C51单片机控制的数字

钟刘旭　郭权龙　杨其金　王琳　黎得丽　索丽敏

摘  要：自从单片机技术实现迅猛发展之后，很多电子产品纷纷开始进入大家的视线，这不仅在发展社会生产力的过程中起到了很大的促进作用，而且还有效改善了社会信息化水平，并让大家对各类电子产品的需求也在慢慢上升。尤其是在节奏紧凑的现代环境下，大家都非常在意时间观念，真正让“时间就是金钱”的这种思想得到了深入贯彻。特别是在处理一些重大事项的时候，一秒钟都不能耽搁，因此相对于传统时钟而言，这种将数码管当做显示器的电子钟显然更容易获得大众的青睐。因为它既方便大家快速对时间进行读取，同时又可以精确到秒。所以作者在下文中基本上就是以AT89C51单片机为主来展开相应的设计，并针对其各项功能进行认真的分析，涉及到硬件中的各个结构，充分利用时钟芯片DS1302来将具体的时间以及日期给详细记录下来。除此之外，这种数字时钟还采取了LED数码管，这样可以将时间非常清楚的展现在显示屏上面，用起来极为方便，无需人为动手调节，现如今已经在各个行业都得到了普及。因为它不用耗费太多的成本，还存在比较大的市场发展空间，所以也就获得了消费者的高度认可。

关键词：单片机;电子时钟;AT89C51

中图分类号：TP368.1       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）08-0041-03

Abstract： Since the rapid development of single-chip microcomputer technology， many electronic products have begun to enter everyone's line of sight， which has not only played a great role in promoting the development of social productive forces， but also effectively improved the level of social informationization， thus keeping everyone's demand for all kinds of electronic products slowly rising. Especially in the compact modern environment， everyone is very concerned about the concept of time， so that the idea that "time is money" has been deeply implemented. Especially when dealing with some important matters， it can not be delayed for a second. So compared with the traditional clock， this kind of electronic clock which uses the digital tube as a display is obviously easier to be favored by the public. Because it not only makes it convenient for everyone to read the time quickly， but also can be accurate to seconds at the same time. Thus， the author basically launches the corresponding design based on the AT89C51 single-chip microcomputer in the following， and carries on the careful analysis to its various functions， involves each structure in the hardware， makes full use of the clock chip DS1302 to record the specific time and date in detail. In addition， this digital clock also adopts LED digital tube， which can show the time very clearly on the display screen. It is very convenient to use and does not need to be manually adjusted. Now it has been widely used in various industries. Because it does not cost too much cost， there is still a relatively large space for market development， so it has been highly recognized by consumers.

Keywords： single-chip microcomputer; electronic clock; AT89C51

1 概述

古代人很早就知道，他們能够通过打草节和刻横杠等方式去针对时间进行具体的记录。随着社会的可持续发展，时间变得越来越重要。以往的钟表已经不符合大家的个性化需求了，所以在科技的带动下，就有了数字时钟的出现。它除了具备丰富多样的功能之外，还存在相对长的使用时间。

结合现阶段的实际情况来看，电子数字钟的快速发展是一个主流和特点，在这种背景下，使用单片机是必不可少的。无论是在日常生活中还是在社会发展中，电子数字钟都变得越来越重要。大家也一直在改进和完善它，以满足自己的需要。其相应产品也已广泛应用于学校、公共场所等多种场合。如今，电子数字钟的发展已经遍及世界各地。所有这些都完全地反映出了它对国家与个人的重要性。

这种以单片机为核心来进行设计的数字钟不仅能够对时、分、秒进行快速且准确的读取，而且跟传统时钟对比而言，显然更具直观性，也不易被损坏，还拥有相对长的使用期限，最重要的是它不存在任何机械装置，所以在现实生活的各个领域中皆得到了普及。

2 设计方案

其实我们可以通过很多方式来促进数字时钟的形成，同时它也涉及到很多不同的器件以及相关使用技术。因此，在进行相关设计的时候，必须要针对系统环境来展开认真思索，从而让最终的操作没有那么复杂，最好是无需耗费很多的功率以及成本。从实际设计要求来看，该系统主要是四大模块所构成，详细内容可以通过图1来进行查看。

