单片机电子时钟电路

1． 电路原理图

单片机电子时钟电路电路原理图如图8－11、图8－12所示。

图8－11 单片机最小系统原理图

2． 实训目的

(1)了解单片机的工作原理。

(2)掌握制作基于单片机的电子时钟产品。

3． 实训仪器及工具

(1)直流稳压电源 1台

(2)单片机开发板 1套

(3)数字万用表 1块

(4)焊接工具 1套

4． 元器件

元器件见表8－9。

图8－12 单片机数码管显示部分原理图

表8－9 元器件参数

5． 工作原理

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory，FPEROM)的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS－51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51提供以下标准功能: 4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。

AT89C51各管脚功能如下:

VCC: 供电电压。

GND: 接地。

P0口: P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。

P1口: P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。

P2口: P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口: P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，P3．0RXD(串行输入口)，P3．1TXD(串行输出口)，P3．2/INT0(外部中断0)，P3．3/INT1(外部中断1)，P3．4T0(计时器0外部输入)， P3．5T1(计时器1外部输入)，P3．6/WR(外部数据存储器写选通)，P3．7/RD(外部数据存储器读选通)，P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST: 复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG: 当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是: 每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN: 外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP: 当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H－FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET; 当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。

XTAL1: 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2: 来自反向振荡器的输出。

电路原理: J1、C1、R17、D9构成电源输入电路，为电路提供稳定的5V直流工作电压。图8－11为单片机最小系统电路原理图，单片机型号为AT89C51。Y、C3、C4构成振荡电路， C2、R18构成复位电路，按键S1、S2用于调节时间的时与分，DS18B20为温度传感器芯片。图8－12中DS2、DS3为两个4位数码管(共8位)，用于显示当前时间或温度值;Q1－Q8为8位数码管的选位三极管; R1～R16为限流电阻; J2为电源选择开关，连通1－2时，电源给发光二极管供电，做花样流水灯实训，连通2－3时，电源给数码管供电，可做电子时钟或温度显示实训。上电后，单片机系统上电复位，单片机读取时间初始值12－00－00，送到8位数码管显示，电子时钟开始工作，同时单片机一直扫描按键情况。当确认有按键按下时，单片机处理按键值，调节时间的显示。

6． 制作与调试

(1)仔细检查单片机PCB上各元件位置，并用万用表将各器件检测好。

(2)整机插装元器件时应按照从小到大的顺序。元器件应尽量贴板，四位一体数码管和单片机插座时用镊子将各管脚调整好后贴板插装。

(3)集成元件各引脚间距较小焊接时应避免管脚间短路。

(4)当数码管某一位不显示，或者某一位的某一段不显示，可以根据电路图检查相应线路。