多功能數(shù)字鐘設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)（論文）題目：多功能數(shù)字鐘目 錄摘要4關(guān)鍵詞5第一章 緒論51.1 課程設(shè)計(jì)目的及意義51.2課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求51.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)51.2.2 設(shè)計(jì)要求51.3 任務(wù)分析51.3.1 顯示方案51.3.2 復(fù)位方案61.4課題分析71.4.1 晶體振蕩器電路81.4.2 復(fù)位電路81.4.3 顯示驅(qū)動(dòng)電路91.4.4 led動(dòng)態(tài)顯示91.4.5 鍵盤接口電路設(shè)計(jì)10第二章 硬件介紹102.1 單片機(jī)組成112.2 單片機(jī)的發(fā)展史112.3經(jīng)典系列單片機(jī)型號(hào)及其性能表122.4 51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)122.5 at89c51簡介132.5.1簡介132.5.2 at89c51芯片132.

2、5.3 at89c51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)152.6 led顯示器及鍵盤162.6.1 led顯示方式162.6.2 n位led顯示器172.7 鍵盤172.8 蜂鳴器182.9 多功能數(shù)字時(shí)鐘原理圖18第三章 軟件設(shè)計(jì)193.1原理框圖203.2 程序21第四章 制作調(diào)試254.1 制作254.2 調(diào)試254.2.1 硬件調(diào)試254.2.2 軟件調(diào)試25第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)26參 考 文 獻(xiàn)26附錄 元器件清單28多功能數(shù)字鐘摘要 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提

3、高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。鐘表由機(jī)械向數(shù)字的快速發(fā)展給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、定時(shí)啟閉電路、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備，甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，已得到廣泛的使用。數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法有許多種,例如,可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘；也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所

4、需要的外圍電路組成電子鐘；還可以利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有其特點(diǎn)，其中利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，并便于功能的擴(kuò)展。以at89c51為主芯片制作多功能數(shù)字鐘的方案中，時(shí)鐘信號(hào)主要由at89c51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來提供，對(duì)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置和進(jìn)行鬧鈴設(shè)置主要用到單片機(jī)的外部中斷。外部控制電路及顯示電路都用到了他的i/o口，在該次設(shè)計(jì)中，我們主要運(yùn)用at89c51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷源及中斷系統(tǒng)以及at89c51的i/o口的特性,設(shè)計(jì)出的電子鐘采用24小時(shí)制計(jì)時(shí)，其中添加了整點(diǎn)報(bào)時(shí)和鬧鈴提示功能。關(guān)鍵詞： 數(shù)字鐘 at89c52 單片機(jī)第一章 緒論1.1 課程設(shè)計(jì)目的

5、及意義（1）了解at89s52單片機(jī)的基本原理（2）掌握單片機(jī)各端口的作用功能及編程方法（3）掌握子程序的調(diào)用，以及中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用（4）全面融匯單片機(jī)知識(shí)，總結(jié)單片機(jī)的綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)方法（5）練習(xí)定義按鍵，學(xué)會(huì)鍵盤的使用1.2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）數(shù)字鐘具有顯示時(shí)、分、秒功能，時(shí)取二十四進(jìn)制，分秒取六十進(jìn)制（2）具校時(shí)功能，能對(duì)時(shí)、分、秒單獨(dú)校準(zhǔn)（3）具備鬧鐘功能1.2.2 設(shè)計(jì)要求：（1）列出設(shè)計(jì)中，所涉及到的元器件清單以及參數(shù)要求，（2）作出電路原理圖或仿真電路，（3）進(jìn)行裝配調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題，并嘗試解決，（4）總結(jié)課題報(bào)告，設(shè)計(jì)與制作全過程，附上有關(guān)資料和

