(nèi)容可以通過(guò)圖1來(lái)進(jìn)行查看。

第一個(gè)是單片機(jī)，它占據(jù)了系統(tǒng)的核心控制地位;第二個(gè)是立式鍵，它用于對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行有效控制;第三個(gè)是 LED顯示模塊，除了可以對(duì)實(shí)際時(shí)間進(jìn)行呈現(xiàn)以外，還能夠?qū)︳[鐘時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，只要到了我們提前設(shè)置好的鬧鐘時(shí)間，那么此時(shí)的單片機(jī)將會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器去進(jìn)行報(bào)警，并發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)聲;最后就是鬧鐘電路。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 電子鐘系統(tǒng)硬件組成

按照整個(gè)電子鐘系統(tǒng)來(lái)看，具體涵蓋了以下這些不同的構(gòu)成要件：

首先，結(jié)合AT89C51來(lái)看，它本身具備非常高的性能，無(wú)需使用太多的功耗，針對(duì)Atmel企業(yè)所研發(fā)出來(lái)的非易失性、而且具備超高密度的這樣一種儲(chǔ)存器來(lái)進(jìn)行充分利用，并有著單片機(jī)的叫法。

其次，按照DS1302時(shí)鐘芯片來(lái)看，它源自美國(guó)DALLAS企業(yè)，有著非常不錯(cuò)的性能，不會(huì)損耗大量功率，并且自備RAM，能夠?qū)δ暝氯?、禮拜以及時(shí)分秒去實(shí)施相應(yīng)的計(jì)時(shí)操作。

最后，按照MAX7219來(lái)看，它源自MAXIM企業(yè)，是一種串行輸入/輸出共陰極數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)芯片。

3.2 電子時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程（見(jiàn)圖3）

3.3最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于單片機(jī)最小系統(tǒng)而言，它的設(shè)計(jì)任務(wù)主要是包括有復(fù)位、時(shí)鐘以及電源等這一系列相關(guān)電路。

對(duì)于該單片機(jī)而言，一般保持有4到5.5V的工作電壓，因此會(huì)為外界供應(yīng)5V的直流電源。按照其具體的連接方式來(lái)看，其中第40腳VCC代表的是正5V電源電壓;第20腳GND代表的是接地。

從時(shí)鐘電路來(lái)看，它具有兩個(gè)端口XTAL1跟XTAL2，而且依次代表著相應(yīng)放大器的輸入跟輸出。往往被當(dāng)做是片內(nèi)振蕩器來(lái)進(jìn)行使用，既能夠兼容石晶振蕩，同時(shí)也不會(huì)跟陶瓷振蕩之間產(chǎn)生任何的排斥。假設(shè)我們決定針對(duì)外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)設(shè)備來(lái)進(jìn)行運(yùn)用，那么這個(gè)時(shí)候是可以直接斷開(kāi)XTAL2的。主要原因是：1個(gè)機(jī)器周期它本身就包括12個(gè)振蕩周期，要是被運(yùn)用的振蕩器已經(jīng)可以達(dá)到12MHz的頻率，那么則說(shuō)明其振蕩周期實(shí)際上就是1/12us，最終得出一微秒其實(shí)就是代表著1個(gè)機(jī)器周期。有關(guān)最小系統(tǒng)的詳細(xì)內(nèi)容可以通過(guò)下圖4來(lái)進(jìn)行查看。

在下文中還分別對(duì)其他各個(gè)電路進(jìn)行了具體闡述。

3.4 LED顯示電路

對(duì)于顯示器而言，它通常是為了針對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)的運(yùn)行狀況與其工作數(shù)據(jù)進(jìn)行具體展現(xiàn)，根據(jù)材料和產(chǎn)品工藝來(lái)進(jìn)行區(qū)分的話，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)往往是針對(duì)CRT、LCD和LED這幾種常見(jiàn)的顯示器進(jìn)行使用。

它是利用獨(dú)特的半導(dǎo)體材料才制作出來(lái)的，包括砷化鎵以及磷砷化鎵等，既能夠獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)用，又能夠構(gòu)成LED數(shù)碼管，而且這種數(shù)碼管是利用7條線段組建為一個(gè)8字型，每一段皆對(duì)應(yīng)著一個(gè)發(fā)光二極管。當(dāng)它對(duì)外施加正向電壓的時(shí)候，就會(huì)立刻疏通二極管，從而讓它被點(diǎn)亮。另外，這種數(shù)碼管也有著共陽(yáng)和共陰之分，詳細(xì)情況可以查看圖5。

這個(gè)模塊一般是用來(lái)對(duì)當(dāng)下的實(shí)際時(shí)間進(jìn)行展現(xiàn)，所以必須用到六個(gè)數(shù)碼管，同時(shí)還要多加兩個(gè)數(shù)碼管來(lái)針對(duì)橫線進(jìn)行展現(xiàn)。當(dāng)我們選擇了動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)方式去呈現(xiàn)時(shí)間，那么有關(guān)硬件連接的詳細(xì)情況則可以查看圖6。處于最前面的兩個(gè)數(shù)碼管依次是針對(duì)時(shí)的十位與個(gè)位來(lái)進(jìn)行呈現(xiàn)，而接下來(lái)的第4個(gè)和第5個(gè)數(shù)碼管則依次是針對(duì)分的十位與個(gè)位來(lái)進(jìn)行呈現(xiàn)，還有第7和第8個(gè)數(shù)碼管依次是針對(duì)秒的十位與個(gè)位來(lái)進(jìn)行呈現(xiàn)，剩下的兩個(gè)數(shù)碼管是對(duì)橫線進(jìn)行呈現(xiàn)。

4 系統(tǒng)仿真測(cè)試

4.1 PROTUES軟件介紹

在這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，關(guān)于其硬件方面的設(shè)計(jì)主要是借助于PROTEUS來(lái)完成的。它不單單是可以達(dá)到電路仿真效果，而且也能夠以原理圖的虛擬原型作為主要依據(jù)來(lái)實(shí)施相關(guān)編程作業(yè)，從而讓實(shí)時(shí)調(diào)試操作得以完成。

4.2 電子鐘系統(tǒng)PROTUES仿真

通過(guò)該款軟件，結(jié)合數(shù)字鐘的原理圖來(lái)針對(duì)其具體仿真圖進(jìn)行繪制。詳細(xì)內(nèi)容可以通過(guò)圖7來(lái)進(jìn)行查看。

5 結(jié)束語(yǔ)

從整篇文章來(lái)看，作者基本上實(shí)現(xiàn)了對(duì)單片機(jī)方面的較為深入的了解。對(duì)于這種數(shù)字鐘系統(tǒng)而言，它在策劃上的確是可以實(shí)現(xiàn)非常不錯(cuò)的完善性，并且還將單片機(jī)技術(shù)跟先進(jìn)的電腦技術(shù)之間進(jìn)行了有效的融合。然后在這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，可以幫助用戶完成相應(yīng)的溫度顯示以及鬧鈴、讀取數(shù)據(jù)等基本功能。雖說(shuō)在這次設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中讓作者的能力有所加強(qiáng)，可是該款數(shù)字鐘依舊具有各種缺陷，未來(lái)的日子里必將努力去完善它。

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