普通单片机电子时钟的设计

（江西信息应用职业技术学院，江西 南昌 330043）

1.引言

如今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行校对，片灵活性好。

本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机AT89S51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。

2.设计方案

2.1 数字时钟方案

数字时钟是本设计的最主要的部分。本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。

2.2 数码管显示方案

动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。

3.系统设计

3.1 总体设计：系统说明及设计框图

如图1所示，利用单片机（AT89S51）制作简易电子时钟，由六个LED数码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位。6个PNP管（9012）分别控制六个数码管的亮灭，一个按键用于时间调整。

图1 设计框图

3.2 模块设计

如图2所示，从外部引入4.5V的直流电，为单片机、位选电路提供电源。

图2 电源部分

位选电路如图3所示，复位电路二极管，电解电容，瓷片电容，10K的电阻以及按键S1构成，S1接芯片的相应引脚RST，当开关按下时引脚RST为高电平1，断开时引脚为低电平0。

三极管的集电极接数码管的公共端，当P2口对应的引脚输出高电平时三极管导通，对应的数码管显示数据。这样，在同一时刻，6位LED中只有选通的那1位显示出字符，而其他5位则是熄灭的。同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他个位的位选线处于关闭状态，在段码线上输出将要显示字符的段码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其他各位则是熄灭的。如此循环下去，就可以使各位显示出将要显示的字符。虽然这些字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，每位显示间隔足够短，可以造成多位同时亮的假象，达到同时显示的效果。

图4为数码管的连接电路，每位的段码线分别与1个8位的锁存器输出相连，由AT89S51。

4.软件设计

4.1 程序流程图

软件流程图如图5所示。

4.2 源程序

5.设计总结

本设计能够很准确的走时，并能够通过硬件对时钟进行时间调整。

功能介绍：

（1）显示XX：XX：XX时间

（2）时间可调：调整键（S2）按下时间小于1秒（t<1s），关闭显示（省电）。调整键（S2）按下（t>0.5s）分钟位闪亮，此时按下S2键（t<0.5s）该个位数值加1，当加到9时，再按下S2键则该个位显示0，分钟十位加1。继续按下调整键（S2）（t>0.5s）时钟位闪亮，此时按下S2键（t<0.5s）该个位数值加1，当加到9时再按下加S2键则该个位显示0，时钟十位加1。继续按下调整键（S2）（t>0.5s），返回到正常显示状态。

（3）调试要点：检查装置无误后插上AT89S51并烧写程序，观察电路是否能协同工作。最后烧写工作程序，根据显示现象调试程序直至成功。上电运行时，数码管开始显示00：00：00，时钟开始走时。

（4）在此设计过程中，改善了自己的创新思维，提高了自己的实际操作能力，了解了团结协作的可贵之处。

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