利用一片20引脚单片机设计的极简电子钟电路.docx
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利用一片20引脚单片机设计的极简电子钟电路
利用一片20引脚单片机设计的极简电子钟电路
一片20引脚的单片机AT89C2051为电子钟主体，其显示数据从P1口分时输出，P3.0~3.3则输出对应的位选通信号。
由于LED数码管点亮时耗电较大，故使用了四只PNP型晶体管VT1~VT4进行放大。
本来还有一种更简的设计方案（见图2），可省去VT1~VT4及R1~R4八个元件，但这种设计由于单片机输出口的灌入电流有限（约20mA），数码管亮度较暗而不向读者介绍，除非你采用了高亮度的发光数码管。
P3.4、P3.5、3.7外接了三个轻触式按键，这里我们分别命名为：
模式设定键set（P3.4）、时调整键hour（P3.5）、分调整键min（P3.7）。
C1、R13组成上电复位电路。
VT5及蜂鸣器Bz为闹时讯响电路。
三端稳压器7805输出的5V电压供整个系统工作。
此电子钟可与任何9~20V/100mA的交直流电源适配器配合工作，适应性强。
电子钟功能1.走时：
通过模式设定键set选择为走时，U1、U2显示小时，U3、U4显示分。
U2的小数点为秒点，每秒闪烁一次。
2.走时调整：
通过模式设定键set选择为走时调整，按下hour键对U1、U2的走时时显示进行调整（每0.2秒递加1）。
按下min键对U3、U4的走时分显示进行调整（每0.2秒递加1）。
3.闹时调整：
通过模式设定键set选择为闹时调整，按下hour键对U1、U2的闹时时显示进行调整（每0.2秒递加1）。
按下min键对U3、U4的闹时分显示进行调整（每0.2秒递加1）。
4.闹时启/停设定：
通过模式设定键set选择为闹时启/停设定，按下min键U3的小数点点亮，闹时功能启动；按下hour键U3的小数点熄灭，闹时功能关停。
由于电路设计得极其简单，因此丰富的功能只能由软件完成，这里软件设计成为了关键。
下面介绍软件设计要点。
图3为主程序状态流程。
运行时建立的主要状态标志如下：
flag-掉电标志。
掉电后，flag内为一随机数；重新设定时间后flag内写入标志数55H.
set-工作模式设定标志。
hour-走时时单元。
min-走时分单元。
sec-走时秒单元。
dEDA-走时5mS计数单元
t_hour-闹时时单元。
t_min-闹时分单元。
d_05s-0.5秒位标志。
每秒钟的前0.5秒置1，后0.5秒置0，以使秒点闪烁。
o_f-闹时启/停位标志。
闹时启动置1，闹时关停置0.
另外将定时器T0设定为5mS的定时中断。
这里晶振频率为12MHz，因此5mS的初值为-5000，但实际上程序还要作其它运算，使得时间偏长，经调整为-4800后试验刚好。
计时单元deda每次中断均加1.走时函数判断deda》=200时即令秒单元sec加1.同理秒单元sec满60后令分单元min加1.分单元min满60后令时单元hour加1.时单元hour满24后清0.
上电后，首先进行初始化，对各状态标志、输入输出口及定时器T0进行初始化工作，以适应后面程序的要求。
随后程序判断有无set键按下，如按下，则set键值从0起加1.set键值只能从0加到3，然后又回到0.
接下来，根据键值进行散转。
若set=0，运行走时程序；若set=1，进入调整闹时时间程序；若set=2，进入调整走时时间程序；若set=3，显示已调好的闹时时间，同时进入启/停闹时程序。
散转完后，进行判断掉电标志flag是否等于55H.若不等，说明刚开机上电或运行过程中掉过电，这时四个数码管以1Hz的频率闪烁四个8字，提示时间不准；若相等，说明未掉电，RAM区内容未变化，时间准确。
再下来程序又转回到初始化之后进行循环运行。
由于使用了四只数码管密集排列，因此只能采用双面印刷板设计，图4、5分别为正面（元件面）、反面的印板图。
尺寸3000milx4000mil（7.62cmx10.16cm）。
图6为计算机输出的三维仿真印制板。
元件选用为了走时准确，晶振X最好选用温漂小的。
四个数码管U1~U4可选用发绿光的，这样光泽较柔和。
蜂鸣器Bz要购买绕线型的电动式蜂鸣器（市场上有一种加电压即工作的蜂鸣器这里不适用），因驱动信号为脉冲信号。
其它元件一般无特殊要求。
使用方法上电后，四个LED数码管闪烁四个8字。
按一下set键，闪烁现象消失（此时set=1），U1的小数点亮，说明此刻可以调整闹时时间。
按下hour键，U1、U2作加法；按下min键，U3、U4作加法。
这些调整好的数据被同时送入RAM区的闹时记忆时单元t_hour和闹时记忆分单元t_min.
再按一下set键，set=2，U2的小数点亮，此刻可以调整走时时间。
按下hour键，U1、U2作加法；按下min键，U3、U4作加法。
这些调整好的数据也被同步送入RAM区的时记忆单元hour和分记忆单元min.