6、圖紙，總結(jié)心得體會(huì)1.3 任務(wù)分析1.3.1顯示方案該系統(tǒng)要求完成計(jì)時(shí)、基于上述原因，提出兩種方案 方案一：led動(dòng)態(tài)顯示led動(dòng)態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)：用較少的端口，可以擴(kuò)展多位led顯示器。缺點(diǎn)： 過多的占用cpu的時(shí)間。方案二：led靜態(tài)顯示。led靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)：不占用cpu的時(shí)間。缺點(diǎn)：占用過多的輸出端口。如圖1.1 圖1.1綜上所述，由于本設(shè)計(jì)需要用到6個(gè)七段數(shù)碼管，故選擇方案一1.3.2復(fù)位方案 方案一 手動(dòng)復(fù)位電路： 按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。如圖1.2圖 1.2方案二上電復(fù)位在對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)提供電源的瞬間，在rst引腳上保持兩個(gè)連續(xù)機(jī)器周期的高電平 利用了rc

7、充電的原理；如圖1.3圖1.3方案三：上電復(fù)位+手動(dòng)復(fù)位結(jié)合上述兩種方案的如圖1.4 圖1.4綜上所述，我們選擇方案三；它具備了方案一與方案二的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)加電時(shí)復(fù)位與程序運(yùn)行中手動(dòng)復(fù)位，在9引腳上有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位1.4 課題分析數(shù)字鐘其實(shí)就是一個(gè)計(jì)數(shù)電路，一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1hz）進(jìn)行的計(jì)數(shù)電路。時(shí)鐘計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不能夠與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，所以校時(shí)電路必不可少。而標(biāo)準(zhǔn)的1hz時(shí)間信號(hào)必須準(zhǔn)確穩(wěn)定。所以時(shí)鐘通常采用石英晶體振蕩器電路。1.4.1 晶體振蕩器電路 如圖a，晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768z的脈沖，可保證數(shù)字鐘

8、的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。圖a 晶體振蕩電路1.4.2 復(fù)位電路 如圖b圖b 復(fù)位電路本系統(tǒng)采用手動(dòng)復(fù)位+上電復(fù)位電路，主要結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)的，在系統(tǒng)上電的同時(shí)以及在單片機(jī)運(yùn)行過程中，目的及時(shí)處理程序跑偏，以及外界對(duì)程序的干擾，造成顯示結(jié)果有誤等情況，隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位處理，主要在ret引腳上保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，系統(tǒng)復(fù)位，使的程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器sfr全部清零，pc指向0000h；常用的復(fù)位電路如圖b 1.4.3 顯示驅(qū)動(dòng)電路 如圖c圖c 顯示驅(qū)動(dòng)電路本設(shè)計(jì)的顯示采用動(dòng)態(tài)顯示方式需要六位，在下圖僅畫出兩位為代表，由于每位顯示

9、器只有部分時(shí)間點(diǎn)亮，因此看上去亮度有所下降，為了達(dá)到與持續(xù)點(diǎn)亮一樣的亮度效果，必須加大顯示器的驅(qū)動(dòng)電流，采用三極管做為驅(qū)動(dòng)電流（pnp型；型號(hào)：8050）由單片機(jī)p2.0p2.5端口控制著時(shí)分秒顯示，通過軟件每隔500us點(diǎn)亮一次，即p2.0p2.5為低電平時(shí)，方可點(diǎn)亮。1.4.4 led動(dòng)態(tài)顯示如圖d，工作原理：逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器，也就是說在任一時(shí)刻只有1位顯示器在顯示它利用了人眼的視覺殘留效應(yīng)，給人感覺到與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮的效果一樣。一般地，每秒循環(huán)掃描不低于50次，動(dòng)態(tài)顯示：占用資源少，動(dòng)態(tài)控制節(jié)省了驅(qū)動(dòng)芯片的成本，節(jié)省了電。 圖d 動(dòng)態(tài)顯示1.4.5 鍵盤接口電路設(shè)計(jì) 如圖e圖

