单片机的时钟电路设计01
下面介绍单片机的时钟电路的设计的详细资料如下:
LED数码管电子时钟电路采用24h记时方式,日期和时间用6位数码管显示。该电路采用AT98c2051单片机，使用5V电池供电，只要使用一个按键开关即可以进入调时、省电（不显示LED 数码管）和正常显示三种状态。
一、 电子时钟的技术指标
显示范围：年份99年，如2001-2099；日月正常显示，能识别闰年闰月；时间采用24小时制
显示格式：日期按年月日排列，年取后两位显示如2005年12月20日显示为：051220；时间按时分秒排列，显示如12点30分55秒显示为123055
显示位数：6位8段LED数码管作正常、调时和节电显示
时钟误差：24小时误差3~5秒
二、 硬件电路的选择
1、单片机的选择 选用AT89C2051单片机，配备11.0592MHz晶振，复位电路采用上电复位
2、显示电路选择 采用软件译码动态显示，P3.0-P3.5作数码管的位选口，P1.0-P1.6作数
码管的段选口。考虑直接用单片机I/O口作位选时可能驱动功率不够，可采用三极管9012作驱动，
共阳极数码管显示。
3、电源选择 采用直流5V电源供电，可用7805将9V电池转换成5V
三、设计分析
1、定时计数的误差分析
主要误差来源及补偿 ：
[1]、硬件电路在线路手工焊接时可能存在虚焊，或者有接触不良的情况，以及外界环境的影
响，通过使用印刷电路板机器焊接，可以减少硬件误差影响。
[2]、采用11.0592MHz晶振计算定时计数初值时存在小数舍入误差
公式： ,定时器/计数器采用工作方式1，定时器T0、T1溢出周期为50ms,计
算得到N=19456=4C00H,TH0=4CH,TL0=00H.若仍采用理论上的12MHz计算初值，则有：
N1=3CB0H，那么用11.0592MHz，N1不变，益出周期约为54.25ms，每次溢出比实际的要慢4.3ms，
那么一秒钟要慢85ms，从而影响24h比实际的要慢122min。修正后误差处理通过软件实现，最终
的时钟误差测得值为3-5s。
补偿方法：
1）、精确定时计数时可采用12MHz的晶振。
2）、用软件补偿，通用方法如下：
MCS-51单片机的中断响应延迟时间，取决于其它中断服务程序是否在进行，或取决于正在执行的是什么样的指令。单中断系统中的中断响应时间为3～8个机器周期。无论是哪一种原因引起的误差，在精确定时的应用场合，必须考虑它们的影响，以确保精确的定时控制。根据定时中断的不同应用情况，应选择不同的精确定时编程方法。以定时器T1工作在定时方式1为例，晶振频率为12MHz 。在定时器溢出中断得到响应时，停止定时器计数，读出计数值(反映了中断响应的延迟时间)，根据此计数值算出到下一次中断时，需多长时间，由此来重装载和启动定时器。例如定时周期为1ms，则通常定时器重装载值为-1000(0FC18H)。下面的程序在计算每个定时周期的精确重装载值时，考虑了由停止计数(CLR TR1)到重新启动计数(SETB TR1)之间的7个机器周期时间。程序中#LOW(-1000+7)和#HIGH(-1000+7)是汇编符号，分别表示-1000+7=0FC1FH这个立即数的低位字节(1FH)和高位字节(0FCH)。
CLR EA ；禁止所有中断
CLR TR1 ；停止定时器T1
MOV A，#LOW(-1000+7) ；期望数的低位字节
ADD A，TL1 ；进行修正
MOV TL1，A ；重装载低位字节
MOV A，#HIGH(-1000+7) ；对高位字节处理
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
SETB TR1 ；重启动定时器
SETB EA ；重开中断
……
；本次设计的软件误差补偿
CLR ET0 ；关T0中断允许
CLR TR0 ；关闭定时器T0