第一个是单片机，它占据了系统的核心控制地位;第二个是立式键，它用于对键盘进行有效控制;第三个是 LED显示模块，除了可以对实际时间进行呈现以外，还能够对闹钟时间进行设置，只要到了我们提前设置好的闹钟时间，那么此时的单片机将会驱动蜂鸣器去进行报警，并发出相应的警报声;最后就是闹钟电路。

3 硬件电路设计

3.1 电子钟系统硬件组成

按照整个电子钟系统来看，具体涵盖了以下这些不同的构成要件：

首先，结合AT89C51来看，它本身具备非常高的性能，无需使用太多的功耗，针对Atmel企业所研发出来的非易失性、而且具备超高密度的这样一种储存器来进行充分利用，并有着单片机的叫法。

其次，按照DS1302时钟芯片来看，它源自美国DALLAS企业，有着非常不错的性能，不会损耗大量功率，并且自备RAM，能够对年月日、礼拜以及时分秒去实施相应的计时操作。

最后，按照MAX7219来看，它源自MAXIM企业，是一种串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片。

3.2 电子时钟系统设计流程（见图3）

3.3最小系统设计

对于单片机最小系统而言，它的设计任务主要是包括有复位、时钟以及电源等这一系列相关电路。

对于该单片机而言，一般保持有4到5.5V的工作电压，因此会为外界供应5V的直流电源。按照其具体的连接方式来看，其中第40脚VCC代表的是正5V电源电压;第20脚GND代表的是接地。

从时钟电路来看，它具有两个端口XTAL1跟XTAL2，而且依次代表着相应放大器的输入跟输出。往往被当做是片内振荡器来进行使用，既能够兼容石晶振荡，同时也不会跟陶瓷振荡之间产生任何的排斥。假设我们决定针对外部时钟源驱动设备来进行运用，那么这个时候是可以直接断开XTAL2的。主要原因是：1个机器周期它本身就包括12个振荡周期，要是被运用的振荡器已经可以达到12MHz的频率，那么则说明其振荡周期实际上就是1/12us，最终得出一微秒其实就是代表着1个机器周期。有关最小系统的详细内容可以通过下图4来进行查看。

在下文中还分别对其他各个电路进行了具体阐述。

3.4 LED显示电路

对于显示器而言，它通常是为了针对时钟系统的运行状况与其工作数据进行具体展现，根据材料和产品工艺来进行区分的话，在单片机应用系统内往往是针对CRT、LCD和LED这几种常见的显示器进行使用。

它是利用獨特的半导体材料才制作出来的，包括砷化镓以及磷砷化镓等，既能够独立进行运用，又能够构成LED数码管，而且这种数码管是利用7条线段组建为一个8字型，每一段皆对应着一个发光二极管。当它对外施加正向电压的时候，就会立刻疏通二极管，从而让它被点亮。另外，这种数码管也有着共阳和共阴之分，详细情况可以查看图5。

这个模块一般是用来对当下的实际时间进行展现，所以必须用到六个数码管，同时还要多加两个数码管来针对横线进行展现。当我们选择了动态呈现方式去呈现时间，那么有关硬件连接的详细情况则可以查看图6。处于最前面的两个数码管依次是针对时的十位与个位来进行呈现，而接下来的第4个和第5个数码管则依次是针对分的十位与个位来进行呈现，还有第7和第8个数码管依次是针对秒的十位与个位来进行呈现，剩下的两个数码管是对横线进行呈现。

4 系统仿真测试

4.1 PROTUES软件介绍

在这个系统当中，关于其硬件方面的设计主要是借助于PROTEUS来完成的。它不单单是可以达到电路仿真效果，而且也能够以原理图的虚拟原型作为主要依据来实施相关编程作业，从而让实时调试操作得以完成。

4.2 电子钟系统PROTUES仿真

通过该款软件，结合数字钟的原理图来针对其具体仿真图进行绘制。详细内容可以通过图7来进行查看。

5 结束语

从整篇文章来看，作者基本上实现了对单片机方面的较为深入的了解。对于这种数字钟系统而言，它在策划上的确是可以实现非常不错的完善性，并且还将单片机技术跟先进的电脑技术之间进行了有效的融合。然后在这种系统设计的基础上，可以帮助用户完成相应的温度显示以及闹铃、读取数据等基本功能。虽说在这次设计过程当中让作者的能力有所加强，可是该款数字钟依旧具有各种缺陷，未来的日子里必将努力去完善它。

参考文献：

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