10、e本設(shè)計(jì)采用的鍵盤接口是獨(dú)立式，是要實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的校驗(yàn)與時(shí)間的調(diào)整s2校秒按鍵， s3校分按鍵，s4校時(shí)按鍵第二章 硬件介紹2.1 單片機(jī)組成單片機(jī)是把中央處理器(cpu)、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和i/o端口電路等一些計(jì)算機(jī)的主要功能部件集成在一塊電路芯片上的微型計(jì)算機(jī),單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖f所示。圖f單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2 單片機(jī)的發(fā)展史單片機(jī)從出現(xiàn)至今,經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。（1）低性能單片機(jī)階段：以 intel公司的mcs48單片機(jī)為代表，采用了單片機(jī)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部資源包含8位cpu、定時(shí)/計(jì)數(shù)器。并行i/o端口。ram和rom等，主要用于工業(yè)領(lǐng)域。（2）高性能單片機(jī)階段:intel公司的mcs51單片

11、機(jī)為代表，單片機(jī)帶有串行口、位處理功能和16位地址線，尋址范圍達(dá)到64kb，具有豐富的指令系統(tǒng)和完善的總線結(jié)構(gòu)，功能單元的sfr（特殊功能寄存器）集中管理，應(yīng)用范圍涉及到各個(gè)領(lǐng)域，并得到一斷改進(jìn)和發(fā)展。(3)16位單片機(jī)階段:以及intel公司的mcs51單片機(jī)為代表，內(nèi)部集成了測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc）、程序運(yùn)行監(jiān)視器（wdt）、脈寬調(diào)制器（pwm）和高速i/o端口等，各項(xiàng)性能均有較大提高。由于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在簡單系統(tǒng)中應(yīng)用較少。（4）全面發(fā)展階段：如今單片機(jī)已成為各控制領(lǐng)域中普遍采用的智能化控制工具，小到玩具。家電行業(yè)，大到車載、艦船電子系統(tǒng)，遍及計(jì)量測試、工業(yè)過程控制、機(jī)械電子、金融

12、電子、商業(yè)電子、辦工自動(dòng)化、軍事領(lǐng)域、工業(yè)機(jī)器人和航空航天領(lǐng)域。從高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力和多機(jī)通信能力通用型單片機(jī)，到小型廉價(jià)型、外圍系統(tǒng)集成的專用型單片機(jī)，單片機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了百花齊放的時(shí)代，為用戶的選擇提供了空間。2.3 經(jīng)典系列單片機(jī)型號(hào)及其性能表型號(hào)cpuromram定時(shí)器/計(jì)數(shù)器i/o口中斷源 80518031ah8位無128b2*16位3258051ah8位4kb128b2*16位3258051bh8位4kb128b2*16位3258751ah8位4kb eprom128b2*16位3258751bh8位4kb eprom128b2*16位3252.4 51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)

13、部結(jié)構(gòu)如圖g所示：圖g 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(1)中央處理器（cpu）中央處理器是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制功能，mcs51的cpu能處理8位二進(jìn)制數(shù)或代碼。(2)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部ram）mcs51單片機(jī)中共有256個(gè)ram單元供用戶使用（后128單元被專用寄存器占用），用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)，簡稱內(nèi)部ram。(3)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部rom） mcs51單片機(jī)中共有容量為4kb的rom，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格，簡稱內(nèi)部rom。(4)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器mcs51單片機(jī)中共有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以定時(shí)或計(jì)數(shù)的結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。(5)并行i/o口mcs51單片機(jī)

14、共有4個(gè)8位的i/o口（p0、p1、p2和p3），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。(6)串行口 mcs51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行口，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。(7)中斷控制系統(tǒng)mcs51單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng)，有5個(gè)中斷源（外部中斷兩個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)），全部中斷分為高級(jí)和低級(jí)兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別。(8)時(shí)鐘電路mcs51單片機(jī)內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，系統(tǒng)的晶振頻率一般為6mhz或12mhz。2.5 at89c51簡介2.5.1 簡介at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能cmos 8位

