51单片机初学3

今天我们用STC89C52制作一款简单的单片机作品：电子时钟。除了基本的走时功能，还能手动调节时间，设置闹钟，待机唤醒。

本文包括硬件与软件设计。

我认为电子时钟需要考虑的两点：一是计时准确，误差小；二是省电，使其能在移动电源供电下超长待机。

硬件设计：

首先我们需要构思好系统框架：

基本的时钟电路与复位电路不用多说，我们用八位数码管来作为时间显示方式（显示样式为：12-00-00），其中P0口控制其段，P2口控制其位；以八个点动按钮作为键盘输入；蜂鸣器、LED分别作为提示音和指示灯。

接下来就可以设计原理图：

可以看到数码管的接线较复杂，其原理暂不多说（可参考文章51单片机初学2-数码管动态扫描_#liufenges#的博客-CSDN博客_数码管动态扫描），可以看到两个数码管的1、2、3、4、5、7、10、11是分别连起来的，然后引出来连接到P0口；两个数码管的6、8、9、12共8个脚与P2口连接。

需要注意，数码管位控制与P2口之间加入了一个锁存器74HC373，其作用是在待机时方便关闭数码管。其11脚是地址锁存端口，将其接高电平时，锁存器为透明模式，输入与输出完全相同，这里我直接接入VCC；1脚为输出锁存，高电平时无输出，低电平才有输出，这里我们用P3.6来控制其输出。下图是74HC373引脚图及其功能。

为了简化电路，蜂鸣器与LED共用一个I/O口；

单片机的数据串口引出来接到排针上，方便程序烧录。

需要注意，为了防止数码管烧坏，在P0口应串联470欧姆的限流电阻（原理图中未画出）。

所以得到所需材料：

STC89C52芯片（1块），40P底座（1只），面包板（2片），3461BS数码管（2只），点动按钮（9只），LED灯（1只），74HC373锁存芯片（1片），10K 9P排阻（4只），470欧电阻（15只），12M晶振（1只），30pF瓷片电容（两个），排针（15针），led灯，有源蜂鸣器一只（关于有源与无源蜂鸣器的区别可在网上查阅），PNP型三极管一只。

最后我们按照原理图焊接元件。以下为成品图片可供参考

为了使作品看起来简洁，我们采用双主板设计，上层为数码管、键盘，下层为单片机最小系统，两层主板使用小螺栓固定。

由于定做PCB时间较长，所以我使用洞洞板来制作电路板（若是不擅长电子焊接，最好是制作PCB），可以看到飞线很多，两块主板之间有较多的连接线（为了防止焊点受力而脱落，可以将线绕在洞洞之间）。注意焊接单片机底座时，不要把单片机装在底座上，以免焊接时烧坏单片机芯片；同样，焊接晶振时，要尽可能快，避免长时间给晶振加热而损坏晶振；安插单片机芯片时要注意对齐引脚，以免折断或者接触不良，插好后可以用万用表测量一遍所有引脚是否与底座导通；排阻公共端判断方法：在排阻最左边或者最右边会有个白色小点，有白点的一端为公共端；点动按钮有四个引脚（一组常开触点，一组常闭触点），可按照原理图所示将两个引脚接入。

单片机程序开发常用 keil软件（这里我们以Keil uVision3为例）：

首先新建工程（点击project→new→选择一个文件地址后保存），然后选择CPU型号。

STC89C52是完全兼容AT89C52的（因为STC是国产芯片，keil中没有STC芯片，只能用其他芯片代替），所以我们选择AT89C52即可（首先点Atmel，下拉之后，可以找到AT89C52）。

之后会弹出询问窗口：Copy standard 8051 Startup code to Project Folder and Add File to project？（是否复制8051启动编码到工程文件夹？），点击确认即可。若点击取消，在创建文件时也会自动添加。

可以看到创建了一个Target1的工程文件，下拉时候还有一个Source Group1的文件夹。这个文件夹里有个STARTUP.A51的文件，这就是刚才复制的8051启动编码，里面包含51单片机的寄存器、I/O口等地址的分配，这些都是软件自动生成的，一般不需要去更改。

之后添加C程序文件：File→new。然后会创建一个text1的空白文件。然后我们点击保存（或者Ctrl+S），选择保存地址（保存在一个容易找到的地方，后面需要用到），输入文件名，注意文件名要加后缀.c保存为C文件。如果是用汇编语言写程序，则加后缀.ASM。

接着右击Source Group1，在菜单中找到Add Files To Group ‘Source Group1’点击（这个选项在菜单中有加粗显示）。然后将刚才的c程序文件添加至工程，关闭对话框。可以看到Source Group1下多了之前的C文件。

然后就可以写程序了。

程序编写：

定义单片机C程序的头文件#include

为了方便后面写程序时，搞混I/O口，我们可以先定义一些功能引脚。例如蜂鸣器，我们查看原理图可以看到，蜂鸣器是由P3.1控制的，所以我们定义P3.1为蜂鸣器：sbit fm=P3^1；（‘sbit’是单片机用于定义引脚的关键字，在C语言中是没有这个关键字的；P3.1之间的点在程序中要用‘^’表示），这样，在之后的程序中，如果我们要用到蜂鸣器，只要让fm等于0或者等于1，就可以控制蜂鸣器的工作了，而不再需要使用P3^1了。

然后我们还要对数码管进行编码，数码管需要显示的字符较多，我们可以使用一个数组来定义：

char codeduan[]={0xc0,0xcf,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x7f,0xbf,0xff,0x89};

（char数据类型：在单片机中，char数据类型所占空间最少，只有1个字节（八位二进制），但他的范围为 -128~127 (signed有符号型)，unsigned为0~255。所以如果该变量数据范围不大，一般用char类型，这样做可以节省单片机空间） 。

接着定义全局变量 sec,min,hour.之所以定义为全局变量，是为了让这三个量所有函数中都是能使用的。

在本作品中，延时函数必不可少，比如数码管扫描，走时都需要延时函数（常用的方法还有定时器中断）。关于延时函数的计算问题可自行百度，为了方便，我们可以直接使用STC-IPS软件自动生成，只要输入需要延时的时间，软件可以自动生成一个延时函数，直接复制粘贴就可以（最小时间为1us）。   由于我们需要多种时间的延时，所以我们可以先把需要的延时函数先写在前面，方便之后的调用。

定义好需要的变量，我们就可以开始写主函数了。这里我们把数码管扫描与计时作为主程序，数码管扫描与计时同时进行。

接着编写调时子函数，闹钟子函数。在主程序插入判定条件，以此调用子函数。

为了添加更多花样，还添加了一个开机‘动画’  motos（）；（详情看后面的程序）

需要注意的是，子函数应置于主函数前面，否则编译时会提示 未定义子函数 。

再说说键盘的处理。键盘排列与键位设置如下。

K1、K2控制光标的左右移动，K3、K4控制数字加减，K5为确定键，K6为调时（长按4秒进入），K7设置闹钟，K8待机模式。

其他细节暂不多说，看程序即可。

完整程序如下：