基于51单片机的电子时钟设计

摘 要：随着科学技术的逐步发展，人们对生活质量的需求日益增长，根据实际需求，本文开发了一种基于STC89C51单片机的电子表，它由51单片机，数字灯，LED灯等部件组成，可以显示时钟，切换显示12小时/24小时，并且可以灵活地实现增加小时，增加分钟和复位秒数的功能，这种设计具有很大的灵活性和高可行性。

关键词：51单片机;STC89C51;电子时钟

在日常生活和工作中经常使用时间控制，例如在打印过程中的曝光时间。早期使用的一些时间控制单元是使用模拟电路设计和制造的，它们的定时精度和可重复性都不理想。随着单片机技术的进步和成本的下降，新一代产品的应用也变得越来越普遍。它功能强大，体积小，重量轻，灵活易用，并带有适当的接口微电路，可以组成具有各种功能的各种微电子产品。基于此，本文开发了具有一个单片机的多功能系统，该系统具有时间的基本功能以及秒表和闹钟的功能。它也可以扩展为其他电器的自动控制电器，例如家用电器，从而避免使用多个控制器。

1系统设计原理

在本设计中，STC89C51单片机用作主控制器，而74HC573从外部控制数码管。该系统的总体框图如下所示。

1.1时钟电路原理

STC89C51单片机时钟信号通常以两种方式生成：一种是内部时钟方法，另一种是外部时钟方法。STC89C51单片机具有时钟振荡电路。当XTAL1和XTAL2从外部连接到石英晶体时会产生一个自振荡振荡器，并且在单片机内部会产生一个时钟信号。

1.2数码管显示原理

数码管是具有四位公共阳极的数码管，即每个数码管上的八个发光二极管以公共阳极的方式连接，因此8位段选择代码为8只要对应位置保持低电平就可以使某个发光二极管发光。如果要显示“ 8.”，则段选择代码必须为“0x00”，以便每个数码管的8个LED点亮。数码管的8段选择引脚分别连接到P0.0至P0.7，因此检查P0端口的输出信号以控制数字管的段选择。由于6位数字管的每个位的8个段选连接在一起，因此段选引脚上输入的信号将同时发送到6个数字管。因此，为了实现四位数的数码管可以显示不同的数字，您必须使用扫描，以便依次显示每个数码管。 6位数字管具有6位选择引脚，这些引脚分别连接到微控制器的引脚P2.0至P2.5。这样，通过控制P2端口的低四位的输出电平，可以控制打开哪个数字电子管。例如，当引脚P2.0设置为低电平时，允许显示“十位数”的数字管通过段选择信号，而当引脚P2.3设置为低电平时。在低电平时，“以1秒为单位显示。数字管提供对段选择信号的访问。这样，由于扫描速度较快，因此可以依次选择并激活6位数字管。由于人眼视觉上的持久性效应，如果以高速进行扫描，人眼会认为四个数码管正在一起发光。

2硬件电路设计

2.1复位电路

最初单片机上电时，处理器和其他功能组件处于特定的初始状态，需要复位，此时会自动复位。但是，在单片机处理过程中，如果系统瘫痪，则必须复位单片机，以使其从程序存储器中的程序开始开始起作用。这是手动复位。MCS-51的复位电路包括上电复位电路和按键复位电路。RST是复位引脚。复位功能是在给单片机上电后，该引脚上两个机器周期（24个振荡周期）的宽度以上的高电平会复位单片机。此设计使用按钮复位电路。当按下复位按钮时，电容器C被充电，并且端子RST上的电势逐渐增加到高电平，以执行复位操作。按键释放后，电容器经内部下拉电阻放电，RST端恢复低电平。复位电路如图2所示。

2.2按鍵调时电路

单片机有两种类型的键盘：矩阵键盘和矩阵键盘：仅一个键连接到独立键盘上的每个I / O端口，而键的另一端连接到电源或接地（通常接地）。连接矩阵键盘的过程更为复杂，但所需的I / O较少。根据此设计，需要三个键才能完成“小时，分钟和秒”设置的加减操作，并使用一个按钮在12/24之间切换 小时系统，总共需要四个键。 因此，此处选择独立的键盘连接方法，其按键电路如图3所示。

2.3电源供电电路

在整个电路设计中，许多组件都有接地端子。这些接地端子最终通过电线连接到“公共接地”端子。 由于实际需要，电子时钟可能并不总是处于工作状态。在主干道上添加了六针自锁开关，并同时添加了电流指示器，以便可以通过打开自锁开关来控制系统。 同时，电子钟的功率可以通过灯的亮或灭来判断电源状态。

3系统软件设计

系统的软件设计主要是系统功能的设计。 本设计使用C语言编程，将系统分为两部分：主程序和子程序。子程序主要用于时钟系统的功能模块。当系统打开时，必须首先启动它，设置第二种显示模式，初始化第二个屏幕，然后打开中断。

（1）计时子程序模块的实现

当T0中断时，执行本程序，因T0设为50ms中断，故中断20次为1s。中断程序分别有20次计数（1s），60次计数（1min），60次计数（1h），等于24时又重新开始。

（2）时钟设定子程序模块的实现

当设定时间时，断开T0中断，秒单元清0，进入时、分单元设定。设定好后重装T0初值，开T0中断。

（3）日期、定时设定子程序模块的实现

日期、定时的设定同时钟设定。定时设定时，把时钟的秒位换成定时标志位，“00”为当路定时关，“01”为当路定时开。

结束语

综上所述，该设计采用STC89C51单片机，数字管，LED灯、按键电路等部件，结合74LS573锁存器控制6位数字管，实现“小时，分钟，秒”显示功能。该设计中的电子时钟可以实现12小时/ 24小时切换，并且可以灵活地实现将小时，分钟增加和清零的功能。该设计具有较强的灵活性，较高的可实现性和较高的应用价值。

参考文献：

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作者简介：

王丹彤 男 1998.2.3 吉林省长春市 本科在读 自动化