51单片机入门——数字时钟

• 1. 前言
• • 1.1. 设计要求
• 2. 硬件原理
• • 2.1. 时钟信号（晶振）
  • 2.2. 按键开关
  • 2.3. 数码管显示
• 3. 原理图
• • 3.1. 仿真原理图
  • 3.2. AD原理图
  • 3.3. PCB图
• 4. 软件设计
• • 4.1. 初版代码（无年月日）
  • 4.2. 终版代码
• 5. 元器件清单
• • 5.1. 仿真软件
  • 5.2. 实物

在此之前我们已经学习了单片机的定时器、中断、数码管。这篇文章主要讲述如何用上述的知识自己制作一个基于51单片机的数字时钟。

(1)主电路由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、译码器及显示器、校准电路等构成。
(2)秒信号发生器一般用石英晶体振荡器加分频器实现。
(3)译码电路将时、分、秒计数器的输出状态送七段译码器译码，经过八位LED七段共阴显示器显示出来。
(4)校时电路用来对时、分、秒显示数字进行校对。

单片机晶振部位电路，详情请参考《51单片机入门——单片机最小系统》，在此项目中我们选择 11.0592 MHz的晶振。

按键部分我们选择使用单片机的P3.0、P3.1、P3.2 三个 I/O 口 使用。

初版原理：按下开关K2“时”加一，按下开关K3“分”加一，按下开关K4“秒”加一。

终版原理：按下开关K3加一，按下开关K2控制按钮2的位移（例如：刚开始按K3无反应，按一下K2后秒加、再按分加），按下开关K4控制“时分秒”与“年月日”的切换。

在仿真软件中我们选择使用两个4位共阴极数码管（红色），实际电路中选择两个4位0.36英寸的红色共阴极数码管。

//该程序使用两个四位共阴数码管，10.0592Mhz晶振，STC89C52RC单片机，三个轻触开关 
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//单独控制某个引脚的电平不能直接写P3^0=1,必须先定义引脚
sbit key0 = P3^0 ;		 
sbit key1 = P3^2 ;
sbit key2 = P3^3 ;

uchar s[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};	   //共阴数码管0~9
uchar a = 0 ,hour = 0 , min = 0 , sec = 0 ;					   
uchar b = 0 , c = 0 , d = 0;

void time0_server_() interrupt 1      // interrupt  0表示外部中断0 ， 1表示定时器中断0 ， 2表示外部中断1 ， 3表示定时器中断1 ， 4表示串口中断
{
	TH0 = 0x4c ;
	TL0 = 0x00 ;
	a++;
	if(a == 20)						//20 * 50 = 1000ms = 1s 即每隔1s“秒”加1
	{
		a = 0 ;
		sec = sec + 1 ;
	}
	if(sec == 60)				   //sec=60时清空，“分”加1
	{
		min = min + 1 ;
		sec = 0 ;
	} 
	if(min == 60)				  //min=60时清空，“时”加1
	{
		hour = hour + 1 ;
		min = 0 ;
	}
	if(hour == 24)				 //hour=24时清空
	{
		hour = 0 ;
	}
}

void init_t0()
{
	TMOD = 0x01 ;	   //采用16位定时器
	TH0 = 0x4C ;	   //50ms （65536-50000）/256
	TL0 = 0x00 ;	   //       (65536-50000)%256   
	EA = 1 ;		   //开启定时器0的中断
	ET0 = 1 ;          //开启总中断		  
	TR0 = 1 ;		   //启动定时器0		  
}

void delay(uint n)			   //延时函数（运行空项目以达到延迟时间的效果）
{
	uint i,j;
	for(i = 0 ; i < n ; i ++)
	{
		for(j = 0 ; j < 120 ; j ++);
	}	
}

