基于单片机的数字电子钟的设计与制作

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第5期大庆师范学院学报Vo1．26No．52006年10月JOURNALOFDAQINGNORMALUNIVERSITYOctober．20o6基于单片机的数字电子钟的设计与制作卢超(陕西理工学院物理系，陕西汉中723000)摘要：该电子钟使用12MHZ晶振与单片机AT89C51相连接，通过软件编程的方法实现了以24小时为一个周期同时显示小时，分钟和秒的要求，并在计时过程中具有报时功能，当时间到达整点进行蜂鸣报时。该电子钟设有三个按键：s1，s2和s3键，使之具备了校时、定时功能。关

2、键词：电子钟；51系列单片机；AT89C51；晶振作者简介：卢超(1979一)，男，陕西汉中人，陕西理工学院物理系教师，主要从事电子技术、测控方面的研究。中图分类号：TP271文献标识码：A文章编号：1006—2165(2006)05—0048—06收稿日期：2006—07—15数字电子钟设计与制作可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现，焊接的过程比较复杂，成本也非常高。若用单片机来设计制作完成，由于其功能的实现主要通

3、过软件编程来完成，那么就降低了硬件电路的复杂性，而且其成本也有所降低，所以在该设计与制作中采用单片机AT89C51，它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有．4KB的Flash存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外，AT89C51的指令系统和引脚与8051完全兼容，片内有128B的RAM、32条I／O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等。1硬件电路的设计该电子钟是以单片机AT89C51为核心来完成的，在硬件电路中采用P0口作为6位LED数码管的驱动接口，这是由于Po口输出驱动电路工作处于开漏状态，它

4、的驱动能力强，故只需外接上拉电阻便可以把LED数码管点亮。因为共阴的LED数码管它的驱动电流是分开的，在单片机进行动态扫描的时候不会影响彼此的电流，故该电路中的6位LED数码管均用共阴极的数码管。在6位LED显示时，为了简化电路，降低成本，6个LED显示器共用一个8位的I／O，6位LED数码管的位选线分别由相应的P2．0～P2．5控制，而将其相应的段选线并联在一起，由一个8位的I／O口控制，即Po口。在电路中还设有三个按键Sl，S2和S3用来进行定时，选时和调时的选择，他们分别与单片机的P1．2，P1．4，P1．6口相连接。P1．7口与蜂

5、鸣器相连接。2软件程序的设计考虑到实用性，在该电子钟的设计中修改定时或调整时间时采用了闪烁，而且可以定时20组闹钟。在编程上，首先进行了初始化定义了程序的入口地址以及中断的入口地址，在主程序的开始定义了一组固定单元用来存储计数的秒，分，时以及20组定时时间的序号等。在显示程序段中主要进行了闪烁的处理，采用定时器中断置标志位，再与位选相互结合的方法来控制调时或定时中的闪烁。时，分，秒的显示则是用了软件译码(查表)的方式，再用了一段固定的程序段进行进制转化。初始化之后，用中断方式对其计数，计数的同时采用了定时器比较的方法，比较当前计数时间与定

6、时时间是否相等，若相等则将闹铃标志位置数。由于定义了20组定时闹钟，在这里采用中断20次，每中断一次比较一组闹钟，避免了一次比较20组中断时间过长，影响下次中断时间。显示之后查询闹铃标志位是否与前面所置数相等，若相等则响铃。为了避免响铃影响显示，采用了每显示几屏以后在显示程序中出现脉冲，驱动喇叭，不会影响显示。之后用查询方式对按键进行判断，若有键按下，则进行软件延时消抖，避免了抖动引起的干扰，执行相应的48维普资讯http://www.cqvip.com定时，选时或调时程序段。对当前时间或定时时间修改后又返回到最初的显示程序段，如此循环下

7、去。程序流程图见图I所示。图I．程序流程图3硬件电路与程序清单硬件电路如图2所示，相关程序附后。4性能及误差分析该电子钟设有三个按键：s1，s2和s3键。按s1键进行校时，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间，校时时需要校正哪一位哪一位就闪烁。按s2键是对闪烁位进行加一或返回的操作。按s3键调整定时时间和定时组数，需要调整哪一位哪一位就闪烁，该电予钟最多可定时20组闹钟。经测试该电子钟在一天的累计误差约为0．1秒。该电子钟的误差主要由晶振自身的误差所造成，晶振的误差约为0．0001～0．000001。在软件的编程过程中所产生的

8、误差比较小，在重装初值的过程中大概需要约8个机器周期，但在程序开始对定时器赋初值时，多加了8个机器周期，减小了这方面的误差。另外在中断的过程中，只会在第一次计时时产生时间的偏移，而它所产生累计