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0 Abstract
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第二章 硬件电路设计
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第二章 硬件电路设计
通过对电子钟系统原理图的分析，及每个模块功能的实现，对每个模块的电路进行具体的搭建[13]。
2.1 复位电路
51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声。
上电复位：上电复位电路是—种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。
电路图如下：
图3.1复位电路
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。
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2.2 按键电路
按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关，一般在5-10ms之间。为了避免CPU多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。本文采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态不会产生互相影响。
电路图如图3-2所示：
8051开关开关开关
图3.2按键电路
P1.0低电平，则表示有健按下，则进行调秒 ；当变为高电平时，则停止调节 P1.1低电平，则表示有健按下，则进行调分；当变为高电平时，则停止调节 P1.2低电平，则表示有健按下，则进行调时；当变为高电平时，则停止调节
2.3 时钟电路
时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。
电路图如图3-3所示：
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图3-3时钟电路
51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。
2.4 显示控制电路
由于我们采用LED共阴极显示屏，故当我们给相应的数码管高电平时，相应的数码管就会亮起来。通过总线接到数码管的数字输入端，通过单片机进行数位控制，通过循环扫描控制，利用人眼的视觉暂留功能，达到数位数码管同时显示的效果。其原理示意图如图3.4所示：
R1R2
图3.4 显示控制电路
2.5 数码管显示电路
数码管显示器成本低，配置灵活，与单片机接口简单，在单片机应用系统中广泛应用。
1.数码管的工作原理
数码管是由八个发光二极管构成的显示器件。在数码管中，若将二极管的阳极连在一起，称为共阳极数码管；若将二极管的阴极连在一起，称为共阴极数码
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管。本文用到的八个数码管均是共阴极的。当发光二极管导通时，它就会发光。每个二极管就是一个笔划，若干个二极管发光时，就构成了一个显示字符。将单片机的I/O口控制相应的芯片与数码管的a-g相连，高电平的位对应的发光二极管亮，这样，由I/O口输出不同的代码，就可以控制数码管显示不同的字符。本文的八个数码管均采用动态显示方式，显示当前的时间。
2.6 电源电路设计
电源电路包括变压器、桥式整流器、电容和稳压器。通过变压器变压，使得220V电压变为5 V，在通过桥式整流，电容的滤波作用，稳压器的稳压作用，可输出5V的稳定电压。在本文的实践过程中，我们直接采用实验室提供的数字工作箱进行电子设计。
2.7 时钟芯片模块
为了使电子钟信号达到精确，这里选用DS12887时钟芯片，产生时钟信号，单片机通过并联总线与时钟芯片通信，将时间显示出来。
2.8 综合电路的实现
基于上述各个模块电路的分析与设计，结合我们要完成的电子钟实现功能
有基本的时分秒的24小时制的时间显示，以及基本的调时调分调秒功能的实现。我们设计出如下的综合电路，如图3.5所示：
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