void display1()						   //在数码管上显示
{
	uchar t0 = 0 ,t1 = 0 , t2 = 0 , t3 = 0 , t4 = 0 , t5 = 0 ;
	t0 = hour / 10 ;		  //t0表示时针的十位
	t1 = hour % 10 ;		  //t1表示时针的个位
	t2 = min / 10 ;			  //t2表示分针的十位
	t3 = min % 10 ;			  //t3表示分针的个位
	t4 = sec / 10 ;			  //t4表示秒针的十位
	t5 = sec % 10 ;			  //t5表示秒针的个位
	P2 = 0x7f ;				  //P2^7低电平	 0111 1111	 控制第一个数码管 
	P0 = s[t0] ;			  //用来显示“时”的十位
	delay(1) ;				  //延时大约1ms
	P2 = 0xbf ;				  //P2^6低电平	 1011 1111	 控制第二个数码管 
	P0 = s[t1] ;			  //用来显示“时”的个位
	delay(1) ;
	P2 = 0xdf ;				  //P2^5低电平	 1101 1111	 控制第三个数码管 
	P0 = 0x40 ;				  //显示“—”来分割“时”与“分”
	delay(1) ;
	P2 = 0xef ;				  //P2^4低电平	 1110 1111	 控制第四个数码管 
	P0 = s[t2] ;			  //用来显示“分”的十位
	delay(1) ;
	P2 = 0xf7 ;				  //P2^3低电平	 1111 0111	 控制第五个数码管 
	P0 = s[t3] ;			  //用来显示“分”的个位
	delay(1) ;
	P2 = 0xfb ;				  //P2^2低电平	 1111 1011	 控制第六个数码管 
	P0 = 0x40 ;				  //显示“—”来分割“分”与“秒”
	delay(1) ;
	P2 = 0xfd ;				  //P2^1低电平	 1111 1101	 控制第七个数码管 
	P0 = s[t4] ;			  //用来显示“秒”的十位
	delay(1) ;
	P2 = 0xfe ;				  //P2^0低电平	 1111 1110	 控制第八个数码管 
	P0 = s[t5] ;			  //用来显示“秒”的个位
	delay(1) ;	
}

void KEY0()							//开关0控制“时”加1
{
	if(key0 == 0 && c == 0)
	{
		c = 1 ;
	}
	if(key0 == 1 && c == 1)
	{
		c = 0 ;
		hour = hour + 1 ;
	}
}

void KEY1()						 //开关1控制“分”加1
{
	if(key1 == 0 && d == 0)
	{
		d = 1 ;
	}
	if(key1 == 1 && d == 1)
	{
		d = 0 ;
		min = min + 1 ;
	}
}

void KEY2()						 //开关2控制“秒”加1
{
	if(key2 == 0 && b == 0)
	{
		b = 1 ;
	}
	if(key2 == 1 && b == 1)
	{
		b = 0 ;
		sec = sec + 1 ;
	}
}

void main()					  //主函数
{
	init_t0();
	while(1)
	{
		KEY0();
		KEY1();
		KEY2();
		display1();
	}	
}

#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit key1 = P3^0 ;
sbit key0 = P3^1 ;		 
sbit key2 = P3^2 ;
sbit key3 = P3^3 ;

uchar s[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};	   //共阴数码管0~9
uchar hour = 10 , min = 10 , sec = 0 ,day = 25 , month = 1 , year = 20 ;					   
uchar a = 0 ,b = 0 , c = 0 , d = 0 , e = 0 ,f = 0 ;
uchar b_1 = 0 ,c_1 = 0 ;		   

void time0_server_() interrupt 1      
{
	TH0 = 0x4c ;
	TL0 = 0x00 ;
	a++;
	e = 2000 + year ;
	if(a == 20)					
	{
		a = 0 ;
		sec = sec + 1 ;
	}
	if(sec == 60)				   
	{
		min = min + 1 ;
		sec = 0 ;
	} 
	if(min == 60)				 
	{
		hour = hour + 1 ;
		min = 0 ;
	}
	if(hour == 24)				 
	{
		day = day + 1 ;
		hour = 0 ;	
	}
	switch(month)			//根据月份来控制天数
	{
		case 1: 
		case 3:
		case 5:
		case 7:
		case 8:
		case 10:
		case 12:if(day == 32)
				{
					month = month + 1 ;
					day = 1 ;
				}
				break ;
		case 4:
		case 6:
		case 9:
		case 11:if(day == 31)
				{
					month =month + 1;
					day = 1 ;
				}
				break ;
		case 2:if(e%400==0||e%4==0&&e%100!=0)
			    {
				 	if(day == 30)
					{
						month = month + 1 ;
						day = 1 ;	
					}
				}
				else if(day == 29)
					 {
					 	month = month + 1 ;
						day = 1 ;	
					 }
				break ;
	}
	if(month == 13)
	{
		year = year + 1 ;
		month = 1 ;
	} 

