基于stc12c5a60s2多功能数字电子钟的设计与创新

基于stc12c5a60s2多功能数字电子钟的设计与创新内容摘要：

产的单时钟 /机器周期 (1T)的单片机，是高速 /低功耗 /超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快 812倍。 内部集成 MAX810专用复位电路 ,2 路 PWM,8路高速 10 位A/D 转换 (250K/S),针对电机控制，强干 扰场合。 可通过串口（ ）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。 8. 有 EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 无内部 EEPROM)。 9. 看门狗。 MAX810 专用复位电路（外部晶体 12M 以下时，复位脚可直接 1K 电到地）。 : 在 口有一个低压门槛比较器 5V单片机为 ，误差为 +/5%, 单片机为 ，误差为 +/3%。 ：外部高精度晶体 / 时钟，内部 R/C 振荡器 (温漂为 +/5%到 +/10%以内 )用户在下载用户程序时，可选择是使用内部 R/C 振荡器还是外部晶体 /时钟常温下内部 R/C 振荡器频率为： 单片机为： 11MHz ～ ； 单片机为：8MHz ～ 12MHz 精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。 4 个 16 位定时器 ， 两个与传统 8051 兼容的定时器 /计数器 ,16 位定时器 T0 和T1，没有定时器 2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器再加上 2 8 路 PCA 模块可再实现 2 个 16 位定时器。 ，可由 T0的 溢出在 ，可由 T1的溢出在 输出时钟。 I/O 口 7 路 ,传统的下降沿中断或低电平触发中断 ,并新增支持上升沿中断的 PCA 模块， Power Down 模式可由外部中断唤醒， INT0/, INT1/, T0/, T1/, RxD/,CCP0/(也可通过寄存器设置到 ), CCP1/ (也可通过寄存器设置到 )。 (2 路） /PCA（可编程计数器阵列 ,2 路） 也可用来当 2路 D/A 使用 也可用来再实现 2 个定时器 也可用来再实现 2 个外部中断 (上升沿中断 /下降沿中断均可分别或同时支持 )。 , 10 位精度 ADC，共 8 路，转换速度可达 250K/S(每秒钟 25 万次 )。 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定时器或PCA 软件实现多串口。 系列有双串口，后缀有 S2 标志的才有双串口， RxD2/(可通过寄存器设置到 )， TxD2/(可通过寄存器设置到 )。 ： 40 +85℃ (工业级 ) / 0 75℃ (商业级 )。 ： PDIP40,LQFP44,LQFP48,I/O 口不够时 ,可用 2 到 3 根普通 I/O 口线外接 74HC164/165/595（均可级联）来扩展 I/O口 ,还可用 A/D 做按键扫描来节省 I/O 口 ,或用双 CPU,三线通信 ,还多了串口。 振荡器的 选择 石英晶体振荡器的特点是振荡频率准确、电路结构简单、频率易调整。 它还 具有压电效应，在晶体某一方向加一电场，则在与此垂直的方向产生机械振动， 有了机械振动， 就会在相应的垂直面上产 生电场， 从而机械振动和电场互为因果， 这种循环过程一直持续到晶体的机械强度限止时，才达到最后稳定。 这用压电谐 振的频率即为晶体振荡器的固有频率。 一般来说，振荡器的频率越高，计时精度越高，但耗电量将增大。 本电路采用的是优质的 12MHZ 晶振。 显示部分电路 9 利用动态扫描的原理驱动数码管，由 2 个 3位共阳 8 段的数码管做显示器件， 2个数码管的 8个 段线相应地并接在一起，并接到 STC12C5A60S2 的 P0 口，由 P0口控制字段输出。 而各位数码管的共阳极由 STC12C5A60S2 的 P2 口控制来实现 8位数码管的位输出控制。 这样，对于一组数码管动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。 由于各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。 因此，在同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通状态的话， 8位数码管将显示相同的字符。 若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式。 