基于單片機的數碼管電子時鐘PPT

1、基于單片機的數碼管電子時鐘基于單片機的數碼管電子時鐘 主要內容主要內容 第第1 1章章 概述概述 第第2 2章章 課題研究的方案課題研究的方案 第第3 3章章 數碼管電子時鐘硬件系統(tǒng)設計數碼管電子時鐘硬件系統(tǒng)設計 第第4 4章章 原理圖及原理圖及PCBPCB圖圖 第5章 程序流程圖 第第1 1章章 概概 述述 單片機模塊中最常見的是數字鐘，數字鐘是一種用數字電單片機模塊中最常見的是數字鐘，數字鐘是一種用數字電路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更路技術實現時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，高的準確性和直觀性，且無機

2、械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起著非常重因此得到了廣泛的使用。時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎。在一個單片機應用系要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎。在一個單片機應用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系正常工作的基準統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現方法

3、：是用軟件實現，即用單即定時時間，它通常有兩種實現方法：是用軟件實現，即用單片機內部的可編程定時片機內部的可編程定時/ /計數器來實現，但誤差很大，主要用計數器來實現，但誤差很大，主要用在對時間精度要求不高的場合；是用專門的時鐘芯片實現，在在對時間精度要求不高的場合；是用專門的時鐘芯片實現，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法。本設計主對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法。本設計主要介紹用單片機內部的定時要介紹用單片機內部的定時/ /計數器來實現電子時鐘的方法，計數器來實現電子時鐘的方法，本設計由單片機本設計由單片機AT89S51AT89S51芯片和芯片和LEDLED數碼管為

4、核心，輔以必要的數碼管為核心，輔以必要的電路，構成了一個單片機電子時鐘。電路，構成了一個單片機電子時鐘。 第第2 2章章 課題研究的方案課題研究的方案2.12.1數字時鐘方案數字時鐘方案 數字時鐘是本設計的最主要的部分。根據需要，可利用兩種方數字時鐘是本設計的最主要的部分。根據需要，可利用兩種方案實現。案實現。 方案一：本方案采用簡單的邏輯芯片實現數字電子時鐘。要點方案一：本方案采用簡單的邏輯芯片實現數字電子時鐘。要點在于用在于用555555芯片連接輸出為一秒的多諧振蕩器用于時鐘的秒脈沖，用芯片連接輸出為一秒的多諧振蕩器用于時鐘的秒脈沖，用74LS16074LS160（1010進制計數器）進制

5、計數器）74LS0074LS00（與非門芯片）等連接成（與非門芯片）等連接成6060和和2424進進制的計數器，再通過七段數碼管顯示，構成了簡單的數字電子鐘。制的計數器，再通過七段數碼管顯示，構成了簡單的數字電子鐘。 方案二：本方案完全用軟件實現數字時鐘。原理為：在單片機方案二：本方案完全用軟件實現數字時鐘。原理為：在單片機內部存儲器設三個字節(jié)分別存放時鐘的時、分、秒信息。利用定時器內部存儲器設三個字節(jié)分別存放時鐘的時、分、秒信息。利用定時器與軟件結合實現與軟件結合實現1 1秒定時中斷，每產生一次中斷，存儲器內相應的秒值秒定時中斷，每產生一次中斷，存儲器內相應的秒值加加1 1；若秒值達到；若秒

6、值達到6060，則將其清零，并將相應的分字節(jié)值加，則將其清零，并將相應的分字節(jié)值加1 1；若分值；若分值達到達到6060，則清零分字節(jié)，并將時字節(jié)值加，則清零分字節(jié)，并將時字節(jié)值加1 1；若時值達到；若時值達到2424，則將十字，則將十字節(jié)清零。該方案具有硬件電路簡單的特點。但由于每次執(zhí)行程序時，節(jié)清零。該方案具有硬件電路簡單的特點。但由于每次執(zhí)行程序時，定時器都要重新賦初值，所以該時鐘精度不高。而且，由于是軟件實定時器都要重新賦初值，所以該時鐘精度不高。而且，由于是軟件實現，當單片機不上電，程序不執(zhí)行時，時鐘將不工作?；谟布娐番F，當單片機不上電，程序不執(zhí)行時，時鐘將不工作?；谟布娐返?/p>

