單片機定時器在目前的產品研發和設計過程中，其主要作用是進行精準的時間定值，因此在對時間控制要求較高的數控領域中，單片機定時器的身影隨處可見。今天我們將會為大家分享一種比較基礎的電子時鐘設計方案，該方案基于51單片機定時器進行設計，精度較高，時鐘鬧鐘調節簡單。

在本方案中，我們所設計的這種電子時鐘主要由51單片機定時器、1602LCD液晶屏等構成。在電路設計方面，該方案主要采用晶振電路作為驅動電路，晶振電路的晶振頻率為12MHZ。利用單片機內部定時計數器0通過軟件擴展產生的一秒定時，達到時分秒的計時，六十秒為一分鐘，六十分鐘為一小時，滿二十四小時為一天，又從00:00:00開始計時。鬧鐘和時鐘的時分秒的調節是由一個按鍵控制，而另外一個按鍵控制時鐘和鬧鐘的時間的調節。當按下鬧鐘按鍵K3時時鐘就會進入設置時間界面，但是時鐘不會停止工作，按K2鍵就可以對時鐘和鬧鐘要設置的時間進行調整。單片機利用外部12MHZ晶振構成振蕩電路作為時鐘源，時鐘電路的系統結構框圖如下圖圖1所示，時鐘電路原理如下圖圖2所示。

圖1 系統結構框圖

圖2 基于單片機定時器設計的時鐘電路圖

獨立按鍵輸入電路

在本方案中，基于單片機定時器所設計的時鐘系統，其獨立按鍵的輸入電路設計是非常重要的。對此，我們的按鍵處理設置為當有沒鍵按下時，時鐘正常運行。當按一次K1，時鐘停止走動，按K2對秒進行調整。當K1按2次時，按K2對分進行調整。當K1按下3次時，按K2對小時進行調整，當按下4次K1時，校時完畢，時鐘按設定的時間進行正常走時。以上為正常走時設置。當按1次K3進入鬧鐘設置界面，時鐘繼續進行走時，按K2對秒進行設置。當按2次K3，按K2對分進行設置。當按3次K3，按K2對秒進行設置。當按下4次K3時，鬧鐘設置完畢進入時鐘顯示界面。這種獨立按鍵輸入電路的電路設計圖如下圖圖3所示，所采用的單片機外形及引腳排列如下圖圖4所示。

圖3 獨立按鍵電路

圖4 單片機系統圖

LCD液晶顯示

在本方案中，我們所采用的LCD液晶顯示屏型號為1602，該種LCD顯示屏采用標準的16腳接口，其電路圖如下圖圖5所示。這種1602LCD液晶顯示屏的各引腳注釋為：第1腳VSS為電源地。第2腳VDD接5V電源正極。第3腳V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高。第4腳RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數據寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳RW為讀寫信號線，高電平（1）時進行讀操作，低電平（0）時進行寫操作。第6腳E（或EN）端為使能（enable）端。D0～D7為8位雙向數據端。第15～16腳為空腳或背燈電源。

圖5 LCD液晶顯示圖

軟件設計

在這種基于單片機定時器的時鐘設計方案中，本系統的軟件系統可以分為主程序、定時計數中斷程序、時間調整程序、延時程序四大模塊。軟件系統的流程圖如下圖圖6所示。

圖6 軟件系統流程圖

從上圖圖6中可以看到，在這種基于單片機定時器的時鐘軟件系統中，時鐘的定時中斷程序是利用單片機內部定時器0實現1秒的定時，然后利用軟件延時實現分小時設計。而時間調整程序是利用單片機的內部存貯器，把調整好的時間寫到顯示時間的存貯單元，然后啟動定時器開始計時并顯示。時間延時程序是利用軟件實現延時達到去抖的目的。液晶啟動程序是為了把單片機的數據送到顯示器的同時讓顯示器的第6腳使能斷的電平實現由1到0的跳變，使顯示器執行顯示的命令。主程序就是利用這些子程序中斷程序實現顯示、定時、鬧鐘等功能。下圖圖7為設置好的鬧鐘時間，圖8為鬧鐘響鈴時的響應電路圖。

圖7 設置好的鬧鐘時間

圖8 鬧鐘響鈴

以上就是本文針對一種基于單片機定時器的時鐘設計，所進行的設計方案分享，希望能夠對給位電子愛好者以及新人工程師的設計帶來一定的參考和幫助。