王少炯

摘 要：采用纯数字集成电路设计制作数字钟电路较复杂，而单片机数字钟只用了较简单的硬件，通过编写C程序可实现完善的功能。

关键词：数字钟；AT89S52；C程序、

0 前言

在以前很多杂志上都介绍了数字钟的制作，其电路或者较为复杂，或者所选的单片机很多编程器不支持，不便于初学者自制。本文设计的数字钟具有电路简单、成本低（全部元件近30元）、元件易购、功能全、走时精度高的特点，很适合万能实验板自制。

1 硬件系统设计：

（1）元件清单：

（2）电路原理图如图1。

本数字数字钟采用ATMEL公司的AT89S52为主芯片。

AT89S52为40脚双列直插封装的单片机，与MCS-51单片机产品兼容，8K字节在系统可编程Flash存储器，1000次擦写周期，32个可编程I/O口线，三个16位定时器/计数器，八个中断源，支持ISP，是单片机初学者首选芯片。

为了简化电路安装，数码管分别采用1位（显示星期，也可以采用2位代替），2位（显示时、分、月、日），4位（显示年）共阳极数码管，引脚功能见图，需要注意的是，不同厂家的数码管的引脚可能不同，可用万用表或电池进行测试。

驱动三极管采用1N5401，也可采用2SC1015等小功率PNP型三极管，但要注意脚位。

功能按钮采用微动开关，S1为位选择，接于P3.2口， S2为增1，接于P3.3口，S3为减1，接于P3.4口。按一次S1按钮，分位闪烁，再按一次，依次为时、星期、日、月、年位闪烁，此时，按S2，或S3按钮，选定位加一或减一，达到调整时钟的目的。在年位闪烁时，再按一次S1，返回正常计时状态。由于P3口内有上拉电阻，所以外部无需上拉电阻。

复位电路，只要求持续2个机器周期，R*C>2us，即可对单片机进行复位。S4为复位按钮，可对数字钟进行初始化复位。

AT89S52 40脚接+5V，20脚接地，31脚为EA/VPP，访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。由于该数字钟的程序、数据都存储在AT89S52内部，所以31脚应接+5V。

18、19脚外接晶体振荡器，本电路采用12M晶振。

P0口分别接数码管a、b、c、d、e、f、g，从P0口输出数码。

P1口接年、月、日数码管阳极，P2口接时、分、星期数码管阳极，P3.0口接秒指示灯，当其为低电平时，发光二极管发光，反之熄灭，用以指示秒。

在设计数字钟过程中，为了调试方便，增加了ISP插座，本人使用的是伟纳ME300B编程器，该编程器使用10针ISP接口。对于其它编程器，只要将插针与AT89S52的6、7、8、9、+5v、地对应连接即可。

2 软件系统设计：

（1）软件流程图如图3。源程序见附件。

（2）软件采用C语言编写，原理如下：

1）进行按键扫描中，应去抖，再保存于变量中，确保按键操作的精度和可靠性。由于要对多个时间变量进行操作，设置了位选择功能，每按一次选择按钮，位选择变量加1，在后面的数码管扫描程序中，可根据位选择变量的值，就可对各个时间变量进行调整。在按键扫描过程中要先关中断，操作完后再开中断； 2）定时器0，用于动态扫描数码管，其定时时间不能太大，否则数码管会闪烁。同时在扫描过程中，要根据位选择变量的值确定哪位数码管闪烁，为0时不闪烁，工作于正常计时状态； 3）定时器1， 1/100秒触发一次，100次秒变量加1，60秒后分变量加1，60分后时变量加1，24时后日变量、周变量加1，根据月份，日变量满28，30，31后月变量加1，月变量满12后年变量加1。

3 注意事项：

（1）定时器初值如采用65536-10000=55536（十进制）转化为十六进制为D8F0，会出现走时不准确，本人采用KEIL进行仿真，确定赋值为D912时，走时最精确。

（2）本电路简单，可用万能板搭接，连接导线用漆包线。

（3）组装前先确定数码管、单片机芯片的位置，统筹布局，做到美观、合理，本人采用已坏的数字钟外壳，制作成数字钟见图5，图5。敷铜板面见图图6。

4 功能扩展

（1）在此基础上，再加入SD18B20，修改程序，可显示当前温度。

（2）在电源电路中接入6V蓄电池，保证停电也能正常工作，且能自动对电池充电。

（3）此电路中未加入农历功能，有兴趣的读者可在此基础上添加，如I/O口不够，可采用移位寄存器芯片74HC595进行扩展。

（4）若数字钟的走时精度不高，可更换5PPM精度较高的32768晶体振荡器。endprint