基于单片机的电子时钟设计

邵阳学院信息工程系 吕友懿 许建明 陈炯明



基于单片机的电子时钟设计

邵阳学院信息工程系 吕友懿 许建明 陈炯明

【摘要】本设计以STC8952RC单片机控制器为主控芯片。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。经实际测试时钟的准确度达到了预定指标要求，实现了电子时钟的基本功能，效果良好。

【关键词】单片机；电子时钟；控制器

1 系统工作原理

本系统采用STC单片机为控制器的计数器来模拟计时，实现了时钟的基本功能。用户能够通过按键设置时间和闹钟。显示器件采用8段数码管为显示器件，通过单片机动态扫描的方式来显示时间。按键由功能键、加键、减键三个按键组成，采用三个独立按键。通过单片机循环对按键进行扫描来实现按键检测。电源模块则采用7805稳压芯片，7805三端稳压IC内部电路具有过压保护、过流保护、过热保护功能，这使它的性能很稳定，能够实现1A以上的输出电流，器件具有良好的温度系数，因此产品的应用范围很广泛，输出电压误差精度分为±3%和±5%。闹钟功能的实现则采用一个无源蜂鸣器作为发声器件。该系统的系统框图如图1所示。

图1 系统框图

2 硬件系统设计

2.1 数码管显示电路设计

8段数码管内部为8个独立的LED，内部通过连线把所有二极管的阳极或者阴极接在一起，因此数码管又分为共阴极和共阳极两种型号，本设计采用共阳极的数码管。由于单片机的I/O最大只能提供100～200uA的电流，这是无法驱动数码管的，设计中采用三极管间接驱动的方式，把单片机的I/O接到三极管的基极然后，通过三极管就可以实现驱动数码管的目的。

2.2 按键电路设计

该电路采用三个独立按键，三个按键的一端短接到地，另外一端接到单片机的I/O。单片机按键检测的原理为：首先把单片机的I/O设置为高电平，当有按键按下时通过按键把I/O拉为低电平，因此只要通过程序检测I/O口是否变为低电平就可以检测按键是否按下。

2.3 电源电路设计

本系统采用5V电源供电，耗电电流小于1A，因此可以采用7805稳压芯片供电。7805稳压芯片只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端，只需要把相应的引脚接到输入、输出和地就可以正常工作。

2.4 整体电路原理图设计

该系统主要由单片机最小系统、按键电路、电源模块、蜂鸣器、显示电路构成。整体系统电路原理图如图2所示。

图2 系统电路原理图

3 软件设计

该系统采用模块化程序设计的思路，以中断的方式实现计时的功能。该程序可分为显示子程序、按键扫描子程序、中断服务子函数、按键功能实现子程序、蜂鸣器驱动函数构成。主函数通过调用各个子程序达到电子时钟的功能。整个程序以计数中断函数为主体，子函数辅助完成计时和显示的功能。整个程序的工作流程为：初始化外设和计数器、读取上次掉电保存的时间和闹钟、循环数码管动态扫描和按键检测。经过实际测试程序整体的可读性好，方便于维护和移植。

4 结束语

本系统采用了STC89C52RC单片机为主控制器完成了电子时钟的基本功能。经实际测量该电子时钟准确性高，系统长时间工作稳定，而且可以掉电保存时间和闹钟，是一款成本低、使用简单、制作简单的电子时钟，有很好的实用价值。

参考文献

［1］江世明，许建明，朱群峰，申寿云.单片机原理及应用［M］.上海﹕上海交通大学出版社，2013.

［2］王东锋，王会良等.单片机C语言应用100例［M］.西安﹕电子工业出版社，2009.

［3］韩克，薛迎霄.单片机应用技术［M］.北京﹕电子工业出版社，2013.

作者简介：

吕友懿（1994—），男，湖南衡阳人，电子科学与技术专业本科在读。

通信作者：

许建明（1977—），男，湖南武冈人，硕士，副教授，主要从事电子技术研究。