MOV A,#0B7H ；中断响应时间同步修正
ADD A,TL0 ；低8位初值修正
MOV TL0,A ；重装初值（低8位修正值）
MOV A,#3CH ；高8位初值修正
ADDC A,TH0 ；
MOV TH0,A ；重装初值（高8位修正值）
SETB TR0 ；开启定时器T0
………
2、按键消除抖动的设计分析
由于键的按下与释放是通过机械触点的闭合与断开来实现的，因机械触点的弹性作用，在闭合与断开的瞬间均有一个抖动过程，所以键闭合与断开会产生如附图所示的电压波形，抖动时间一般在5~10ms。这个抖动对判断键是否按下或释放有较大影响，因此必需消除键的抖动，只有这样，才能可靠地判断键的状态。
在单片机应用系统中，消除抖动有硬件和软件两种方法。硬件去抖动方法主要有利用R-S触发器和滤波器电路，如图所示。软件去抖动通常是程序检测到键被按下时，延时10ms后再检测键是否仍然闭合，若是则确认是一次真正的闭合，否则就忽略次此按键。
本次设计时采用的软件消抖程序
CLOSE:JB P3.7,CLOSE ；无按键按下，等待。
LCALL DISPLAY ；有键按下，调显示子程序延时消抖
JB P3.7,CLOSE ；是干扰返回CLOSE等待
3、驱动电路的设计
9012三极管为NPN型小功率管，可作共阳数码管的驱动，也可用9013PNP型驱动共阴数码管
4、数码管及其限流电阻的选用
数码管共阳型和共阴型的外型相同，共阴极是把所有的发光二极管的阴极俩在一起，通常接地，通过控制每一只的阳极电平来使其发光或者熄灭。阳极为高电平发光，为低电平熄灭。共阳极是把所有的阳极连在一起，通常接高电平（+5V），通过控制每一只的阴极电平使其发光或者熄灭，阴极为低电平发光，为高电平熄灭。COM口作为位选端，8只发光二极管被分成两个组，所以有两个COM端，在使用时把它们并联起来。
为了保证发光二极管经久耐用而不被烧毁，需要外接限流电阻。取值一般是流经的电流在10~20mA，由于高亮度数码管的使用，电流还可以取得小一些。发光二极管开启电压，红色在1.6~1.8V之间，绿色约为2.0V。设导通电压为 =1.6V，正向电流为5~20mA ，限流电阻R取值在170 ~680 ，考虑单片机本身的驱动能力很大，实际设计取值560 。计算如下：
5、数码管显示技术
（1）静态显示技术
静态显示技术就是当数码管显示某一字符时,相应的发光二极管连续恒定地处于点亮或熄灭状态,直到更换显示内容为止。采用这种显示方式占用的硬件资源多，以七段LED显示器为例，如果用软件进行字段译码，每显示一个字符就需要一个锁
存器，如果用硬件进行字段译码，每显示一个字符就需要一个锁存译码器。静态显示的数码管由于连续地工作，因此功耗大，但程序简单，亮度高。随着高度数码管的出现，动态显示同样可以达到很好的显示效果，所以在多数应用情况，不会采用静态显示方式，而采取动态显示方式。
（2）动态显示技术
在多位LED显示时，为了降低成本和功耗，将所有位的段选线并联起来，由一个8位口控制，由另一个端口进行显示位的控制。但是，由于段选是公用的，要让各位数码管显示不同的字符，就必须采用扫描方式，即动态扫描显示方式。首先从段选线上送出字段码，再控制位选线，字符就显示在指定位置上，持续1~5ms时间，然后关闭所有显示；接下来又送出新的字段码，按照上述过程又显示在新的位置上，直到每一位数码管都扫描完为止，即为一个扫描周期。由于人的视觉停留效应，因此当扫描周期小到一定程度时，人就感觉不出字符的移动或闪烁，觉得每位数码管到一直在显示，达到一种稳定的视觉效果。
动态扫描显示的扫描方式有程序控制和定时中断扫描两种。程序控制扫描方式要占用许多CPU时间，在计算机的任务较重时，难以得到好的效果，所以在实际中常采用定时中断扫描方式，这种方式是每隔一定时间（如1ms）显示一位数码管，假设有8位数码管，显示扫描周期为8ms,显示效果十分良好。本次设计采用这种方法。