即在某一时刻，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位 的位选线处于关闭状态。 同时，段线上输出相应位要显示字符的字型码。 这样在同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符。 虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。 这样即节省了单片机的 I/O 口又降低了系统整机的工作电流。 数码管的位选分别接在单片机的 P2 P2 P2 P2 P2 P20 上；如 下图： 10 本设计 的创新之一： 就是因为没有用到任何驱动数码管的芯片或三极管，而是利用新型 51单片机的 I/O 口的强推工作方式，每个 I/O 口有 20mA 的驱动能力，又用动态的扫描方式，这样在同一时间里，单片机只驱动数码管的一个段，所以即节省了单片机的 I/O 口又降低了系统整机的工作电流、而且省去了驱动组件，降低了成本 流水灯部分 8个 LED 流水灯的阴极分别接在 P1 端口的 P0 到 P7上，低电平有效，阳极经一个限流电阻 R1接到 VCC 上，因为流水灯在同一时间只有一个 LED 点亮，所以只用一个限流电阻，不会 引起 LED 的亮度的不统一。 11 电源部分 整个系统采用电池供电或外接 5v电源供电、有防反接功能、防止电源接反 按 键电路部分 按键分别接在单片机的 P3 P3 P37 上。 12 单片机的最小系统 由于本设计采用的单片机是新型 51 单片机，它内部集成了可靠的复位电路，所以省去了传统的单片机复位电路，只加了晶振和启动电容， 40脚接 VCC、 20脚接 GND后就组成了稳定的单片机最小系统。 光控电路（自动白天亮度和睡眠亮度） 本设计的又一个创新的设计，光传感 器件没有采用传统的光敏电阻或光敏二极管、三极管，而是采用成本低廉的普通发光二极管作为光传感输入元器件，采用了逆向思维的方式，进行光检测。 具体原理是：利用发光二极管 D10 的反向电阻的变化进行判断，在发光二极管的负极输入高电平，负极输入低电平，当环境光线强时，其内部电阻会降低，单片机检测到发光二极管的正极为高电平，当环境光线比较弱时，其内部电阻会升高，单片 13 机检测到发光二极管的正极为低电平，利用这一特点来判断并再程序里作出相应的动作。 单片机检测到发光二极管的正极为高电平时把数 码管的位选从强推模式变为准双向模式，因为电流降低所以数码管发光变暗。 数码管 数码管采用 3 位一体的共阳极数码管，管脚定义如上图，即数码管内其中每一位的 8 个 LED 的阳极是链接在一起的，一共 3个位就有 3个位选引脚， 3 个位的阴极引脚全部对应接在一起，整个数码管输出 8 个段选引脚， 整 体原理图 14 在原理图中同一标识，代表硬件连通，比如数码管的 WX1 就和单片机的 P27 相连，WX2 就和单片机的 P26 相连， WX3 就和单片机的 P25 相连， WX4 就和单片机的 P22 相连， WX5 就和单片机的 P21相连， WX6 就和单片机的 P20 相连； 其他同理。 整体外观 15 第 四 章 基于单片机的数字电子钟软件 设计 C51 单片机可以应用汇编语言和 C 语言进行编程。 ，汇编语言与机器指令一一对应所以用汇编语言编写的程序在单片机里运行起来效率较高。 C 语言程序可读性高，更便于理解。 本设计使用 C 语言编程。 第一次上电，系统先进行初始化， LED 显示初始时间“ 00： 00： 00”，并开始走时。 单片机依次开始调用键盘扫描子程序、 DS1302 子程序、 DS18B20 子程序、闹铃子程序，经过延时，返回程 序开头循环运行。 主程序流程图如图。 开 始初 始 化显 示 子 程 序键 盘 扫 描 子 程 序D S 1 3 0 2 子 程 序D S 1 8 B 2 0 子 程 序闹 铃 子 程 序延 时 子 程 序 图 多功能电子钟主程序流程图 软件程序 include //头文件 define uint unsigned int //宏定义 define uchar unsigned char //宏定义 sbit wx1=P2^7。 //数码管的位选 1 sbit wx2=P2^6。 //数码管的位选 2 sbit wx3=P2^5。 //数码管的位选 3 sbit wx4=P2^2。 //数码管的位选 4 sbit wx5=P2^1。 //数码管的位选 5 sbit wx6=P2^0。 //数码管的位选 6 sbit sw1=P3^4。 //按键为声明 sbit sw2=P3^6。 //按键为声明 sbit sw3=P3^7。 //按键为声明 uchar code table[]={0x05,0。