【導(dǎo)讀】在MCS-51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)高增益的反相放大器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，由該放大器構(gòu)成的振蕩電路和時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘方式。根據(jù)硬件電路的不同，單片機(jī)的時(shí)鐘連接方式可分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，以下詳細(xì)介紹7種常見51單片機(jī)時(shí)鐘電路圖。
時(shí)鐘電路：(a)內(nèi)部方式時(shí)鐘電路，(b)外接時(shí)鐘電路
在內(nèi)部方式時(shí)鐘電路中，必須在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個(gè)微調(diào)電容構(gòu)成振蕩電路，通常C1和C2一般取30pF，晶振的頻率取值在1.2MHz~12MHz之間。對(duì)于外接時(shí)鐘電路，要求XTAL1接地，XTAL2腳接外部時(shí)鐘，對(duì)于外部時(shí)鐘信號(hào)并無特殊要求，只要保證一定的脈沖寬度，時(shí)鐘頻率低于12MHz即可。
晶體振蕩器的振蕩信號(hào)從XTAL2端送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，它將該振蕩信號(hào)二分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘信號(hào)P1和P2供單片機(jī)使用。時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為狀態(tài)時(shí)間S，它是振蕩周期的2倍，P1信號(hào)在每個(gè)狀態(tài)的前半周期有效，在每個(gè)狀態(tài)的后半周期P2信號(hào)有效。CPU就是以兩相時(shí)鐘P1和P2為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分有效工作的。
MCS-51片內(nèi)有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端(XTAL1)和輸出端(XTAL2)用于外接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成振蕩器，如圖所示。電容C2和C3對(duì)頻率有微調(diào)作用，電容容量的選擇范圍一般為30pF士10pF。振蕩頻率的選擇范圍為1.2～12MHz。
在使用外部時(shí)鐘時(shí)，8051的XTAL2用來輸入外時(shí)鐘信號(hào)，而XTAL1則接地。
上圖為時(shí)鐘電路的原理圖。分為最小單片機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)復(fù)位電路、按鍵電路、數(shù)碼管位選電路、數(shù)碼管段選電路、數(shù)碼管顯示電路、蜂鳴器電路、溫度采集電路。
使用單片機(jī)的P2口進(jìn)行數(shù)模的輸出，P1^4、P1^5、P1^6與74HC138連接實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管位選，按鍵電路接入P1^0、P1^1、P1^2、P1^3四個(gè)IO口，通過程序控制，掃描該四個(gè)引腳的信號(hào)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)節(jié)。蜂鳴器通過與三極管8550連接，最終接入P1^7，時(shí)間設(shè)定啟動(dòng)使其發(fā)聲。溫度傳感器接入P3^7，將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后傳到單片機(jī)。
ATmega16單片機(jī)的時(shí)鐘電路和輸出I/O電路：
按鍵處理設(shè)置為：當(dāng)有沒鍵按下時(shí)，時(shí)鐘正常運(yùn)行；當(dāng)按一次K1，時(shí)鐘停止走動(dòng)，按K2對(duì)秒進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)K1按2次時(shí)，按K2對(duì)分進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)K1按下3次時(shí)，按K2對(duì)小時(shí)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)按下4次K1時(shí)，校時(shí)完畢，時(shí)鐘按設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行正常走時(shí)。
當(dāng)按1次K3進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面，時(shí)鐘繼續(xù)進(jìn)行走時(shí)，按K2對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按2次K3，按K2對(duì)分進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按3次K3，按K2對(duì)秒進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按下4次K3時(shí)，鬧鐘設(shè)置完畢進(jìn)入時(shí)鐘顯示界面。電路圖如下：
獨(dú)立按鍵電路
單片機(jī)利用外部12MHZ晶振構(gòu)成振蕩電路作為時(shí)鐘源，時(shí)鐘電路的原理如下圖。
P10控制調(diào)時(shí)分秒的哪一位，P11調(diào)時(shí)分秒的加，P12按下顯示時(shí)間，P13按下顯示鬧鈴，P14按下顯示秒表，并且P14還是秒表的暫停和復(fù)位開關(guān)。
