基于單片機的數字鐘的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 輸入引腳的脈沖信號，則它是計數器。 8051 的 T/C 時加一計數的。定時器實際上也是工作在技術方式下的，只不過對固定頻率的脈沖計數；由于脈沖周期固定，由計數值可以計算出時間，有定時功能。 當 T/C 工作 在定時器時，對振蕩源 12 分頻的脈沖計數，即每個機器周期計數值加一，頻率加 =fosc/12。晶振為 6MHz，計數頻率 =500KHz，每 2Us 計數加一。 9 當 T/C 工作在計數器時，計數脈沖來自外部脈沖輸入引腳 T0 或 T1。當 T0或 T1 腳上負跳變需 2個機器周期，即 24 個振蕩周期。所以 T0或 T1腳輸入的計數外部脈沖的最高頻率為 fosc/12。當晶振為 12MHz 時，最高技術頻率為 500KHz，高于此頻率將計數出錯 。 顯示方案 本課程采用的是 LCD 液晶顯示屏來顯示時間。液晶是一種既有液體流動性，又有光特性的有機化合 物。它的透明程度和呈現的顏色受外加電場的影響。利用這一特點，便可做城電場控制的七段數碼顯示器件。 下圖 2為 LCD 液晶顯示屏。 rslcdena b c d e f g hD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L 圖 2 LCD 液晶顯示屏 1602 在單片機系統中 作為 液晶顯示器輸出器件有以下幾個優點： 1顯示質量高 由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷 新新亮點。 因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。 2 體積小、重量輕 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。 3 功耗低 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 10 時鐘電路 晶體振蕩器電路給數字鐘提供一個頻率穩定準確的 12MHz 的方波信號 ,可保證數字鐘的走時準確及穩定 .不管是指針式的電子鐘還是數字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。本設計采用石英晶體產生 11..0592MHZ 的時鐘。 時間計數電路由秒個位和秒十位計數器 ,分個位和分十位計數器電路構成 ,秒個位和秒十位計數器 ,分個位和分十位計數器為 60 進制計數器。如圖 3。 圖 3 復位電路 當上電時，電源對電容充電，對單片機復位，當死機時按復位開關，使單片機從 00H 開始執行程序。電路如圖 4。 圖 4 上電與按鈕復位電路 11 三、軟件設計 數字電子鐘設計中主要使用定時器 T0 中斷 ET0，利用 ET0 中斷進行計時時間的自增，從而實現計時功能。 AT89S51 有兩個通用定時 /計數器。兩者均可配置為定時器或事件計數器。另外增加了定時器 T0/T1,溢出時 T0/T1 腳自動翻轉的功能選項。用作“定時器”功能時，每經過一個機器周期，寄存器值加 1。用作“計數器”功能時，寄存器在對應的外部輸入管腳 T0/T1 上每發生一次 1 到 0 的跳變時加 1。使用該功能時，外部輸入每個機器周期被采樣一次。 本課題采用 C 語言做為軟件，采用循環掃描的方式點亮 LCD的日期、時期發光數碼管，調用一秒的中斷子程序使之達到正確的時間走時，通過 P0 口控制各個發光數碼管的數字（ 0— 9）。 軟件結構圖如下圖 5。 圖 5 軟件結構圖 12 四、仿真原理圖 本設計先利用 Keil C51 uVision2 編譯 C程序，然后用 Proteus 軟件畫出電路原理圖，將工程文件 .Hex 加載到 AT89S51 中運行，得到仿真圖，驗證其原理圖和 C程序的準確性。仿真圖 如下圖 6。 k e yk u pk d o wnrslcdenfghrslc d e nk e yk u pk d o wnedcbaa b c d e f g hX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 LR12 2 0R22 2 0R32 2 0R42 2 0R52 2 0 圖 6 整體仿真圖 五、系統測試 硬件測試 該數字鐘的電路系統較大，對于焊接方面更是不可輕視，龐大的電路系統中只要出于一處的錯誤，則會對檢測造成很大的不便，而且電路的交線較多，對于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會刺破帶有封皮的導線，使電路造成短路現象 。 另外，買來的元器件要先進行檢測，如果有壞的器件要進行更換，還有就是要注 間元器件的正確放置與安裝以及布線的合理，便于成品電路的檢測與維護。 在本數字鐘的設計調試中遇到了很多的問題。回想這些問題，其實只要認真思考很多功能都是可以避免的，電路做成后， LCD有顯示，但是不能正常計時走鐘通過檢測，查出單片機 AT89S51 的 31 腳 EA 引腳 沒有接 5V 的電源作為高電平（因為該系統中沒有擴展外部程序存儲器，故電路通電工作后，其內部程序執 13 行應該從內部程序存儲單元開始，也即 EA 引腳要接高電平。 通常引腳懸空也可看成是接高電平，但是本次設計中選的用芯片 AT89S51內部采用的是 CMOS 結構，不能 將懸空等同為接高電平，而必須接 5V的電源作為高電平才能正常工作），用導線將 31 腳接到電源，問題就得到解決了。 軟件測試 數字鐘的功能雖然比較少，但是程序也較為復雜，特別對于初學者的我來說更是如此 ,所以在編寫程序和調試時出現了相對較多的問題。最后經過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完成，最終解決了軟件。 在軟件的調試過程中主要遇到的問題是燒入程序后， LCD 管能顯示，也能走鐘，但時間明顯跳動很快，時，是由于從“秒”、“時”