7、考慮，本設計采用方案二完成數字時鐘的功能。的考慮，本設計采用方案二完成數字時鐘的功能。2.2 2.2 數碼管顯示方案數碼管顯示方案 方案一：靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示器顯示某一字符時，方案一：靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示器顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定的導通或截止。該方式每一位都需要一個相應的發(fā)光二極管恒定的導通或截止。該方式每一位都需要一個8 8 位輸位輸出口控制。靜態(tài)顯示時較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。出口控制。靜態(tài)顯示時較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但當所顯示的位數較多時，靜態(tài)顯示所需的但當所顯示的位數較多時，靜態(tài)顯示所需的I/OI/O口太多，

8、造成了資源的口太多，造成了資源的浪費。浪費。 方案二：動態(tài)顯示。所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮各個位，方案二：動態(tài)顯示。所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快。顯示器的亮度既功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快。顯示器的亮度既與導通電流有關，也于點亮時間與間隔時間的比例有關。調整參數可以與導通電流有關，也于點亮時間與間隔時間的比例有關。調整參數可以實現較高穩(wěn)定度的顯示。動態(tài)顯示節(jié)省了實現較高穩(wěn)定度的顯示。動態(tài)

9、顯示節(jié)省了I/OI/O口，降低了能耗。從節(jié)省口，降低了能耗。從節(jié)省I/OI/O口和降低能耗出發(fā)，本設計采用方案二?？诤徒档湍芎某霭l(fā)，本設計采用方案二。第第3 3章章 數碼管電子時鐘硬件系統(tǒng)設計數碼管電子時鐘硬件系統(tǒng)設計3.13.1系統(tǒng)整體方案設計系統(tǒng)整體方案設計 利用單片機（利用單片機（AT89S51AT89S51）制作簡易電子時鐘，由六個）制作簡易電子時鐘，由六個LEDLED數數碼管分別顯示小時十位、小時個位、分鐘十位、分鐘個位、秒碼管分別顯示小時十位、小時個位、分鐘十位、分鐘個位、秒鐘十位、秒鐘個位。鐘十位、秒鐘個位。6 6個個PNPPNP管（管（90129012）分別控制六個數碼管的）分

10、別控制六個數碼管的亮滅，兩個按鍵用于時間調整。亮滅，兩個按鍵用于時間調整。3.23.2系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)硬件組成 根據系統(tǒng)框圖和設計方案本文硬件電路主要分為五個部分：根據系統(tǒng)框圖和設計方案本文硬件電路主要分為五個部分：第一部分為以第一部分為以AT89S51AT89S51單片機為核心的控制模塊；第二部分是單片機為核心的控制模塊；第二部分是復位電路；第三部分位選部分，用以對顯示部分的選通；第四復位電路；第三部分位選部分，用以對顯示部分的選通；第四部分為由部分為由LEDLED數碼管和發(fā)光二極管組成的顯示模塊；第五部分數碼管和發(fā)光二極管組成的顯示模塊；第五部分是按鍵部分，用來對時鐘進行調時；第六部分為電

11、源部分，為是按鍵部分，用來對時鐘進行調時；第六部分為電源部分，為系統(tǒng)提供電源如圖系統(tǒng)提供電源如圖3-13-1所示。所示。圖圖3-13-1 3.3 3.3模塊設計模塊設計3.3.13.3.1控制部分控制部分 MCS-51MCS-51雖然有內部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元雖然有內部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件構成震蕩時鐘電路。外接晶體以及電容件構成震蕩時鐘電路。外接晶體以及電容C1C1和和C2C2構成并聯(lián)諧構成并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中。對接電容的值雖然沒有嚴振電路接在放大器的反饋回路中。對接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器格的要求，但電

12、容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性，警惕頻率可在的穩(wěn)定性，起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性，警惕頻率可在1.2MHz-12MHz1.2MHz-12MHz之間任選，電容之間任選，電容C1C1和和C2C2的典型值在的典型值在20pF-100pF20pF-100pF之間選擇，考慮到本系統(tǒng)對于外接晶體頻率穩(wěn)定性要求不高，之間選擇，考慮到本系統(tǒng)對于外接晶體頻率穩(wěn)定性要求不高，所以采取比較廉價的所以采取比較廉價的11.0592MHz11.0592MHz陶瓷諧振器，根據調試電容陶瓷諧振器，根據調試電容選擇選擇30pF30pF。 外部振蕩電路單片機必須在外部振蕩電路單片機必須

