基于單片機AT89C2051的電子鐘設計方案

　電路見圖1.

　　一片20引腳的單片機AT89C2051為電子鐘主體，其顯示數(shù)據從P1口分時輸出，P3.0~3.3則輸出對應的位選通信號。由于LED數(shù)碼管點亮時耗電較大，故使用了四只PNP型晶體管VT1~VT4進行放大。本來筆者還有一種更簡的設計方案（見圖2），可省去VT1~VT4及R1~R4八個元件，但這種設計由于單片機輸出口的灌入電流有限（約20mA），數(shù)碼管亮度較暗而不向讀者介紹，除非你采用了高亮度的發(fā)光數(shù)碼管。

　　P3.4、P3.5、3.7外接了三個輕觸式按鍵，這里我們分別命名為：模式設定鍵set（P3.4）、時調整鍵hour（P3.5）、分調整鍵min（P3.7）。C1、R13組成上電復位電路。VT5及蜂鳴器Bz為鬧時訊響電路。三端穩(wěn)壓器7805輸出的5V電壓供整個系統(tǒng)工作。此電子鐘可與任何9~20V/100mA的交直流電源適配器配合工作，適應性強。

　　電子鐘功能

　　1.走時：通過模式設定鍵set選擇為走時，U1、U2顯示小時，U3、U4顯示分。U2的小數(shù)點為秒點，每秒閃爍一次。

　　2.走時調整：通過模式設定鍵set選擇為走時調整，按下hour鍵對U1、U2的走時“時”顯示進行調整（每0.2秒遞加1）。按下min鍵對U3、U4的走時“分”顯示進行調整（每0.2秒遞加1）。

　　3.鬧時調整：通過模式設定鍵set選擇為鬧時調整，按下hour鍵對U1、U2的鬧時“時”顯示進行調整（每0.2秒遞加1）。按下min鍵對U3、U4的鬧時“分”顯示進行調整（每0.2秒遞加1）。

　　4.鬧時啟/停設定：通過模式設定鍵set選擇為鬧時啟/停設定，按下min鍵U3的小數(shù)點點亮，鬧時功能啟動；按下hour鍵U3的小數(shù)點熄滅，鬧時功能關停。

　　由于電路設計得極其簡單，因此豐富的功能只能由軟件完成，這里軟件設計成為了關鍵。下面介紹軟件設計要點。

　　圖3為主程序狀態(tài)流程。

　　運行時建立的主要狀態(tài)標志如下：

　　flag-掉電標志。掉電后，flag內為一隨機數(shù)；重新設定時間后flag內寫入標志數(shù)55H.

　　set-工作模式設定標志。

　　hour-走時“時”單元。

　　min-走時“分”單元。

　　sec-走時“秒”單元。

　　dEDA-走時5mS計數(shù)單元

　　t_hour-鬧時“時”單元。

　　t_min-鬧時“分”單元。

　　d_05s-0.5秒位標志。每秒鐘的前0.5秒置1,后0.5秒置0,以使秒點閃爍。

　　o_f-鬧時啟/停位標志。鬧時啟動置1,鬧時關停置0.

　　另外將定時器T0設定為5mS的定時中斷。這里晶振頻率為12MHz,因此5mS的初值為-5000,但實際上程序還要作其它運算，使得時間偏長，經調整為-4800后試驗剛好。計時單元deda每次中斷均加1.走時函數(shù)判斷deda>=200時即令秒單元sec加1.同理秒單元sec滿60后令分單元min加1.分單元min滿60后令時單元hour加1.時單元hour滿24后清0.

　　上電后，首先進行初始化，對各狀態(tài)標志、輸入輸出口及定時器T0進行初始化工作，以適應后面程序的要求。

　　隨后程序判斷有無set鍵按下，如按下，則set鍵值從0起加1.set鍵值只能從0加到3,然后又回到0.

