基于单片机AT89C2051的电子钟设计方案

　电路见图1.

　　一片20引脚的单片机AT89C2051为电子钟主体，其显示数据从P1口分时输出，P3.0~3.3则输出对应的位选通信号。由于LED数码管点亮时耗电较大，故使用了四只PNP型晶体管VT1~VT4进行放大。本来笔者还有一种更简的设计方案（见图2），可省去VT1~VT4及R1~R4八个元件，但这种设计由于单片机输出口的灌入电流有限（约20mA），数码管亮度较暗而不向读者介绍，除非你采用了高亮度的发光数码管。

　　P3.4、P3.5、3.7外接了三个轻触式按键，这里我们分别命名为：模式设定键set（P3.4）、时调整键hour（P3.5）、分调整键min（P3.7）。C1、R13组成上电复位电路。VT5及蜂鸣器Bz为闹时讯响电路。三端稳压器7805输出的5V电压供整个系统工作。此电子钟可与任何9~20V/100mA的交直流电源适配器配合工作，适应性强。

　　电子钟功能

　　1.走时：通过模式设定键set选择为走时，U1、U2显示小时，U3、U4显示分。U2的小数点为秒点，每秒闪烁一次。

　　2.走时调整：通过模式设定键set选择为走时调整，按下hour键对U1、U2的走时“时”显示进行调整（每0.2秒递加1）。按下min键对U3、U4的走时“分”显示进行调整（每0.2秒递加1）。

　　3.闹时调整：通过模式设定键set选择为闹时调整，按下hour键对U1、U2的闹时“时”显示进行调整（每0.2秒递加1）。按下min键对U3、U4的闹时“分”显示进行调整（每0.2秒递加1）。

　　4.闹时启/停设定：通过模式设定键set选择为闹时启/停设定，按下min键U3的小数点点亮，闹时功能启动；按下hour键U3的小数点熄灭，闹时功能关停。

　　由于电路设计得极其简单，因此丰富的功能只能由软件完成，这里软件设计成为了关键。下面介绍软件设计要点。

　　图3为主程序状态流程。

　　运行时建立的主要状态标志如下：

　　flag-掉电标志。掉电后，flag内为一随机数；重新设定时间后flag内写入标志数55H.

　　set-工作模式设定标志。

　　hour-走时“时”单元。

　　min-走时“分”单元。

　　sec-走时“秒”单元。

　　dEDA-走时5mS计数单元

　　t_hour-闹时“时”单元。

　　t_min-闹时“分”单元。

　　d_05s-0.5秒位标志。每秒钟的前0.5秒置1,后0.5秒置0,以使秒点闪烁。

　　o_f-闹时启/停位标志。闹时启动置1,闹时关停置0.

　　另外将定时器T0设定为5mS的定时中断。这里晶振频率为12MHz,因此5mS的初值为-5000,但实际上程序还要作其它运算，使得时间偏长，经调整为-4800后试验刚好。计时单元deda每次中断均加1.走时函数判断deda>=200时即令秒单元sec加1.同理秒单元sec满60后令分单元min加1.分单元min满60后令时单元hour加1.时单元hour满24后清0.

　　上电后，首先进行初始化，对各状态标志、输入输出口及定时器T0进行初始化工作，以适应后面程序的要求。

　　随后程序判断有无set键按下，如按下，则set键值从0起加1.set键值只能从0加到3,然后又回到0.

　　接下来，根据键值进行散转。若set=0,运行走时程序；若set=1,进入调整闹时时间程序；若set=2,进入调整走时时间程序；若set=3,显示已调好的闹时时间，同时进入启/停闹时程序。

　　散转完后，进行判断掉电标志flag是否等于55H.若不等，说明刚开机上电或运行过程中掉过电，这时四个数码管以1Hz的频率闪烁四个8字，提示时间不准；若相等，说明未掉电，RAM区内容未变化，时间准确。

　　再下来程序又转回到初始化之后进行循环运行。

　　由于使用了四只数码管密集排列，因此只能采用双面印刷板设计，图4、5分别为正面（元件面）、反面的印板图。尺寸3000milx4000mil（7.62cmx10.16cm）。图6为计算机输出的三维仿真印制板。

　　元件选用

　　为了走时准确，晶振X最好选用温漂小的。四个数码管U1~U4可选用发绿光的，这样光泽较柔和。蜂鸣器Bz要购买绕线型的电动式蜂鸣器（市场上有一种加电压即工作的蜂鸣器这里不适用），因驱动信号为脉冲信号。其它元件一般无特殊要求。

　　使用方法

　　上电后，四个LED数码管闪烁四个8字。

　　按一下set键，闪烁现象消失（此时set=1），U1的小数点亮，说明此刻可以调整闹时时间。按下hour键，U1、U2作加法；按下min键，U3、U4作加法。这些调整好的数据被同时送入RAM区的闹时记忆“时”单元t_hour和闹时记忆“分”单元t_min.

　　再按一下set键，set=2,U2的小数点亮，此刻可以调整走时时间。按下hour键，U1、U2作加法；按下min键，U3、U4作加法。这些调整好的数据也被同步送入RAM区的“时”记忆单元hour和“分”记忆单元min.

　　再按一下set键，set=3,显示刚才调整的闹时时间，此刻可以选择启动/关停闹时。按下min键，o_f位标志置1,U3的小数点亮，闹时启动；按下hour键，o_f位标志置0,U3的小数点灭，闹时关闭。

若再按一下set键，set=0,电路进