單片機(jī)定時(shí)器在目前的產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，其主要作用是進(jìn)行精準(zhǔn)的時(shí)間定值，因此在對(duì)時(shí)間控制要求較高的數(shù)控領(lǐng)域中，單片機(jī)定時(shí)器的身影隨處可見(jiàn)。今天我們將會(huì)為大家分享一種比較基礎(chǔ)的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)方案，該方案基于51單片機(jī)定時(shí)器進(jìn)行設(shè)計(jì)，精度較高，時(shí)鐘鬧鐘調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單。

在本方案中，我們所設(shè)計(jì)的這種電子時(shí)鐘主要由51單片機(jī)定時(shí)器、1602LCD液晶屏等構(gòu)成。在電路設(shè)計(jì)方面，該方案主要采用晶振電路作為驅(qū)動(dòng)電路，晶振電路的晶振頻率為12MHZ。利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器0通過(guò)軟件擴(kuò)展產(chǎn)生的一秒定時(shí)，達(dá)到時(shí)分秒的計(jì)時(shí)，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時(shí)，滿二十四小時(shí)為一天，又從00:00:00開(kāi)始計(jì)時(shí)。鬧鐘和時(shí)鐘的時(shí)分秒的調(diào)節(jié)是由一個(gè)按鍵控制，而另外一個(gè)按鍵控制時(shí)鐘和鬧鐘的時(shí)間的調(diào)節(jié)。當(dāng)按下鬧鐘按鍵K3時(shí)時(shí)鐘就會(huì)進(jìn)入設(shè)置時(shí)間界面，但是時(shí)鐘不會(huì)停止工作，按K2鍵就可以對(duì)時(shí)鐘和鬧鐘要設(shè)置的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。單片機(jī)利用外部12MHZ晶振構(gòu)成振蕩電路作為時(shí)鐘源，時(shí)鐘電路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖圖1所示，時(shí)鐘電路原理如下圖圖2所示。

獨(dú)立按鍵輸入電路

在本方案中，基于單片機(jī)定時(shí)器所設(shè)計(jì)的時(shí)鐘系統(tǒng)，其獨(dú)立按鍵的輸入電路設(shè)計(jì)是非常重要的。對(duì)此，我們的按鍵處理設(shè)置為當(dāng)有沒(méi)鍵按下時(shí)，時(shí)鐘正常運(yùn)行。當(dāng)按一次K1，時(shí)鐘停止走動(dòng)，按K2對(duì)秒進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)K1按2次時(shí)，按K2對(duì)分進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)K1按下3次時(shí)，按K2對(duì)小時(shí)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)按下4次K1時(shí)，校時(shí)完畢，時(shí)鐘按設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行正常走時(shí)。以上為正常走時(shí)設(shè)置。當(dāng)按1次K3進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面，時(shí)鐘繼續(xù)進(jìn)行走時(shí)，按K2對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)按2次K3，按K2對(duì)分進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)按3次K3，按K2對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)按下4次K3時(shí)，鬧鐘設(shè)置完畢進(jìn)入時(shí)鐘顯示界面。這種獨(dú)立按鍵輸入電路的電路設(shè)計(jì)圖如下圖圖3所示，所采用的單片機(jī)外形及引腳排列如下圖圖4所示。

LCD液晶顯示

在本方案中，我們所采用的LCD液晶顯示屏型號(hào)為1602，該種LCD顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其電路圖如下圖圖5所示。這種1602LCD液晶顯示屏的各引腳注釋為：第1腳VSS為電源地。第2腳VDD接5V電源正極。第3腳V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高。第4腳RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳RW為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳E(或EN)端為使能(enable)端。D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳為空腳或背燈電源。

軟件設(shè)計(jì)

在這種基于單片機(jī)定時(shí)器的時(shí)鐘設(shè)計(jì)方案中，本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)可以分為主程序、定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序、時(shí)間調(diào)整程序、延時(shí)程序四大模塊。軟件系統(tǒng)的流程圖如下圖圖6所示。

從上圖圖6中可以看到，在這種基于單片機(jī)定時(shí)器的時(shí)鐘軟件系統(tǒng)中，時(shí)鐘的定時(shí)中斷程序是利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器0實(shí)現(xiàn)1秒的定時(shí)，然后利用軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)分小時(shí)設(shè)計(jì)。而時(shí)間調(diào)整程序是利用單片機(jī)的內(nèi)部存貯器，把調(diào)整好的時(shí)間寫到顯示時(shí)間的存貯單元，然后啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)并顯示。時(shí)間延時(shí)程序是利用軟件實(shí)現(xiàn)延時(shí)達(dá)到去抖的目的。液晶啟動(dòng)程序是為了把單片機(jī)的數(shù)據(jù)送到顯示器的同時(shí)讓顯示器的第6腳使能斷的電平實(shí)現(xiàn)由1到0的跳變，使顯示器執(zhí)行顯示的命令。主程序就是利用這些子程序中斷程序?qū)崿F(xiàn)顯示、定時(shí)、鬧鐘等功能。下圖圖7為設(shè)置好的鬧鐘時(shí)間，圖8為鬧鐘響鈴時(shí)的響應(yīng)電路圖。

圖7 設(shè)置好的鬧鐘時(shí)間

圖8 鬧鐘響鈴

以上就是本文針對(duì)一種基于單片機(jī)定時(shí)器的時(shí)鐘設(shè)計(jì)，所進(jìn)行的設(shè)計(jì)方案分享，希望能夠?qū)o位電子愛(ài)好者以及新人工程師的設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的參考和幫助。