单片机的时钟电路设计01
下面介绍单片机的时钟电路的设计的详细资料如下:
LED数码管电子时钟电路采用24h记时方式,日期和时间用6位数码管显示。该电路采用AT98c2051单片机，使用5V电池供电，只要使用一个按键开关即可以进入调时、省电（不显示LED 数码管）和正常显示三种状态。
一、 电子时钟的技术指标
显示范围：年份99年，如2001-2099；日月正常显示，能识别闰年闰月；时间采用24小时制
显示格式：日期按年月日排列，年取后两位显示如2005年12月20日显示为：051220；时间按时分秒排列，显示如12点30分55秒显示为123055
显示位数：6位8段LED数码管作正常、调时和节电显示
时钟误差：24小时误差3~5秒
二、 硬件电路的选择
1、单片机的选择 选用AT89C2051单片机，配备11.0592MHz晶振，复位电路采用上电复位
2、显示电路选择 采用软件译码动态显示，P3.0-P3.5作数码管的位选口，P1.0-P1.6作数
码管的段选口。考虑直接用单片机I/O口作位选时可能驱动功率不够，可采用三极管9012作驱动，
共阳极数码管显示。
3、电源选择 采用直流5V电源供电，可用7805将9V电池转换成5V
三、设计分析
1、定时计数的误差分析
主要误差来源及补偿 ：
[1]、硬件电路在线路手工焊接时可能存在虚焊，或者有接触不良的情况，以及外界环境的影
响，通过使用印刷电路板机器焊接，可以减少硬件误差影响。
[2]、采用11.0592MHz晶振计算定时计数初值时存在小数舍入误差
公式： ,定时器/计数器采用工作方式1，定时器T0、T1溢出周期为50ms,计
算得到N=19456=4C00H,TH0=4CH,TL0=00H.若仍采用理论上的12MHz计算初值，则有：
N1=3CB0H，那么用11.0592MHz，N1不变，益出周期约为54.25ms，每次溢出比实际的要慢4.3ms，
那么一秒钟要慢85ms，从而影响24h比实际的要慢122min。修正后误差处理通过软件实现，最终
的时钟误差测得值为3-5s。
补偿方法：
1）、精确定时计数时可采用12MHz的晶振。
2）、用软件补偿，通用方法如下：
MCS-51单片机的中断响应延迟时间，取决于其它中断服务程序是否在进行，或取决于正在执行的是什么样的指令。单中断系统中的中断响应时间为3～8个机器周期。无论是哪一种原因引起的误差，在精确定时的应用场合，必须考虑它们的影响，以确保精确的定时控制。根据定时中断的不同应用情况，应选择不同的精确定时编程方法。以定时器T1工作在定时方式1为例，晶振频率为12MHz 。在定时器溢出中断得到响应时，停止定时器计数，读出计数值(反映了中断响应的延迟时间)，根据此计数值算出到下一次中断时，需多长时间，由此来重装载和启动定时器。例如定时周期为1ms，则通常定时器重装载值为-1000(0FC18H)。下面的程序在计算每个定时周期的精确重装载值时，考虑了由停止计数(CLR TR1)到重新启动计数(SETB TR1)之间的7个机器周期时间。程序中#LOW(-1000+7)和#HIGH(-1000+7)是汇编符号，分别表示-1000+7=0FC1FH这个立即数的低位字节(1FH)和高位字节(0FCH)。
CLR EA ；禁止所有中断
CLR TR1 ；停止定时器T1
MOV A，#LOW(-1000+7) ；期望数的低位字节
ADD A，TL1 ；进行修正
MOV TL1，A ；重装载低位字节
MOV A，#HIGH(-1000+7) ；对高位字节处理
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
SETB TR1 ；重启动定时器
SETB EA ；重开中断
……
；本次设计的软件误差补偿
CLR ET0 ；关T0中断允许
CLR TR0 ；关闭定时器T0
