基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)

邵陽學(xué)院信息工程系 呂友懿 許建明 陳炯明

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基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)

邵陽學(xué)院信息工程系 呂友懿 許建明 陳炯明

【摘要】本設(shè)計(jì)以STC8952RC單片機(jī)控制器為主控芯片。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。經(jīng)實(shí)際測(cè)試時(shí)鐘的準(zhǔn)確度達(dá)到了預(yù)定指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)了電子時(shí)鐘的基本功能，效果良好。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；電子時(shí)鐘；控制器

1 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)采用STC單片機(jī)為控制器的計(jì)數(shù)器來模擬計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘的基本功能。用戶能夠通過按鍵設(shè)置時(shí)間和鬧鐘。顯示器件采用8段數(shù)碼管為顯示器件，通過單片機(jī)動(dòng)態(tài)掃描的方式來顯示時(shí)間。按鍵由功能鍵、加鍵、減鍵三個(gè)按鍵組成，采用三個(gè)獨(dú)立按鍵。通過單片機(jī)循環(huán)對(duì)按鍵進(jìn)行掃描來實(shí)現(xiàn)按鍵檢測(cè)。電源模塊則采用7805穩(wěn)壓芯片，7805三端穩(wěn)壓IC內(nèi)部電路具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)功能，這使它的性能很穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)1A以上的輸出電流，器件具有良好的溫度系數(shù)，因此產(chǎn)品的應(yīng)用范圍很廣泛，輸出電壓誤差精度分為±3%和±5%。鬧鐘功能的實(shí)現(xiàn)則采用一個(gè)無源蜂鳴器作為發(fā)聲器件。該系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)

8段數(shù)碼管內(nèi)部為8個(gè)獨(dú)立的LED，內(nèi)部通過連線把所有二極管的陽極或者陰極接在一起，因此數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種型號(hào)，本設(shè)計(jì)采用共陽極的數(shù)碼管。由于單片機(jī)的I/O最大只能提供100～200uA的電流，這是無法驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的，設(shè)計(jì)中采用三極管間接驅(qū)動(dòng)的方式，把單片機(jī)的I/O接到三極管的基極然后，通過三極管就可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的目的。

2.2 按鍵電路設(shè)計(jì)

該電路采用三個(gè)獨(dú)立按鍵，三個(gè)按鍵的一端短接到地，另外一端接到單片機(jī)的I/O。單片機(jī)按鍵檢測(cè)的原理為：首先把單片機(jī)的I/O設(shè)置為高電平，當(dāng)有按鍵按下時(shí)通過按鍵把I/O拉為低電平，因此只要通過程序檢測(cè)I/O口是否變?yōu)榈碗娖骄涂梢詸z測(cè)按鍵是否按下。

2.3 電源電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用5V電源供電，耗電電流小于1A，因此可以采用7805穩(wěn)壓芯片供電。7805穩(wěn)壓芯片只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端，只需要把相應(yīng)的引腳接到輸入、輸出和地就可以正常工作。

2.4 整體電路原理圖設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵電路、電源模塊、蜂鳴器、顯示電路構(gòu)成。整體系統(tǒng)電路原理圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)電路原理圖

3 軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計(jì)的思路，以中斷的方式實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的功能。該程序可分為顯示子程序、按鍵掃描子程序、中斷服務(wù)子函數(shù)、按鍵功能實(shí)現(xiàn)子程序、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)函數(shù)構(gòu)成。主函數(shù)通過調(diào)用各個(gè)子程序達(dá)到電子時(shí)鐘的功能。整個(gè)程序以計(jì)數(shù)中斷函數(shù)為主體，子函數(shù)輔助完成計(jì)時(shí)和顯示的功能。整個(gè)程序的工作流程為：初始化外設(shè)和計(jì)數(shù)器、讀取上次掉電保存的時(shí)間和鬧鐘、循環(huán)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描和按鍵檢測(cè)。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試程序整體的可讀性好，方便于維護(hù)和移植。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)采用了STC89C52RC單片機(jī)為主控制器完成了電子時(shí)鐘的基本功能。經(jīng)實(shí)際測(cè)量該電子時(shí)鐘準(zhǔn)確性高，系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定，而且可以掉電保存時(shí)間和鬧鐘，是一款成本低、使用簡(jiǎn)單、制作簡(jiǎn)單的電子時(shí)鐘，有很好的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機(jī)原理及應(yīng)用［M］.上海﹕上海交通大學(xué)出版社，2013.

［2］王東鋒，王會(huì)良等.單片機(jī)C語言應(yīng)用100例［M］.西安﹕電子工業(yè)出版社，2009.

［3］韓克，薛迎霄.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)［M］.北京﹕電子工業(yè)出版社，2013.

作者簡(jiǎn)介：

呂友懿（1994—），男，湖南衡陽人，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科在讀。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術(shù)研究。