15、微處理器。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡版本。at89c單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。2.5.2 at89c51芯片圖如下圖h圖hvcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫

16、1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作

17、為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特

18、殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周

19、期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)

20、部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性:xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2.5.3 at89c51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖i所示

21、:圖i at89c51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如上圖，at89c51單片機(jī)主要由下面幾個(gè)部分組成：1個(gè)8位中央處理單元（cpu）、片內(nèi)falsh 存儲(chǔ)器、片內(nèi)ram。4個(gè)8位的雙向可尋址i/o端口、1個(gè)全雙工uart（通用異步接收發(fā)送器）的串行接口、2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、多個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。（4）at89c51單片機(jī)的存儲(chǔ)器組織在物理結(jié)構(gòu)上，所有的atmel flash單片機(jī)與mcs51單片機(jī)一樣，都將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為不同的存儲(chǔ)空間。at89c51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為不同的邏輯空間，使得可用8位地址來訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,可提高8位cpu的

22、存儲(chǔ)處理速度.也可通過數(shù)據(jù)指針寄存器(dptr)來產(chǎn)生16位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址. 程序存儲(chǔ)器為flash存儲(chǔ)器,在實(shí)際應(yīng)用中,是當(dāng)作rom來使用的,即只可讀不可寫,主要用于存放編好的程序和表格常數(shù).at89c51單片機(jī)可尋址的程序存儲(chǔ)器總空間為64kb(0000hffffh)。外部程序存儲(chǔ)器的讀選通脈沖為psen（程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)）。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間：一個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間和一個(gè)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間可達(dá)64kb（0000hffffh）。訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，cpu發(fā)出讀rd和寫wr信號(hào)。如果將rd和psen兩個(gè)信號(hào)加到一個(gè)與門的輸入端，然后

23、用與門的輸出作為外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通脈沖。這樣就可以將外部程序存儲(chǔ)器空間和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間合并在一起。2.6 led顯示器及鍵盤2.6.1 led顯示方式有共陰極和共陽極兩種。在本實(shí)驗(yàn)中采用共陽極數(shù)碼管。 （1）字形碼表的產(chǎn)生以共陽極為例，led七段數(shù)碼管的每一段接高電平時(shí)亮，不同的組合可以顯示不同的數(shù)字，有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。具體的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：af b g e c d 0gfedcba10000001gfedcba11110012gfedcba01001003gfedcba01100004gfedcba00110015gfedcba00100106gfedcba00000107gfed

24、cba11110008gfedcba00000009gfedcba0010000（2）顯示方式： 靜態(tài)顯示 在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字段控制線是獨(dú)立的。當(dāng)顯示某一字時(shí)，該位的各字段線和字位線的電平不變，也就是各字段的亮滅狀態(tài)不變。靜態(tài)顯示方式下led顯示器的電路連接方法是：每位led的字位控制線門共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)連在一起，接地或接 5v；由于顯示的是整數(shù)，所以小數(shù)點(diǎn)那位可以不接，所以其字段控制線 （ag）分別接到一個(gè)7位口。動(dòng)態(tài)顯示 1)利用人眼的視覺暫留效應(yīng),通過位選分時(shí)顯示不同的數(shù)碼管，這樣可以看到正常的顯示。調(diào)用延時(shí)子程序循環(huán)顯示各路水壓值， 使能清楚的看到八路水壓的大小。2）

25、本實(shí)驗(yàn)采用共陰極數(shù)碼管，動(dòng)態(tài)循環(huán)顯示各路水壓值，并在設(shè)置上下限時(shí)顯示上下限的大小。顯示數(shù)碼與共陽極斷碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 940h 79h24h 30h 19h 12h 02h 78h 00h 10h靜態(tài)顯示占的的io資源多，動(dòng)態(tài)顯示可以節(jié)省io口，本實(shí)驗(yàn)采用動(dòng)態(tài)顯示。led顯示器的字段碼（七段碼）顯示字符共陰極字段碼共陽極字段碼顯示字符共陰極字段碼共陽極字段碼03fhc0ha77h88h106hf9hb7ch83h25bha4hc39hc6h34fhb0hd5eha1h466h99he79h86h56dh92hf71h8eh67dh82hp73h8ch707hf