MOV A,#0B7H ；中断响应时间同步修正
ADD A,TL0 ；低8位初值修正
MOV TL0,A ；重装初值（低8位修正值）
MOV A,#3CH ；高8位初值修正
ADDC A,TH0 ；
MOV TH0,A ；重装初值（高8位修正值）
SETB TR0 ；开启定时器T0
………
2、按键消除抖动的设计分析
由于键的按下与释放是通过机械触点的闭合与断开来实现的，因机械触点的弹性作用，在闭合与断开的瞬间均有一个抖动过程，所以键闭合与断开会产生如附图所示的电压波形，抖动时间一般在5~10ms。这个抖动对判断键是否按下或释放有较大影响，因此必需消除键的抖动，只有这样，才能可靠地判断键的状态。
在单片机应用系统中，消除抖动有硬件和软件两种方法。硬件去抖动方法主要有利用R-S触发器和滤波器电路，如图所示。软件去抖动通常是程序检测到键被按下时，延时10ms后再检测键是否仍然闭合，若是则确认是一次真正的闭合，否则就忽略次此按键。
本次设计时采用的软件消抖程序
CLOSE:JB P3.7,CLOSE ；无按键按下，等待。
LCALL DISPLAY ；有键按下，调显示子程序延时消抖
JB P3.7,CLOSE ；是干扰返回CLOSE等待
3、驱动电路的设计
9012三极管为NPN型小功率管，可作共阳数码管的驱动，也可用9013PNP型驱动共阴数码管
4、数码管及其限流电阻的选用
数码管共阳型和共阴型的外型相同，共阴极是把所有的发光二极管的阴极俩在一起，通常接地，通过控制每一只的阳极电平来使其发光或者熄灭。阳极为高电平发光，为低电平熄灭。共阳极是把所有的阳极连在一起，通常接高电平（+5V），通过控制每一只的阴极电平使其发光或者熄灭，阴极为低电平发光，为高电平熄灭。COM口作为位选端，8只发光二极管被分成两个组，所以有两个COM端，在使用时把它们并联起来。
为了保证发光二极管经久耐用而不被烧毁，需要外接限流电阻。取值一般是流经的电流在10~20mA，由于高亮度数码管的使用，电流还可以取得小一些。发光二极管开启电压，红色在1.6~1.8V之间，绿色约为2.0V。设导通电压为 =1.6V，正向电流为5~20mA ，限流电阻R取值在170 ~680 ，考虑单片机本身的驱动能力很大，实际设计取值560 。计算如下：
5、数码管显示技术
（1）静态显示技术
静态显示技术就是当数码管显示某一字符时,相应的发光二极管连续恒定地处于点亮或熄灭状态,直到更换显示内容为止。采用这种显示方式占用的硬件资源多，以七段LED显示器为例，如果用软件进行字段译码，每显示一个字符就需要一个锁
存器，如果用硬件进行字段译码，每显示一个字符就需要一个锁存译码器。静态显示的数码管由于连续地工作，因此功耗大，但程序简单，亮度高。随着高度数码管的出现，动态显示同样可以达到很好的显示效果，所以在多数应用情况，不会采用静态显示方式，而采取动态显示方式。
（2）动态显示技术
在多位LED显示时，为了降低成本和功耗，将所有位的段选线并联起来，由一个8位口控制，由另一个端口进行显示位的控制。但是，由于段选是公用的，要让各位数码管显示不同的字符，就必须采用扫描方式，即动态扫描显示方式。首先从段选线上送出字段码，再控制位选线，字符就显示在指定位置上，持续1~5ms时间，然后关闭所有显示；接下来又送出新的字段码，按照上述过程又显示在新的位置上，直到每一位数码管都扫描完为止，即为一个扫描周期。由于人的视觉停留效应，因此当扫描周期小到一定程度时，人就感觉不出字符的移动或闪烁，觉得每位数码管到一直在显示，达到一种稳定的视觉效果。
动态扫描显示的扫描方式有程序控制和定时中断扫描两种。程序控制扫描方式要占用许多CPU时间，在计算机的任务较重时，难以得到好的效果，所以在实际中常采用定时中断扫描方式，这种方式是每隔一定时间（如1ms）显示一位数码管，假设有8位数码管，显示扫描周期为8ms,显示效果十分良好。本次设计采用这种方法。