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，如下圖所示。

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(wú)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。

　　02

　　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(lái)輸入外時(shí)鐘信號(hào)，而 XTAL1 則接地。

　　03

　　上圖為時(shí)鐘電路的原理圖。分為   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) I\O 口，通過(guò)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(guò)與三極管 8550 連接，   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)。

　　04

　　ATmega16 單片機(jī)的時(shí)鐘電路和輸出 I/O 電路：

　　05

　　按鍵處理設(shè)置為：當(dāng)有沒(méi)鍵按下時(shí)，時(shí)鐘正常運(yùn)行；當(dāng)按    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

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　　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。

　　07

　　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(kāi)關(guān)。

　　在單片機(jī) C 語(yǔ)言編程中，模塊化利用 C 語(yǔ)言的可移植性讓編程變得便利，因而非常重要。