如何設計一個基于89C2051單片機的電子鐘？

一、電路原理

本電路采用89C2051單片機設計硬件電路如圖1所示。AT89C2051具有2k字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（FLASH EEPROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），可重復擦寫10000次，數(shù)據(jù)保存時間10年，工作電壓范圍：2.7V～6V，工作頻率：0～24MHz，15根可編程I／0引線，2個16位定時器／計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，—個全雙工串行口，一個精密模擬比較器，兩級程序加密，輸出口可直接驅(qū)動LED顯示，低功耗的閑置和調(diào)電保護工作方式，以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。本電路的設計，充分利用了單片機的硬件資源，結(jié)構(gòu)簡單。

89C2051單片機端口設置：Pl口分別接數(shù)碼管的段碼口（a～h）；P3.0、P3．1、P3．2、P3．3、分別接LED數(shù)碼管的位驅(qū)動；P3．4接按鍵51，P3．5接按鍵52；P3，7驅(qū)動蜂鳴器。C3、R15構(gòu)成上電復位電路。Q1～Q4為數(shù)碼管顯示驅(qū)動三極管。電路中沒有畫出電源部分，電路中的電源可以利用手機萬用充電器作為本電路的供電部分。

圖1 采用89C2051單片機設計硬件電路

二、電路功能

本時鐘電路采用24小時制，使用四位LED數(shù)碼管顯示時問，DO、Dl兩位數(shù)碼管顯示分鐘，D2、D3兩位數(shù)碼管顯示小時。電路利用D2，D3兩數(shù)碼管的小數(shù)點位做秒閃爍。

本電路只有兩個操作鍵S1、S2。S2鍵為設置按鍵，每按一下，實現(xiàn)功能切換。S1鍵為加1鍵，僅在設置模式時，S1鍵有效，此鍵具有連擊功能。當按鍵時問超過1s后能實現(xiàn)自動連加。

電路具有設置時間分鐘模式，設置時間小時模式，設置鬧鐘分鐘模式，設置鬧鐘小時模式，走時等五個模式。不同的模式采用數(shù)碼管閃爍來區(qū)分：正常走時顯示，D2、D3兩位數(shù)碼管的小數(shù)點閃爍；在設置時間分鐘模式和設置小時模式時，相應的數(shù)碼管不帶小數(shù)點以0，5s的速度閃爍；在設置時問分鐘模式和設置鬧鐘小時模式時，相應的數(shù)碼管帶小數(shù)點以0．5s的速度閃爍。

電路不僅具有時鐘顯示功能，還具有整點報時和鬧鐘功能。每到一個整點時間，蜂鳴器以1Hz頻率報時，幾點響幾聲。如：中午12點，蜂鳴器響12聲。當走時到了設定的鬧鐘時間，蜂鳴器以0.5Hz頻率報警，蜂鳴器響24聲停止。

三、程序設計

主程序流程圖如圖2所示，編程采用C語言編寫。

圖2 流程圖

程序由主程序、定時中斷子程序，鍵盤子程序組成。定時中斷子程序要產(chǎn)生Imo日刂鐘標志位，用于數(shù)碼管掃描髖示；20ms時鐘標志位，用于鍵盤掃描、消抖；0，5s的時鐘佶號，用于鬧鐘報瞥；1s時鐘標志位，用于時間更新；1s的時鐘信號，用于整點報時；及報騖時更新蜂鳴器鳴響次數(shù)，以下是該電子鐘的部分程序。

主程序如下：

四、安裝和調(diào)試

PCB板大小為68mm×78mm，采用單面板設計，細線為頂層跳線，D2數(shù)碼管應當反裝，以使小數(shù)點位和前一位小數(shù)點位交叉。安裝時請先按照先低后高的原則，首先安裝頂層跳線，數(shù)碼管安裝高度要適當高于三極管和集成電路，以便于加裝外殼。測試前用編程器將C程序編譯成目標文件即（hex文件），用專用的編程器寫人89C2051中。單片機安裝在DIP20的腳插座上。