基于51单片机定时器的电子时钟设计方案分享

单片机定时器在目前的产品研发和设计过程中，其主要作用是进行精准的时间定值，因此在对时间控制要求较高的数控领域中，单片机定时器的身影随处可见。今天我们将会为大家分享一种比较基础的电子时钟设计方案，该方案基于51单片机定时器进行设计，精度较高，时钟闹钟调节简单。

在本方案中，我们所设计的这种电子时钟主要由51单片机定时器、1602LCD液晶屏等构成。在电路设计方面，该方案主要采用晶振电路作为驱动电路，晶振电路的晶振频率为12MHZ。利用单片机内部定时计数器0通过软件扩展产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天，又从00:00:00开始计时。闹钟和时钟的时分秒的调节是由一个按键控制，而另外一个按键控制时钟和闹钟的时间的调节。当按下闹钟按键K3时时钟就会进入设置时间界面，但是时钟不会停止工作，按K2键就可以对时钟和闹钟要设置的时间进行调整。单片机利用外部12MHZ晶振构成振荡电路作为时钟源，时钟电路的系统结构框图如下图图1所示，时钟电路原理如下图图2所示。

图1 系统结构框图

图2 基于单片机定时器设计的时钟电路图

独立按键输入电路

在本方案中，基于单片机定时器所设计的时钟系统，其独立按键的输入电路设计是非常重要的。对此，我们的按键处理设置为当有没键按下时，时钟正常运行。当按一次K1，时钟停止走动，按K2对秒进行调整。当K1按2次时，按K2对分进行调整。当K1按下3次时，按K2对小时进行调整，当按下4次K1时，校时完毕，时钟按设定的时间进行正常走时。以上为正常走时设置。当按1次K3进入闹钟设置界面，时钟继续进行走时，按K2对秒进行设置。当按2次K3，按K2对分进行设置。当按3次K3，按K2对秒进行设置。当按下4次K3时，闹钟设置完毕进入时钟显示界面。这种独立按键输入电路的电路设计图如下图图3所示，所采用的单片机外形及引脚排列如下图图4所示。

图3 独立按键电路

图4 单片机系统图

LCD液晶显示

在本方案中，我们所采用的LCD液晶显示屏型号为1602，该种LCD显示屏采用标准的16脚接口，其电路图如下图图5所示。这种1602LCD液晶显示屏的各引脚注释为：第1脚VSS为电源地。第2脚VDD接5V电源正极。第3脚V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高。第4脚RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚RW为读写信号线，高电平（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。第6脚E（或EN）端为使能（enable）端。D0～D7为8位双向数据端。第15～16脚为空脚或背灯电源。

图5 LCD液晶显示图

软件设计

在这种基于单片机定时器的时钟设计方案中，本系统的软件系统可以分为主程序、定时计数中断程序、时间调整程序、延时程序四大模块。软件系统的流程图如下图图6所示。

图6 软件系统流程图

从上图图6中可以看到，在这种基于单片机定时器的时钟软件系统中，时钟的定时中断程序是利用单片机内部定时器0实现1秒的定时，然后利用软件延时实现分小时设计。而时间调整程序是利用单片机的内部存贮器，把调整好的时间写到显示时间的存贮单元，然后启动定时器开始计时并显示。时间延时程序是利用软件实现延时达到去抖的目的。液晶启动程序是为了把单片机的数据送到显示器的同时让显示器的第6脚使能断的电平实现由1到0的跳变，使显示器执行显示的命令。主程序就是利用这些子程序中断程序实现显示、定时、闹钟等功能。下图图7为设置好的闹钟时间，图8为闹钟响铃时的响应电路图。

图7 设置好的闹钟时间

图8 闹钟响铃

以上就是本文针对一种基于单片机定时器的时钟设计，所进行的设计方案分享，希望能够对给位电子爱好者以及新人工程师的设计带来一定的参考和帮助。