26、8h熄滅00hffh87fh80h96fh90h2.6.2 n位led顯示器：實(shí)際用的led顯示器通常有多位led顯示器組成，多位led的控制包括字段控制（顯示什么字符）和字位控制動(dòng)（哪一位或哪幾位亮）。n位led顯示器包括8*n根字段控制線和n根字位控制線。由led顯示原理可知，要使n位led顯示器的某一位顯示出某個(gè)字符，必須要將此字符轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的字段碼，同時(shí)進(jìn)行字位的選擇和控制，這些是通過一定的接口來實(shí)現(xiàn)。n位led顯示器的接口形式與字段、字位控制線的譯碼以及l(fā)ed顯示方式有關(guān)。字段、字位控制線的譯碼方式分為軟件譯碼和硬件譯碼兩種，led顯示方式分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示之分。2.7 鍵盤鍵盤

27、是計(jì)算機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶。按其結(jié)構(gòu)形式，鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤，前者用軟件方法產(chǎn)生鍵碼，而后者用硬件方法產(chǎn)生鍵碼。本設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式鍵盤。單片機(jī)中使用的都是非編碼鍵盤。非編碼鍵盤具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。按鍵構(gòu)成矩形，行列的交點(diǎn)都對(duì)應(yīng)相應(yīng)按鍵。而鍵，即是一機(jī)械開關(guān)，當(dāng)鍵被按下，其所在行與列將會(huì)被接通。而非編碼鍵的接口技術(shù)的關(guān)鍵問題就是如何確定被按鍵的行列位置，并憑此產(chǎn)生鍵碼，也就是鍵碼識(shí)別。當(dāng)檢測到有鍵被按下之后，隨即就要進(jìn)行去抖動(dòng)處理。由于按鍵是機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，機(jī)械觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等因素，在觸點(diǎn)閉合及斷開的瞬間，會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)。鍵盤上為了防止按鍵時(shí)抖動(dòng)

28、造成錯(cuò)誤按鍵信號(hào)，都要進(jìn)行去抖。為了保證鍵識(shí)別的準(zhǔn)確性，在電壓信號(hào)抖動(dòng)的情況下不能進(jìn)行狀態(tài)輸入。去抖動(dòng)有硬件和軟件兩種子方法。硬件方法就是加去抖動(dòng)電路，從根本上避免抖動(dòng)的產(chǎn)生；軟件方法則是采用時(shí)間延遲以躲過抖動(dòng)，待信號(hào)穩(wěn)定之后再進(jìn)行鍵掃描。一般采用軟件延時(shí)方法時(shí)大約需延時(shí)1020ms后，再進(jìn)行鍵掃描。2.8 蜂鳴器（1）蜂鳴器的作用 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。（2）蜂鳴器的分類 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。（3）蜂鳴器的電路圖形符號(hào) 蜂鳴器在

29、電路中用字母“h”或“ha”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“fm”、“l(fā)b”、“jd”等）表示。蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理1壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515v直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5khz的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。2電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生

30、的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。2.9 多功能數(shù)字時(shí)鐘原理圖原理圖如下，如其電路所示：（1）核心部件采用的是at89c51單片機(jī)；（2）最小系統(tǒng)有復(fù)位電路和振蕩電路組成；（3）控制電路，主要用三個(gè)開關(guān)組成用于時(shí)間的校驗(yàn)；（4）顯示電路，6個(gè)七段數(shù)碼管組成第三章 軟件設(shè)計(jì)3.1 原理框圖：中斷處理程序秒寄存器與60比較分寄存器與60比較時(shí)寄存器加1分寄存器清零判斷是否為1sreti秒寄存器加1不等y相等秒寄存器清零分寄存器加1相等時(shí)寄存器與60比較相等分寄存器清零不等不等通過對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)了解到單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)

