多功能数字钟的设计

路士兵

【摘要】 多功能数字钟有多种设计方法，本设计是由AT89S52单片机、锁存器等组成，采用中断的方式定时，利用6段数码管能稳定的显示时、分、秒，并且当计时出现偏差时，能纠正误差，还能发出设定好的音乐及提示音。

【关键字】 AT89S52单片机 中断 数码管

一、引言

数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置，广泛用于车站，值班门岗，码头等等公共场所，成为人们日常生活中的必需品。诸如按时自动打铃、自动报警、定时程序自动控制、自动起闭路灯、定时广播、通断动力设备、定时开关烘箱、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以多功能数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

二、工作原理

数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。可整体构想：标准频率可由振荡电路产生，更精确时，可由石英晶体产生。计数，可由2个60进制计数器，分别作为秒、分计数单元，一个24进制，作为时计数单元。计数单元同样可采用中断定时方式，这就需要由软件来实现。对于校时部分，一般都是手动进行，通过按键来控制时、分、秒的快速校准。系统由AT89S52单片机、锁存器74HC573、LED 数码管、按键、发光二极管等部分构成，采用中断的方式定时，能实现比较精确的走时、时间的调整等功能。秒信号是由单片机内部的定时器产生，通过软件计数和软件的译码，以动态扫描的方式将时间显示在数码管上面。通过按键的检测可以控制单片机相应的动作，来达到调时的目的。

三、多功能数字钟的设计

3.1 AT89S52单片机

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

3.2 锁存器74HC573

74HC573包含八路D 型透明锁存器，每个锁存器具有独立的D 型输入，以及适用于面向总线的应用的三态输出。所有锁存器共用一个锁存使能（LE）端和一个输出使能（OE）端。Dn：第n路输入数据； On：第n路输出数据；当LE为高时，数据从Dn输入到锁存器，在此条件下，锁存器进入透明模式。

3.3 数码管显示电路

要同时使得6个数码管点亮，所需的I＼O口是很多的。为了节省单片机的I＼O口，通常采用动态扫描的显示方法，将每个数码管的同名段连在一起，分6次向数码管写数据，每次对6个数码管写相同的数据，每次选通一个数码管，完成扫描，通过调整、缩短扫描的时间，由于人眼的视觉暂留作用，使得人们看起来就像同时显示一样，以达到动态显示的目的。

3.4 输入输出口的连接

P0口：当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。本文设计使用P0口的P0.0～P0.2来分别控制调时中的时、分、秒。

P1口：P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 本次设计P1口分别接段选74HC573的2～9引脚，锁存控制数码管的点亮。

P2口：当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。本次设计使用P2口的P2.0～P2.5分别接位选74HC573的2～7脚，控制数码管轮流点亮。此外，我们同样用P2.7口控制蜂鸣器的报时。

P3口：当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。本次使用了P3的P3.1～P3.2分别控制段选和位选。

四、总结

多功能数字钟在我们日常生活中应用非常广泛，本文采用AT89C52单片机和6位数码管，设计了一个多功能数字钟，它不仅具有报时的功能，还可以扩展成音乐闹钟、蜂鸣器。使用单片机制作的数字时钟具有设计简单，易于开发，成本较低，安全可靠，操作方便等特点。

参 考 文 献

[1]张自红等.C51单片机基础及编程应用[M].中国电力出版社，2012，10

[2]赵其娟.浅析数字时钟的设计与发展[J].科技风，2015.11

[3]吴建宁.实用教学数字电路时钟设计与制作[J].电子制作，2015.9

[4]谭浩强.C++程序设计[M].清华大学出版社，2011，8