原标题：51单片机的时钟电路设计方案

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　　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。

　　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XTAL1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C1和C2一般取30pF，晶振的频率取值在1.2MHz~12MHz之间。对于外接时钟电路，要求XTAL1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P1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，P1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P1和P2为基本节拍协调单片机各部分有效工作的。

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　　MCS-51片内有一个高增益反相放大器，其输入端(XTAL1)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士10pF。振荡频率的选择范围为1.2～12MHz。

　　在使用外部时钟时，8051的XTAL2用来输入外时钟信号，而XTAL1则接地。

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　　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，P1^4、P1^5、P1^6与74HC138连接实现数码管位选，按键电路接入P1^0、P1^1、P1^2、P1^3四个IO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P1^7，时间设定启动使其发声。温度传感器接入P3^7，将采集到的模拟信号转化为数字信号后传到单片机。

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　　ATmega16单片机的时钟电路和输出I/O电路：

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　　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。

　　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：

　　独立按键电路

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　　单片机利用外部12MHZ晶振构成振荡电路作为时钟源，时钟电路的原理如下图。

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　　P10控制调时分秒的哪一位，P11调时分秒的加，P12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。

　　MCS-51单片机

　　MCS-51单片机是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了许多品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。

　　MCS-51单片机是一种集成的电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

　　分类

　　1、根据单片机内部程序存储器的配置不同

　　(1)无ROM(ROMless)型：8031、80C31、8032、80C32

　　(2)带MaskROM(掩模ROM)型：8051、80C51、8052、80C52

　　(3)带EPROM型：8751、87C51、8752

　　(4)带E²PROM型：8951、89C51、8952、89C52

　　2、根据单片机内部存储器的容量配置不同

　　(1)51子系列：芯片型号的最末位数字以1作为标志，是基本型产品 。

　　(2)52子系列：芯片型号的最末位数字以2作为标志，是增强型产品。

　　3、根据芯片的半导体制造工艺不同

　　(1)HMOS工艺型：芯片型号中无C的产品

　　(2)CHMOS工艺型：芯片型号中有C的产品

　　信号引脚

　　(1)DIP：40引脚双列直插封装 (dual-in-line package)

　　DIP：40引脚双列直插封装 (dual-in-line package)

　　DIP：40引脚双列直插封装 (dual-in-line package)

　　(2)QFP：40引脚四侧引脚扁平封装(quad flat package)

　　QFP：40引脚四侧引脚扁平封装(quad flat package)

　　QFP：40引脚四侧引脚扁平封装(quad flat package)

　　(3)PLCC： 44引脚方形封装带引线的塑料芯片载体(plastics leaded chip carrier)

　　PLCC：44引脚方形封装带引线的塑料芯片载体

　　PLCC：44引脚方形封装带引线的塑料芯片载体

　　MCS-51单片机的内核：8051CPU，CPU的内部集成有运算器和控制器，运算器完成运算操作(包括数据运算、逻辑运算等)，控制器完成取指令、对指令译码以及执行指令。

　　MCS-51单片机的片内资源：中央处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)、定时/计数器(ROM)、并行输入输出(I/O)口、全双工串行口、中断系统、时钟电路。

　　中央处理器(CPU)：是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

　　数据存储器(RAM)：8051内部有128字节数据存储器(RAM)和21个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器有专门的用途，通常用于存放控制指令数据，不能用作用户数据的存放，用户能使用的RAM只有128个字节，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

　　程序存储器(ROM)：8051共有4K字节程序存储器(ROM)，用于存放用户程序和数据表格。

　　定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数，当定时/计数器产生溢出时，可用中断方式控制程序转向。

　　并行输入输出(I/O)口：8051共有4个8位的并行I/O口(P0、P1、P2、P3)，用于对外部数据的传输。

　　全双工串行口：8051内置一个全双工异步串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

　　中断系统：8051具备较完善的中断功能，有五个中断源(两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断)，可基本满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

　　时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的时序脉冲，但需外接晶体振荡器和振荡电容。