【導(dǎo)讀】在MCS-51單片機片內(nèi)有一個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)成的振蕩電路和時鐘電路一起構(gòu)成了單片機的時鐘方式。根據(jù)硬件電路的不同，單片機的時鐘連接方式可分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，以下詳細(xì)介紹7種常見51單片機時鐘電路圖。
時鐘電路：(a)內(nèi)部方式時鐘電路，(b)外接時鐘電路
在內(nèi)部方式時鐘電路中，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。對于外接時鐘電路，要求XTAL1接地，XTAL2腳接外部時鐘，對于外部時鐘信號并無特殊要求，只要保證一定的脈沖寬度，時鐘頻率低于12MHz即可。
晶體振蕩器的振蕩信號從XTAL2端送入內(nèi)部時鐘電路，它將該振蕩信號二分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘信號P1和P2供單片機使用。時鐘信號的周期稱為狀態(tài)時間S，它是振蕩周期的2倍，P1信號在每個狀態(tài)的前半周期有效，在每個狀態(tài)的后半周期P2信號有效。CPU就是以兩相時鐘P1和P2為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機各部分有效工作的。
MCS-51片內(nèi)有一個高增益反相放大器，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。
在使用外部時鐘時，8051的XTAL2用來輸入外時鐘信號，而XTAL1則接地。
上圖為時鐘電路的原理圖。分為最小單片機系統(tǒng)、單片機復(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。
使用單片機的P2口進(jìn)行數(shù)模的輸出，P1^4、P1^5、P1^6與74HC138連接實現(xiàn)數(shù)碼管位選，按鍵電路接入P1^0、P1^1、P1^2、P1^3四個IO口，通過程序控制，掃描該四個引腳的信號實現(xiàn)時間的調(diào)節(jié)。蜂鳴器通過與三極管8550連接，最終接入P1^7，時間設(shè)定啟動使其發(fā)聲。溫度傳感器接入P3^7，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后傳到單片機。
ATmega16單片機的時鐘電路和輸出I/O電路：
按鍵處理設(shè)置為：當(dāng)有沒鍵按下時，時鐘正常運行；當(dāng)按一次K1，時鐘停止走動，按K2對秒進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)K1按2次時，按K2對分進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)K1按下3次時，按K2對小時進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)按下4次K1時，校時完畢，時鐘按設(shè)定的時間進(jìn)行正常走時。
當(dāng)按1次K3進(jìn)入鬧鐘設(shè)置界面，時鐘繼續(xù)進(jìn)行走時，按K2對秒進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按2次K3，按K2對分進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按3次K3，按K2對秒進(jìn)行設(shè)置；當(dāng)按下4次K3時，鬧鐘設(shè)置完畢進(jìn)入時鐘顯示界面。電路圖如下：
獨立按鍵電路
單片機利用外部12MHZ晶振構(gòu)成振蕩電路作為時鐘源，時鐘電路的原理如下圖。
P10控制調(diào)時分秒的哪一位，P11調(diào)時分秒的加，P12按下顯示時間，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)。