13、在AT89S51AT89S51的驅動下才能工作的驅動下才能工作. .在單片機內部有一個時鐘振蕩電路在單片機內部有一個時鐘振蕩電路, ,只需要外接一個振蕩源就只需要外接一個振蕩源就能產生一定的時鐘信號送到單片機內部的各個單元。能產生一定的時鐘信號送到單片機內部的各個單元。AT89S51AT89S51的管腳圖如的管腳圖如3-23-2所示。所示。圖圖3-23-23.3.23.3.2復位電路設計復位電路設計 MCS51 MCS51復位電路有兩種：一種是加電自動復位電路，復位電路有兩種：一種是加電自動復位電路，一種是開關復位電路。本實驗采用的是開關復位電路。一種是開關復位電路。本實驗采用的是開關復位電路

14、。圖圖3-33-3 如圖如圖3-33-3所示，復位電路主要由型號為所示，復位電路主要由型號為10UF/16V10UF/16V的電的電解電容，型號為解電容，型號為104104的瓷片電容，的瓷片電容，10K10K的電阻以及按鍵的電阻以及按鍵S S構構成，成，S S接芯片的相應引腳接芯片的相應引腳RSTRST，當開關按下時引腳，當開關按下時引腳RSTRST為高為高電平電平1 1，斷開時引腳為低電平，斷開時引腳為低電平0 0。3.3.33.3.3位選模塊電路設計位選模塊電路設計 圖圖3-43-4 圖圖3-43-4為位選電路，三極管的集電極接數碼管的公共端，當為位選電路，三極管的集電極接數碼管的公共端，

15、當P2P2口對應的口對應的引腳輸出高電平時三極管導通，對應的數碼管顯示數據。這樣，在同一時刻，引腳輸出高電平時三極管導通，對應的數碼管顯示數據。這樣，在同一時刻，6 6位位LEDLED中只有選通的那中只有選通的那1 1位顯示出字符，而其他位顯示出字符，而其他5 5位則是熄滅的。同樣，在下位則是熄滅的。同樣，在下一時刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他個位的位選線處于關閉一時刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他個位的位選線處于關閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時刻，只有選通位顯示狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時刻，只有選通位顯示出相應的字符，而其他各位

16、則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出相應的字符，而其他各位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現的，而在同一時刻，只出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現的，而在同一時刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于有一位顯示，其他各位熄滅，但由于LEDLED的余輝和人眼的視覺暫留作用，只的余輝和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時亮的假象，達到同時顯示的效要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時亮的假象，達到同時顯示的效果果。3.3.43.3.4顯示模塊部分顯示模塊部分 顯示電路分為共陽極七段數碼管顯示和發(fā)光二

17、極管顯示，其中，顯示電路分為共陽極七段數碼管顯示和發(fā)光二極管顯示，其中，為了能夠自動識別顯示電路是接發(fā)光二極管還是數據管及接數據管為了能夠自動識別顯示電路是接發(fā)光二極管還是數據管及接數據管的多少，該電路采用讀取數碼管的多少，該電路采用讀取數碼管I/OI/O引腳的方法確定，從而達到智引腳的方法確定，從而達到智能識別的目的。能識別的目的。 該模塊由共陽極該模塊由共陽極LEDLED數碼管組成，用來顯示電子鐘信號的具體數碼管組成，用來顯示電子鐘信號的具體路數的，路數的，6 6個引腳分別與單片機個引腳分別與單片機6 6個輸出口連接，根據單片機引腳與個輸出口連接，根據單片機引腳與數碼管的連接關系，可以列出

18、顯示不同數字的段選碼，從而準確顯數碼管的連接關系，可以列出顯示不同數字的段選碼，從而準確顯示出時間。如圖示出時間。如圖3-53-5所示。所示。圖圖3-53-53.3.53.3.5按鍵部分按鍵部分 圖圖3-63-6 圖圖3-63-6是按鍵電路，通過按鍵來控制輸入端口程序的輸入，以是按鍵電路，通過按鍵來控制輸入端口程序的輸入，以此來對時間進行調整。本設計按鍵此來對時間進行調整。本設計按鍵K2K2對分鐘進行對分鐘進行+1+1調整；按鍵調整；按鍵K3K3對小時進行對小時進行+1+1調整。調整。3.3.63.3.6電源部分電源部分 圖圖3-73-7 如圖如圖3-73-7所示，從外部引入所示，從外部引入5V5V的直流電，為單片機、復的直流電，為單片機、復位電路提供電源。位電路提供電源。 電子電路中的電源一般是低壓直流電，所以要想從電子電路中的電源一般是低壓直流電，所以要想從2202