}

void init_t0()
{
	TMOD = 0x01 ;	   
	TH0 = 0x4C ;	   
	TL0 = 0x00 ;	     
	EA = 1 ;		   
	ET0 = 1 ;          		  
	TR0 = 1 ;		   		  
}

void delay(uint n)	 //延时函数	大约1ms	   
{
	uint i,j;
	for(i = 0 ; i < n ; i ++)
	{
		for(j = 0 ; j < 120 ; j ++);
	}	
}

void display1()		//显示 “时、分、秒”				 
{
	uchar t0 = 0 ,t1 = 0 , t2 = 0 , t3 = 0 , t4 = 0 , t5 = 0 ;
	t0 = hour / 10 ;		  
	t1 = hour % 10 ;		  
	t2 = min / 10 ;		
	t3 = min % 10 ;			  
	t4 = sec / 10 ;			 
	t5 = sec % 10 ;
			  
//	P2 = 0x1c ;
//	P0 = s[t0] ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x18 ;
//	P0 = s[t1] ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x14 ;
//	P0 = 0x40 ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x10 ;
//	P0 = s[t2] ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x0c ;
//	P0 = s[t3] ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x08 ;
//	P0 = 0x40 ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x04 ;
//	P0 = s[t4] ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x00 ;
//	P0 = s[t5] ;
	delay(2) ;

	P2 = 0x7f ;				  
	P0 = s[t0] ;		
	delay(1) ;			
	P2 = 0xbf ;				  
	P0 = s[t1] ;		
	delay(1) ;
	P2 = 0xdf ;			
	P0 = 0x40 ;			
	delay(1) ;
	P2 = 0xef ;			
	P0 = s[t2] ;			  
	delay(1) ;
	P2 = 0xf7 ;				 
	P0 = s[t3] ;			
	delay(1) ;
	P2 = 0xfb ;				 
	P0 = 0x40 ;				
	delay(1) ;
	P2 = 0xfd ;				
	P0 = s[t4] ;			 
	delay(1) ;
	P2 = 0xfe ;			
	P0 = s[t5] ;		
	delay(1) ;	
}

void display2()	   //显示 “年、月、日”
{
	uchar t0 = 0 ,t1 = 0 , t2 = 0 , t3 = 0 , t4 = 0 , t5 = 0 ;
	t0 = year / 10 ;		  
	t1 = year % 10 ;		  
	t2 = month / 10 ;		
	t3 = month % 10 ;			  
	t4 = day / 10 ;			 
	t5 = day % 10 ;	
		
//	P2 = 0x1c ;
//	P0 = s[t0] ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x18 ;
//	P0 = s[t1] ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x14 ;
//	P0 = 0x40 ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x10 ;
//	P0 = s[t2] ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x0c ;
//	P0 = s[t3] ;
//	delay(5) ;
//	P2 = 0x08 ;
//	P0 = 0x40 ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x04 ;
//	P0 = s[t4] ;
//	delay(2) ;
//	P2 = 0x00 ;
//	P0 = s[t5] ;
//	delay(2) ;

	P2 = 0x7f ;				  
	P0 = s[t0] ;		
	delay(1) ;			
	P2 = 0xbf ;				  
	P0 = s[t1] ;		
	delay(1) ;
	P2 = 0xdf ;			
	P0 = 0x40 ;			
	delay(1) ;
	P2 = 0xef ;			
	P0 = s[t2] ;			  
	delay(1) ;
	P2 = 0xf7 ;				 
	P0 = s[t3] ;			
	delay(1) ;
	P2 = 0xfb ;				 
	P0 = 0x40 ;				
	delay(1) ;
	P2 = 0xfd ;				
	P0 = s[t4] ;			 
	delay(1) ;
	P2 = 0xfe ;			
	P0 = s[t5] ;		
	delay(1) ;				
}

void KEY0()		//控制按钮2的位移
{
	if(key0 == 0 && c == 0)
	{
		c = 1 ;
	}
	if(key0 == 1 && c == 1)
	{
		c = 0 ;
		c_1 = c_1 + 1 ;
	}
	if(c_1 == 4)
	{
		c_1 = 0 ;
	}
}