再按一下set键，set=3，显示刚才调整的闹时时间，此刻可以选择启动/关停闹时。
按下min键，o_f位标志置1，U3的小数点亮，闹时启动；按下hour键，o_f位标志置0，U3的小数点灭，闹时关闭。
若再按一下set键，set=0，电路进入走时状态，U1、U2显示小时，U3、U4显示分。
U2的小数点作秒点闪烁。
在闹时启动的情况下，走时到达设定闹时，则蜂鸣器Bz鸣响一分钟进行提醒。
附：
用C51编写的源程序清单（已由实验板运行通过）
#include/*包含器件配置文件*/
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
charDATA_7SEG［10］={0xC0，0xF9，0xA4，0xB0，0x99，
0x92，0x82，0xF8，0x80，0x90，};/*0~9的数码管段码*/
ucharhour=0，min=0，sec=0;/*时、分、秒单元清零*/
uchardeda=0;/*5mS计数单元清零*/
uchart_hour=0，t_min=0;/*闹时时、分单元清零*/
bitd_05s=0;/*0.5秒标志*/
bito_f=0;/*闹时启/停标志*/
ucharset=0;/*模式设定标志*/
ucharm=0;
ucharflag=0;/*RAM掉电标志*/
voiddelay（uintk）；/*延时子函数*/
voidconv（）；/*走时单元转换*/
voidp_out（）；/*判别闹时到否子函数*/
voiddirve（）；/*走时时间输出驱动子函数*/
voidt_dirve（）；/*闹时时间输出驱动子函数*/
/*闹时启/停子函数*/
voidTIme1_of（）
{ucharm;
if（P3_7==0）delay
（1）；
if（P3_7==0）o_f=1;
for（m=0;m《30;m++）
{
t_dirve（）；
P1=DATA_7SEG［t_min/10］;P3=0xfd;delay
（1）；
if（P3_1==0）{if（o_f==1）P1_7=0;}elseP1_7=1;
delay
（1）；
}
if（P3_5==0）delay
（1）；
if（P3_5==0）o_f=0;
for（m=0;m《30;m++）
{
t_dirve（）；
P1=DATA_7SEG［t_min/10］;P3=0xfd;delay
（1）；
if（P3_1==0）{if（o_f==1）P1_7=0;elseP1_7=1;}
delay
（1）；
}
}
/*走时函数*/
voidTIme（）
{
conv（）；/*走时单元转换*/
dirve（）；/*走时时间输出驱动子函数*/
p_out（）；/*判别闹时到否子函数*/
}
/*定时器T05mS初始化*/
voidinit_TImer（）
{
TMOD=0x01;
TH0=-（4800/256）；
TL0=-（4800%256）；
IE=0x82;
TR0=1;
}
/*扫描按键子函数*/
voidsCAN_key（）
{
delay
（1）；
if（P3_4==0）set++;
if（set》=4）set=0;
if（set==1）flag=0x55;
F0:
if（P3_4==0）gotoF0;/*按键未释放，在此等候*/
}
/*延时子函数*/
voiddelay（uintk）
{
uinti，j;
for（i=0;i
for（j=0;j《121;j++）
{;}}
}
/*5mS定时中断服务子函数*/
voidzd（void）interrupt1
{
TH0=-（4800/256）；
TL0=-（4800%256）；
deda++;
}
/*调整走时时间*/
voidTIme_adj（）
{ucharm;
if（P3_5==0）delay
（1）；
if（P3_5==0）hour++;
if（hour==24）hour=0;
for（m=0;m《30;m++）
{
dirve（）；
if（P3_2==0）P1_7=0;
elseP1_7=1;
delay
（1）；
}
if（P3_7==0）delay
（1）；
if（P3_7==0）min++;
if（min==60）min=0;
for（m=0;m《30;m++）
dirve（）；
if（P3_2==0）P1_7=0;
elseP1_7=1;
delay
（1）；
}
}
/*调整闹时时间*/
voidtime1_adj（）
{ucharm;
if（P3_5==0）delay
（1）；
if（P3_5==0）t_hour++;
if（t_hour==24）t_hour=0;
for（m=0;m《30;m++）
{
t_dirve（）；
}
if（P3_7==0）delay
（1）；
if（P3_7==0）t_min++;
if（t_min==60）t_min=0;
for（m=0;m《30;m++）
{
t_dirve（）；
}
}
/*时、分、秒单元及走时单元转换*/
voidconv（）
{
if（deda《=100）d_05s=0;
elsed_05s=1;
if（deda》=200）{sec++;deda=0;}
if（sec==60）{min++;sec=0;}
if（min==60）{hour++;min=0;}
if（hour==24）{hour=0;}
}
/*走时时间输出驱动子函数*/
voiddirve（）
{
P1=DATA_7SEG［hour/10］;P3=0xf7;delay
（1）；
P1=DATA_7SEG［hour%10］;P3=0xfb;delay
（1）；
if（d_05s==1）{if（P3_2==0）P1_7=0;elseP1_7=1;}
delay
（1）；
P1=DATA_7SEG［min/10］;P3=0xfd;delay
（1）；
if（o_f==1）{if（P3_1==0）P1_7=0;elseP1_7=1;delay
（1）；}
P1=DATA_7SEG［min%10］;P3=0xfe;delay
（1）；
}
/*闹时时间输出驱动子函数*/
voidt_dirve（）
{
P1=DATA_7SEG［t_hour/10］;P3=0xf7;delay
（1）；
if（P3_3==0）P1_7=0;elseP1_7=1;
delay
（1）；
P1=DATA_7SEG［t_hour%10］;P3=0xfb;delay
（1）；
P1=DATA_7SEG［t_min/10］;P3=0xf
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