　　接下來，根據鍵值進行散轉。若set=0,運行走時程序；若set=1,進入調整鬧時時間程序；若set=2,進入調整走時時間程序；若set=3,顯示已調好的鬧時時間，同時進入啟/停鬧時程序。

　　散轉完后，進行判斷掉電標志flag是否等于55H.若不等，說明剛開機上電或運行過程中掉過電，這時四個數(shù)碼管以1Hz的頻率閃爍四個8字，提示時間不準；若相等，說明未掉電，RAM區(qū)內容未變化，時間準確。

　　再下來程序又轉回到初始化之后進行循環(huán)運行。

　　由于使用了四只數(shù)碼管密集排列，因此只能采用雙面印刷板設計，圖4、5分別為正面（元件面）、反面的印板圖。尺寸3000milx4000mil（7.62cmx10.16cm）。圖6為計算機輸出的三維仿真印制板。

　　元件選用

　　為了走時準確，晶振X最好選用溫漂小的。四個數(shù)碼管U1~U4可選用發(fā)綠光的，這樣光澤較柔和。蜂鳴器Bz要購買繞線型的電動式蜂鳴器（市場上有一種加電壓即工作的蜂鳴器這里不適用），因驅動信號為脈沖信號。其它元件一般無特殊要求。

　　使用方法

　　上電后，四個LED數(shù)碼管閃爍四個8字。

　　按一下set鍵，閃爍現(xiàn)象消失（此時set=1），U1的小數(shù)點亮，說明此刻可以調整鬧時時間。按下hour鍵，U1、U2作加法；按下min鍵，U3、U4作加法。這些調整好的數(shù)據被同時送入RAM區(qū)的鬧時記憶“時”單元t_hour和鬧時記憶“分”單元t_min.

　　再按一下set鍵，set=2,U2的小數(shù)點亮，此刻可以調整走時時間。按下hour鍵，U1、U2作加法；按下min鍵，U3、U4作加法。這些調整好的數(shù)據也被同步送入RAM區(qū)的“時”記憶單元hour和“分”記憶單元min.

　　再按一下set鍵，set=3,顯示剛才調整的鬧時時間，此刻可以選擇啟動/關停鬧時。按下min鍵，o_f位標志置1,U3的小數(shù)點亮，鬧時啟動；按下hour鍵，o_f位標志置0,U3的小數(shù)點滅，鬧時關閉。

　　若再按一下set鍵，set=0,電路進入走時狀態(tài)，U1、U2顯示小時，U3、U4顯示分。U2的小數(shù)點作秒點閃爍。

　　在鬧時啟動的情況下，走時到達設定鬧時，則蜂鳴器Bz鳴響一分鐘進行提醒。

　　附：用C51編寫的源程序清單（已由實驗板運行通過）

　　#include /*包含器件配置文件*/

　　#define uchar unsigned char

　　#define uint unsigned int

　　char DATA_7SEG[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,

　　0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,};/*0~9的數(shù)碼管段碼*/

　　uchar hour=0,min=0,sec=0; /*時、分、秒單元清零*/

　　uchar deda=0; /*5mS計數(shù)單元清零*/

　　uchar t_hour=0,t_min=0; /*鬧時時、分單元清零*/

　　bit d_05s=0; /*0.5秒標志*/

　　bit o_f=0; /*鬧時啟/停標志*/

　　uchar set=0; /*模式設定標志*/

　　uchar m=0;

　　uchar flag=0; /*RAM掉電標志*/

　　void delay（uint k）； /*延時子函數(shù)*/

　　void conv（）； /*走時單元轉換*/

　　void p_out（）； /*判別鬧時到否子函數(shù)*/

　　void dirve（）； /*走時時間輸出驅動子函數(shù)*/

　　void t_dirve（）； /*鬧時時間輸出驅動子函數(shù)*/

　　/*鬧時啟/停子函數(shù)*/

　　void time1_of（）

　　{uchar m;

　　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;}else P1_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;else P1_7=1;}

　　delay（1）；

　　}

　　}

　　/*走時函數(shù)*/

　　void time（）

　　{

　　conv（）； /*走時單元轉換*/

　　dirve（）； /*走時時間輸出驅動子函數(shù)*/