基于A(yíng)T89C2051單片機的六位數顯多路定時(shí)電子鐘

這里介紹的電子鐘，電路可稱(chēng)得上極簡(jiǎn)，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(jiàn)到的其它設計方案均采用二片以上的多片IC實(shí)現。
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(huà)數據從P1口分時(shí)輸出，P3口則輸出對應的六位選通信號。由于LED數碼管點(diǎn)亮時(shí)耗電較大，故不能使用AT89C2051單片來(lái)完成，但是可以可以用STC89C2032來(lái)完成。另外，本站制作時(shí)用超高亮的發(fā)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(gè)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。由于STC89C2032內部已經(jīng)集成有復位電阻，所以，復位腳只需要接一只電容即可。本電子鐘采用了一只NPN型的三極管及蜂鳴器為鬧時(shí)訊響電路。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(gè)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(shí)：默認為走時(shí)狀態(tài)，按24小時(shí)制分別顯示“時(shí)時(shí)：分分：秒秒”，有四個(gè)秒點(diǎn)動(dòng)態(tài)顯示，時(shí)間會(huì )按實(shí)際時(shí)間以秒為最少單位變化。

2.走時(shí)調整：長(cháng)按K1（或K2、K3）兩秒鐘以上，時(shí)位、分位、秒位會(huì )有其一快速閃動(dòng)，按K1會(huì )循環(huán)，按K2和K3可以分別對閃動(dòng)的數字進(jìn)行加或者減，從而達到快速設定時(shí)間的目的。20秒以上長(cháng)時(shí)間沒(méi)有任何按鍵操作時(shí)，自動(dòng)按變?yōu)檎Ｗ邥r(shí)狀態(tài)。

3.鬧時(shí)調整：再次長(cháng)按K1（或K2、K3）兩秒鐘以上，時(shí)位、分位、秒位會(huì )有其一慢速閃動(dòng)，按K1會(huì )循環(huán)，按K2和K3可以分別對閃動(dòng)的數字進(jìn)行加或者減，從而達到快速設定鬧時(shí)的目的。20秒以上長(cháng)時(shí)間沒(méi)有任何按鍵操作時(shí)，自動(dòng)按變?yōu)檎Ｗ邥r(shí)狀態(tài)。
注意：鬧時(shí)狀態(tài)下時(shí)位會(huì )在01-64變化，表示64路定時(shí)時(shí)間；分位只能在00-24變化，表示24個(gè)小時(shí)，其中默認顯示為24，表示不鬧；秒位在00-59變化，表示60個(gè)分鐘。因此，本電子鐘以分鐘為最小單位可以設定多路鬧時(shí)。（由于64路太多，基本上沒(méi)有什么用，用起來(lái)反而不方便，所以，本站出售的是16路定時(shí)的。）

4.誤差修正狀態(tài)：大家知道，即便是世界上最優(yōu)良正統的石英晶振，頻率也會(huì )有偏差，需要電容微調校正頻率，不同的電容和負載會(huì )影響到頻率偏移。這種情況可能會(huì )使日誤差達到幾十秒。當然，配備優(yōu)質(zhì)正品元件會(huì )使走時(shí)誤差小到幾秒，如果設計微調電容的話(huà)，就可以使每天的走時(shí)誤差小到1秒以?xún)取?br />但是，對于業(yè)余制作來(lái)說(shuō)，沒(méi)有更標準的測量設備來(lái)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(huì )改變電路工作參數帶來(lái)更大的測量誤差）。而我們一般都會(huì )按電視臺的時(shí)間來(lái)做對比，經(jīng)過(guò)了24小時(shí)，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(huì )快1.6秒（或者慢0.8秒），那么，通過(guò)本電子鐘的誤差校正設置，可以在一天中不知不覺(jué)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(guò)程和效果還需要大家去操作和證明。
誤差校正方法：在鬧時(shí)調整狀態(tài)下，再長(cháng)按K1（或K2、K3）兩秒鐘以上，時(shí)位、分位會(huì )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(huì )變成00，按K2、K3會(huì )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(cháng)時(shí)間沒(méi)有任何按鍵操作時(shí)，自動(dòng)按變?yōu)檎Ｗ邥r(shí)狀態(tài)。
其它功能：
1、如果是在走時(shí)狀態(tài)，正逢到在鬧鈴響（會(huì )長(cháng)響20秒）中，按K1、K2、K3任意鍵停止發(fā)聲。
2、在走時(shí)狀態(tài)，按K3可以讓電子鐘每秒都發(fā)出短短的“嘀”聲，這有點(diǎn)類(lèi)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(gè)功能很有用，例如，我們有些特殊情況時(shí)不能去看著(zhù)鐘，但是可以閉上眼睛聽(tīng)聲音在心中默默數數經(jīng)過(guò)了多少秒再去操作某某。再按可以關(guān)掉秒發(fā)聲。
3、整點(diǎn)報時(shí)功能：按K2可以開(kāi)啟和關(guān)閉整點(diǎn)報時(shí)功能。開(kāi)啟后每逢整點(diǎn)就會(huì )聽(tīng)到長(cháng)響兩秒“嘀”聲。
4、鬧時(shí)開(kāi)關(guān)功能：按K1可以開(kāi)啟和關(guān)閉定時(shí)鬧鈴功能。關(guān)閉鬧鈴后，以前設置的數據不會(huì )丟失。

由于電路設計得極其簡(jiǎn)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(guān)鍵。下面介紹軟件設計中采用的一些要點(diǎn)。

本電子鐘程序設計時(shí)只使用了一個(gè)定時(shí)數T0,其它的中斷全部關(guān)斷,定時(shí)器工作在兩個(gè)8位自動(dòng)加載初始值狀態(tài)。這是保證走時(shí)精確穩定的重要方法。站長(cháng)看到很多書(shū)本教材上都讓大家用定時(shí)器中斷來(lái)執行動(dòng)態(tài)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(huì )增加程序復雜性，還會(huì )影響其它程序運行。
站長(cháng)認為，越是中斷程序，就要越寫(xiě)得簡(jiǎn)短，最好幾條指令就立即結束，對于動(dòng)態(tài)掃描顯示、按鍵功能等等可以寫(xiě)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(shí)間不夠，掃描顯示會(huì )出現閃爍，或者按鍵反應變慢（一般覺(jué)察不出），可是，這又有另一好處，你可以隨時(shí)改良程序并且立即看到結果。
LED動(dòng)態(tài)掃描顯示是分時(shí)點(diǎn)亮各個(gè)LED，利用人的視覺(jué)暫留特性，讓人覺(jué)得是連續點(diǎn)亮。當點(diǎn)亮的頻率高時(shí)，說(shuō)明單片機有充足的時(shí)間運行主程序，