void KEY1()		  //控制 "秒"、“分”、“时”、“天”、“月”、“年”	的加1
{
	switch(c_1)
	{
		case 1: if(b_1 == 0)
				{
				 	if(key1 == 0 && d == 0)
					{
						d = 1 ;
					}
					if(key1 == 1 && d == 1)
					{
						d = 0 ;
						sec = sec + 1 ;
					}
				}
				else if(b_1 == 1)
				{
					if(key1 == 0 && d == 0)
					{
						d = 1 ;
					}
					if(key1 == 1 && d == 1)
					{
						d = 0 ;
						day = day + 1 ;
					}	
				}
				break ;
		case 2: if(b_1 == 0)
				{
					if(key1 == 0 && d == 0)
					{
						d = 1 ;
					}
					if(key1 == 1 && d == 1)
					{
						d = 0 ;
						min = min + 1 ;
					}
				}
				else if(b_1 == 1)
				{
					if(key1 == 0 && d == 0)
					{
						d = 1 ;
					}
					if(key1 == 1 && d == 1)
					{
						d = 0 ;
						month = month + 1 ;
					}
				}
				break ;
		case 3: if(b_1 == 0)
				{
					if(key1 == 0 && d == 0)
					{
						d = 1 ;
					}
					if(key1 == 1 && d == 1)
					{
						d = 0 ;
						hour = hour + 1 ;
					}
				}
				else if(b_1 == 1)
				{
					if(key1 == 0 && d == 0)
					{
						d = 1 ;
					}
					if(key1 == 1 && d == 1)
					{
						d = 0 ;
						year = year + 1 ;
					}
				}
				break ;
	}
}

void KEY2()		  //控制 "秒"、“分”、“时”、“天”、“月”、“年”	的减1
{
	switch(c_1)
	{
		case 1: if(b_1 == 0)
				{
				 	if(key2 == 0 && f == 0)
					{
						f = 1 ;
					}
					if(key2 == 1 && f == 1)
					{
						f = 0 ;
						sec = sec - 1 ;	
						if(sec == 255)
						{
							sec = 59 ;
						}
					}
				}
				else if(b_1 == 1)
				{
					if(key2 == 0 && f == 0)
					{
						f = 1 ;
					}
					if(key2 == 1 && f == 1)
					{
						f = 0 ;
						day = day - 1 ;
						if(day <= 1)
						{
							day = 1 ;
						}
					}
				}
				break ;
		case 2: if(b_1 == 0)
				{
					if(key2 == 0 && f == 0)
					{
						f = 1 ;
					}
					if(key2 == 1 && f == 1)
					{
						f = 0 ;
						min = min - 1 ;
						if(min == 255)
						{
							min = 0 ;
						}
					}
				}
				else if(b_1 == 1)
				{
					if(key2 == 0 && f == 0)
					{
						f = 1 ;
					}
					if(key2 == 1 && f == 1)
					{
						f = 0 ;
						month = month - 1 ;
						if(month <= 1)
						{
							month = 1 ;
						}
					}
				}
				break ;
		case 3: if(b_1 == 0)
				{
					if(key2 == 0 && f == 0)
					{
						f = 1 ;
					}
					if(key2 == 1 && f == 1)
					{
						f = 0 ;
						hour = hour - 1 ; 
						if(hour == 255)
						{
							hour = 0 ;
						}
					}
				}
				else if(b_1 == 1)
				{
					if(key2 == 0 && f == 0)
					{
						f = 1 ;
					}
					if(key2 == 1 && f == 1)
					{
						f = 0 ;
						year = year - 1 ;
						if(year == 255)
						{
							year = 0 ;
						}
					}
				}
				break ;
	}
}
void KEY3()		//控制“时、分、秒”与“年、月、日”的转换
{
	if(key3 == 0 && b == 0)
	{
		b = 1 ;
	}
	if(key3 == 1 && b == 1)
	{
		b = 0 ;
		b_1 = b_1 + 1;
	}
	if(b_1 == 2)
	{ 
		b_1 = 0 ;
	}
	switch(b_1)
	{
		case 0: display1() ;
				break ;
		case 1: display2() ;
				break ;
	}
}

void main()
{
	init_t0();
	while(1)
	{
		KEY0();
		KEY1();
		KEY2();
		KEY3();
	}	
}

数码管：7SEG-MPX4-CC
单片机：AT89C52
按键：BUTTON
排阻：RESPACK-8