51单片机时钟电路原理解析.docx
时钟电路就是一个振荡器，给单片机提供一个节拍，单片机执行各种操作必须在这个节拍的控制下才能进行。因此单片机没有时钟电路是不会正常工作的。时钟电路本身是不会控制什么东西，而是你通过程序让单片机根据时钟来做相应的工作。在MCS51单片机片内有一个高增益的反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2,由该放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。根据硬件电路的不同，单片机的时钟连接方式可分为内部时钟方式和外部时钟方式，如图1所示。（a）内部方式时钟电路（b）外接时钟电路内部时钟原理图（就是一个自激振荡电路）在内部方式时钟电路中，必须在XTALl和XTAL2引脚两端跨接石英晶体振荡器和两个微调电容构成振荡电路，通常Cl和C2一般取30pF,晶振的频率取值在1.2MHZ12MHZ之间。对于外接时钟电路，要求XTALl接地，XTAL2脚接外部时钟，对于外部时钟信号并无特殊要求，只要保证一定的脉冲宽度，时钟频率低于12MHZ即可。晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端送入内部时钟电路，它将该振荡信号二分频，产生一个两相时钟信号Pl和P2供单片机使用。时钟信号的周期称为状态时间S,它是振荡周期的2倍，PI信号在每个状态的前半周期有效，在每个状态的后半周期P2信号有效。CPU就是以两相时钟Pl和P2为基本节拍协调单片机各部分有效工作的。在MCS-51单片机片内有一个高增益的反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2,由该放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。根据硬件电路的不同，单片机的时钟连接方式可分为内部时钟方式和外部时钟方式，如下图所示。(a)(b)时钟电路：(a)内部方式时钟电路，(b)外接时钟电路在内部方式时钟电路中，必须在XTALl和XTAL2引脚两端跨接石英晶体振荡器和两个微调电容构成振荡电路，通常Cl和C2一般取30pF,晶振的频率取值在1.2MHZ12MHz之间。对于外接时钟电路，要求XTALl接地，XTAL2脚接外部时钟，对于外部时钟信号并无特殊要求，只要保证一定的脉冲宽度，时钟频率低于12MHZ即可。晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端送入内部时钟电路，它将该振荡信号二分频，产生一个两相时钟信号Pl和P2供单片机使用。时钟信号的周期称为状态时间S,它是振荡周期的2倍，Pl信号在每个状态的前半周期有效，在每个状态的后半周期P2信号有效。CPU就是以两相时钟Pl和P2为基本节拍协调单片机各部分有效工作的。MCS-5l片内有一个高增益反相放大器，其输入端(XTALl)和输出端(XTAL2)用于外接石英晶体和微调电容，构成振荡器，如图所示。电容C2和C3对频率有微调作用，电容容量的选择范围一般为30pF±IOpFo振荡频率的选择范围为l.2-l2MHzo在使用外部时钟时，8051的XTAL2用来输入外时钟信号，而XTALl则接地。P13PXWT1P1.4P3,VT0FDiUK6PXftSM.7P3.7<TOP10P3 CkHXDKlRJ 1SQ上图为时钟电路的原理图。分为最小单片机系统、单片机复位电路、按键电路、数码管位选电路、数码管段选电路、数码管显示电路、蜂鸣器电路、温度采集电路。使用单片机的P2口进行数模的输出，PlA4、Pl5.Pl6与74HCI38连接实现数码管位选，按键电路接入PIA0、PIN、Pl2PH3四个10口，通过程序控制，扫描该四个引脚的信号实现时间的调节。蜂鸣器通过与三极管8550连接，最终接入P1”，时间设定启动使其发声。温度传感器接入P37,将采集到的模拟信号转化为数字信号后传到单片机。ATmega16单片机的时钟电路和输出I/O电路八HrHl-ZTU7XTALVTOSCl ×TAL2OSC2PAQCOMO PA1C0M1 PA2/COM2 PA3/COM3 PM/SEGO PA5/S6G1 PAWSEG2 PA7/SEG3PDortCPlSEG22 PD1NTSG21PtXySEG2O PDySEG19 P(WSEG18 PO9SG17 PDGSGl6 PD7SEGJ5PB0SSPCWT8 P1SCKJPOIT9 P2OSPCNT10 P3SO4WTnpeop>pcro PE VTQPCNTIPC2XCKAWaPCtT2PE3AM1PCNT3 p4usc/SaaaNw PE5>rSDAJPCNT5PEaDOQGNT6PE7QLKOP<A7按键处理设置为：当有没键按下时，时钟正常运行；当按一次Kl,时钟停止走动，按K2对秒进行调整；当Kl按2次时，按K2对分进行调整；当Kl按下3次时，按K2对小时进行调整，当按下4次Kl时，校时完毕，时钟按设定的时间进行正常走时。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。电路图如下：PlO控制调时分秒的哪一位，Pll调时分秒的加，PI2按下显示时间，P13按下显示闹铃，P14按下显示秒表，并且P14还是秒表的暂停和复位开关。
