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摘要：近年來(lái)，隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展，人們對(duì)數(shù)字時(shí)鐘的要求越來(lái)越高，本文針對(duì)人們的這一需求，設(shè)計(jì)了一種有單片機(jī)控制的智能化數(shù)字時(shí)鐘，功能強(qiáng)大，界面友好，更好的滿足了人們對(duì)它的智能化要求。
0 引言
現(xiàn)在是一個(gè)知識(shí)爆炸的新時(shí)代。新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，電子技術(shù)的發(fā)展更是日新月異。可以毫不夸張的說(shuō)，電子技術(shù)的應(yīng)用無(wú)處不在，電子技術(shù)正在不斷地改變我們的生活，改變著我們的世界。在這快速發(fā)展的年代，時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)是越來(lái)越寶貴，在快節(jié)奏的生活時(shí)，人們往往忘記了時(shí)間，一旦遇到重要的事情而忘記了時(shí)間，這將會(huì)帶來(lái)很大的損失。因此我們需要一個(gè)定時(shí)系統(tǒng)來(lái)提醒這些忙碌的人。數(shù)字化的鐘表給人們帶來(lái)了極大的方便。
近些年，隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)數(shù)字鐘的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的時(shí)鐘已不能滿足人們的需求。多功能數(shù)字鐘不管在性能還是在樣式上都發(fā)生了質(zhì)的變化，有電子鬧鐘、數(shù)字鬧鐘等等。單片機(jī)在多功能數(shù)字鐘中的應(yīng)用已是非常普遍的，人們對(duì)數(shù)字鐘的功能及工作順序都非常熟悉。但是卻很少知道它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理。由單片機(jī)作為數(shù)字鐘的核心控制器，可以通過(guò)它的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，將其時(shí)間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)輸出，利用顯示器顯示出來(lái)。通過(guò)鍵盤可以進(jìn)行定時(shí)、校時(shí)功能。輸出設(shè)備顯示器可以用液晶顯示技術(shù)和數(shù)碼管顯示技術(shù)。
1 系統(tǒng)方案的確定
單片機(jī)芯片作為控制系統(tǒng)的核心部件，它除了具備微機(jī)CPU的數(shù)值計(jì)算功能外，還具有靈活強(qiáng)大的控制功能，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的輸入量、控制系統(tǒng)的輸出量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在本次設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。方案的設(shè)計(jì)可以從以下幾個(gè)方面來(lái)確定。微處理器的選擇，AT89S51、52是2003年ATMEL推出的新型品種，除了完全兼容8051外，還多了ISP編程和看門狗功能。但是AT89S52的存儲(chǔ)器容量比AT89S51的大。在本次設(shè)計(jì)中采用AT89S52單片機(jī)；顯示電路的設(shè)計(jì)，隨著科技的發(fā)展，液晶顯示的使用越來(lái)越方便，已被普遍的使用。由于液晶顯示與驅(qū)動(dòng)都集成在一個(gè)芯片上，因此使用起來(lái)很方便。在這里采用液晶顯示；校時(shí)和定時(shí)電路的設(shè)計(jì)；實(shí)時(shí)控制電路是時(shí)鐘電路的一個(gè)重要組成部分，采用的是一個(gè)時(shí)鐘芯片，單片機(jī)從中讀取數(shù)據(jù)送到顯示器上顯示，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能；還有一些其他控制電路如復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等。通過(guò)這些控制電路的連接構(gòu)成了完整的電路，系統(tǒng)的方框圖如圖1所示。
2 硬件電路的設(shè)計(jì)
硬件電路是一個(gè)系統(tǒng)的重要部分，在本次設(shè)計(jì)中主要是以AT89S52為核心控制器，外加一些控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的基本功能。下面分別介紹各個(gè)控制電路的功能及其工作原理。
2.1 AT89S52的介紹
單片機(jī)是微機(jī)的一個(gè)分支，在原理和結(jié)構(gòu)上，單片機(jī)與微型機(jī)之間不但沒(méi)有根本性的差別，而且微型機(jī)的許多技術(shù)與特點(diǎn)都被單片機(jī)繼承下來(lái)了。
AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52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。它具有串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。
2.2 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)
AT89S52單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來(lái)一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2可以不接，而從XTAL1接入，由于外部時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)二分頻觸發(fā)后作為外部時(shí)鐘電路輸入的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有其它要求，最長(zhǎng)低電平持續(xù)時(shí)間和最少高電平持續(xù)時(shí)間等還是要符合要求的。反相放大器的輸入端為XTALl，輸出端為XTAL2，兩端連接石英晶體及兩個(gè)電容形成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容通常取30PF左右。振蕩頻率范圍是1.2～12MHz。如圖2-2（a）所示。
晶體振蕩器的振蕩信號(hào)從XTAL2端輸出到片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上。時(shí)鐘發(fā)生器為二分頻器。向CPU提供兩相時(shí)鐘信號(hào)P1和P2。每個(gè)時(shí)鐘周期有兩個(gè)節(jié)拍（相）P1和P2，CPU就以兩相時(shí)鐘P1和P2為基本節(jié)拍指揮AT89S52單片機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作。圖2-2（b）給出片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器原理。在本次設(shè)計(jì)中取石英晶體的振蕩頻率為12MHz。
2.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)
單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單片機(jī)剛接通電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位，所以我們必須弄清楚MGS-51型單片機(jī)復(fù)位的條件、復(fù)體電路和復(fù)位后狀態(tài)。該電路除具有上電復(fù)位功能外,對(duì)系統(tǒng)的可控性是很有幫助的。
2.4 實(shí)時(shí)控制電路的設(shè)計(jì)
在本次設(shè)計(jì)中采用DS1302為實(shí)時(shí)控制芯片，并接備用電源以使在外接電源斷電時(shí)其控制電路仍在計(jì)時(shí)。
2.5 LCD顯示模塊
在實(shí)
