五一電子閱讀：《學單片機》—《采用AT89C2051兼容芯片制作六位數顯多路定時電子鐘》

采用AT89C2051的兼容芯片STC2052制作六位數顯帶多路定時電子鐘

電路特點

這里介紹的電子鐘,電路可稱得上極簡,它僅使用單片的20引腳單片機完成電子鐘的全部功能,而筆者見到的其它設計方案均采用二片以上的多片IC實現。

電路見圖1。

一片20引腳的單片機STC2032(引腳排列與AT89C2051完全相同)為電子鐘主體,其顯示筆畫數據從P1口分時輸出,P3口則輸出對應的六位選通信號。由于LED數碼管點亮時耗電較大,故不能使用AT89C2051單片來完成,但是可以可以用STC2052來完成。另外,本站制作時用超高亮的發光二極管代替昂貴的大數碼管,成本低,效果獨特。

本電子鐘設計有三個輕觸式按鍵,這里我們分別命名為:模式設定鍵K1、加調整鍵K2、減調整鍵K3。STC2052內部已經集成有復位電阻。本圖采用電池供電,電路板上有橋式整流、濾波和三端穩壓器7805的安裝位置,可以用交流電壓供整個系統工作。此電子鐘可與任何6~12V/100mA的交直流電源適配器配合工作,適應性強。

電子鐘功能

1.走時:默認為走時狀態,按24小時制分別顯示“時時:分分:秒秒”,有四個秒點動態顯示,時間會按實際時間以秒為最少單位變化。

2.走時調整:長按K1(或K2、K3)兩秒鐘以上,時位、分位、秒位會有其一快速閃動,按K1會循環,按K2和K3可以分別對閃動的數字進行加或者減,從而達到快速設定時間的目的。20秒以上長時間沒有任何按鍵操作時,自動按變為正常走時狀態。

3.鬧時調整:再次長按K1(或K2、K3)兩秒鐘以上,時位、分位、秒位會有其一慢速閃動,按K1會循環,按K2和K3可以分別對閃動的數字進行加或者減,從而達到快速設定鬧時的目的。20秒以上長時間沒有任何按鍵操作時,自動按變為正常走時狀態。
注意:鬧時狀態下時位會在01-64變化,表示64路定時時間;分位只能在00-24變化,表示24個小時,其中默認顯示為24,表示不鬧;秒位在00-59變化,表示60個分鐘。因此,本電子鐘以分鐘為最小單位可以設定多路鬧時。(由于64路太多,基本上沒有什么用,用起來反而不方便,所以,本站出售的是16路定時的。)

4.誤差修正狀態:大家知道,即便是世界上最優良正統的石英晶振,頻率也會有偏差,需要電容微調校正頻率,不同的電容和負載會影響到頻率偏移。這種情況可能會使日誤差達到幾十秒。當然,配備優質正品元件會使走時誤差小到幾秒,如果設計微調電容的話,就可以使每天的走時誤差小到1秒以內。
但是,對于業余制作來說,沒有更標準的測量設備來證明你的調試是剛剛好,不能測周期,不能測頻率(普通的測量會改變電路工作參數帶來更大的測量誤差)。而我們一般都會按電視臺的時間來做對比,經過了24小時,我的電子鐘究竟是快了？？還是慢了？？
現在不用怕了,本電子鐘設計了誤差校正程序:如果你的電子鐘走一天會快1.6秒(或者慢0.8秒),那么,通過本電子鐘的誤差校正設置,可以在一天中不知不覺的減慢1.6秒(或者加快0.8秒)。因此,本電子鐘理論上可以做到日誤差小于0.2秒,當然,具體的過程和效果還需要大家去操作和證明。
誤差校正方法:在鬧時調整狀態下,再長按K1(或K2、K3)兩秒鐘以上,時位、分位會變成“一一一一”或者“三三三三”,表示變慢或者變快的意思,按K1選擇;秒位會變成00,按K2、K3會在00-80中變化,數字越大,表示校正越大,00等于即不校正變快也不校正變慢,例如2+0=2-0這樣的情況。20秒以上長時間沒有任何按鍵操作時,自動按變為正常走時狀態。
其它功能:
1、如果是在走時狀態,正逢到在鬧鈴響(會長響20秒)中,按K1、K2、K3任意鍵停止發聲。
2、在走時狀態,按K3可以讓電子鐘每秒都發出短短的“嘀”聲,這有點類似機械指針式的電子鐘(或者機械手表)的聲音,當然,聲音要大得多。這個功能很有用,例如,我們有些特殊情況時不能去看著鐘,但是可以閉上眼睛聽聲音在心中默默數數經過了多少秒再去操作某某。再按可以關掉秒發聲。
3、整點報時功能:按K2可以開啟和關閉整點報時功能。開啟后每逢整點就會聽到長響兩秒“嘀”聲。
4、鬧時開關功能:按K1可以開啟和關閉定時鬧鈴功能。關閉鬧鈴后,以前設置的數據不會丟失。

由于電路設計得極其簡單,因此豐富的功能只能由軟件完成,這里軟件設計成為了關鍵。下面介紹軟件設計中采用的一些要點。

本電子鐘程序設計時只使用了一個定時數T0,其它的中斷全部關斷,定時器工作在兩個8位自動加載初始值狀態。這是保證走時精確穩定的重要方法。站長看到很多書本教材上都讓大家用定時器中斷來執行動態顯示程序和按鍵掃描程序,這是一種很不好的方法,除了浪費硬件資源以外,還會增加程序復雜性,還會影響其它程序運行。
站長認為,越是中斷程序,就要越寫得簡短,最好幾條指令就立即結束,對于動態掃描顯示、按鍵功能等等可以寫在主程序中讓程序不停的反復運行,如果中斷多,最大的壞處就是影響到主程序運行時間不夠,掃描顯示會出現閃爍,或者按鍵反應變慢(一般覺察不出),可是,這又有另一好處,你可以隨時改良程序并且立即看到結果。
LED動態掃描顯示是分時點亮各個LED,利用人的視覺暫留特性,讓人覺得是連續點亮。當點亮的頻率高時,說明單片機有充足的時間運行主程序,