基于89C51時鐘電路的設(shè)計與制作

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)的使用率越來越高。教學(xué)之余，為了激發(fā)學(xué)生對51單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣，我利用89C51制作了一款電子時鐘，經(jīng)驗證這款電子時鐘簡單實用，以至于班上的每個同學(xué)都制作一款。由于51系列單片機(jī)機(jī)展小巧、程序編寫簡、功能強(qiáng)大、價格便宜等優(yōu)點，由51單片機(jī)制作的小型智能產(chǎn)品越來越多，也是電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的首選芯片（見圖1）。

1 電路設(shè)計流程框圖（見圖2）

2 基于89C51時鐘電路的方案及原理

基于89C51時鐘電路主要由主要由微處理器電路、LED數(shù)碼管顯示電路、鍵盤電路、顯示驅(qū)動電路、時鐘模塊、電源電路等組成。89C51的管腳及技術(shù)細(xì)節(jié)可以查閱有關(guān)手冊。電路模塊的基本工作過程是：

（1）顯示電路主要由兩片74HC595和7個LED共陰紅色數(shù)碼管、LED發(fā)光二極管及限流電阻組成。74HC595是數(shù)碼管和發(fā)光二極管的顯示驅(qū)動電路，是一種8位串行輸入、8位串行輸出或并行輸出的高速CMOS移位寄存器、8位并行輸出口具有三態(tài)輸出功能（即可被程控成高阻狀態(tài)）。顯示電路采用動態(tài)掃描方式驅(qū)動數(shù)碼管，即數(shù)碼管的陰極和陽極都用74HC595驅(qū)動，微處理器控制將將要顯示的內(nèi)容（7位數(shù)字段碼）快速的分時送到LED兩端。這種設(shè)計的優(yōu)點是最大限度地降低了系統(tǒng)的硬件支出（與靜態(tài)顯示電路相比）。

（2）時鐘模塊電路DS12887是美國Dalls公司生產(chǎn)的實時時鐘芯片，采用CMOS技術(shù)制成，具有內(nèi)部晶振和時鐘芯片備份鋰電池。該芯片具有良好的微處理器接口（有Motorola和Intel兩種時序可供選擇，在本系統(tǒng)中采用Intel時序）。芯片內(nèi)含128個字節(jié)RAM單元與軟件接口，其中14個字節(jié)作為時鐘和控制寄存器。114個字節(jié)為通用RAM（在本系統(tǒng)中未用），所有RAM單元都具有掉電保護(hù)功能。采用該芯片作為該系統(tǒng)的實時時鐘基準(zhǔn)，是為了保證時鐘運行的高精度。

（3）鍵盤是單片機(jī)的主要輸入設(shè)備，是時間設(shè)置和控制的人機(jī)接口。本系統(tǒng)中設(shè)計了16個鍵，本系統(tǒng)中實際使用9個鍵，其余7個鍵留備系統(tǒng)擴(kuò)展用。16個按鍵的硬件連接方式是4×4矩陣。單片機(jī)對鍵盤狀態(tài)的檢測是通過動態(tài)掃描方式進(jìn)行的。這樣做的目的是大大減少了鍵盤電路所占用的單片機(jī)端口線的數(shù)量。16個鍵的鍵值讀取占用了8根I/O口線（P2口）。如果采用靜態(tài)鍵盤方式，則需占用16根口線。另外，這個鍵盤具有連擊功能，即按下某一鍵達(dá)到一定時長后，該鍵對應(yīng)的功能將得到反復(fù)執(zhí)行。利用這個連擊功能，可以快速地調(diào)整時鐘和輸入鬧鐘程序。

3 軟件編程主程序流程框圖（見圖3）

4 定時鬧鐘掃描子程序

該子程序的功能是：將事先編好的鬧鐘程序代碼從EEPROM中逐條讀出，并與當(dāng)前的實時時鐘進(jìn)行一次比較。若某一條鬧鐘程序的語句（下面有說明）中的時間代碼與當(dāng)前的實時時鐘相同，則執(zhí)行該語句對應(yīng)的鬧鐘功能。否則掃描下一條語句，直至鬧鐘程序末。

鬧鐘程序：所以鬧鐘語句的集合鬧鐘語句：由一個時代碼、一個分代碼和一個鬧鐘時長代碼組成。一條鬧鐘語句定義一個鬧鐘操作。鬧鐘程序存放在EEPROM芯片（型號AT24C16）中，AT24C16是ATMEL公司生產(chǎn)的電擦電寫串行存儲器，容量是2K字節(jié)。一周的鬧鐘程序被編成7頁，一天一頁，每一頁占256個字節(jié)，AT24C16中剩下的256個字節(jié)留備用。

每條鬧鐘語句分配4個字節(jié)：

第一個字節(jié)：存放“時”代碼（指定 時）

第二個字節(jié)：存放“分”代碼（指定 分）

第三個字節(jié)：存放“時長”代碼（控制鬧鐘時間長短）

第四個字節(jié)：未用。

因為一頁占256個字節(jié)，那么一頁中可存放約60條鬧鐘語句，即在一天中最多可設(shè)置60個鬧鐘點。定時鬧鐘程序流程框圖（見圖4）。

5 結(jié)論

以89C51為核心制作的數(shù)字時鐘，經(jīng)過電路調(diào)試和軟件調(diào)試，可以實時時鐘的顯示和調(diào)整、整點報時、定時鬧鐘的設(shè)定、以一周為周期的鬧鐘功能。
責(zé)任編輯：YYX