31、計(jì)是研制過程中最關(guān)鍵的一項(xiàng)工作。沒有軟件，就無法實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制。 開始初始化調(diào)用顯示程序校驗(yàn)程序查詢 框圖所示：主程序?yàn)槌跏蓟?，調(diào)用顯示程序，校驗(yàn)程序循環(huán)往復(fù)的執(zhí)行，中斷處理程序：每隔10ms執(zhí)行一次中斷處理程序，并判斷是否為一秒，若為一秒，相應(yīng)的秒分時(shí)做相應(yīng)的處理。顯示程序：根據(jù)時(shí)分秒寄存器的值變化進(jìn)行查表顯示，且為動(dòng)態(tài)顯示。整點(diǎn)報(bào)時(shí)程序：插在頻率為1khz時(shí)的程序位置，在時(shí)間59分59秒持續(xù)1s。鬧鈴程序：分別為1khz和500hz。3.2 程序 1、程序功能的介紹：整點(diǎn)報(bào)時(shí)，實(shí)現(xiàn)4低一高在59分59秒時(shí)，輸出1000hz信號(hào)，音像持續(xù)1秒，在1000hz音像結(jié)束時(shí)刻為整點(diǎn)，程序如下：m

32、ov r4,2bh ;分寄存器的數(shù)值送給r4mov r2,2ch ;秒寄存器的數(shù)值送給r2 cjne r4,#59,naol ;判斷是否是59分，是的，則順序執(zhí)行，否則跳naol cjne r2,#59,naol ;判斷是否是59秒，是，則順序執(zhí)行，否則跳naol cpl p2.7 ;輸出頻率信號(hào)naol:nop ;回原程序2、鬧鈴程序（6 00）采用方波，周期為600ms，占空比為50,響鈴時(shí)間為60s mov r4,2bh ;分寄存器的數(shù)值送給r4mov r2,2ch ;秒寄存器的數(shù)值送給r2mov r1,2ah;時(shí)寄存器的數(shù)值送給r1 cjne r3,#30,naol1 ;300ms執(zhí)行

33、一次 cjne r1,#6,naol1 ;6:00響鈴，時(shí)間為60s cjne r4,#00h,naol1 cpl p2.7naol1:nop3、源程序： org 0000h ;程序從0000h開始執(zhí)行 ljmp main ;長跳轉(zhuǎn) main org 000bh ;定時(shí)t0中斷入口地址 ljmp tt0 ;長跳轉(zhuǎn) tt0 org 0030h ;初始化程序從0030h執(zhí)行main:mov dptr,#dat ;表頭地址送dptr mov 20h,#00h ;中斷計(jì)數(shù)器清0 mov sp,#2fh ;入棧地址 mov tmod,#01h;定時(shí)01方式 mov th0,#0d8h;10ms mov

34、tl0,#0efh setb ea;開總中斷 setb et0;開定時(shí)t0 mov 2ah,#00h ;時(shí) mov 2bh,#00h ;分 mov 2ch,#00h;秒 setb tr0;開定時(shí)t0中斷 mov r3,#100 ; 中斷100次=1sloop: lcall ris ;跳到顯示處理程序 mov r1,2ah ;時(shí)寄存器的內(nèi)容賦給r1寄存器 ; mov r4,2bh ;分寄存器的內(nèi)容賦給r4寄存器mov r2,2ch ;秒寄存器的內(nèi)容賦給r2寄存器loop1:jb p1.0,next2 ;判斷秒校時(shí)按鈕是否按下， acall delay ;消斗處理10ms jb p1.0,next

35、2 ;再次判斷秒校時(shí)按鈕是否按下 next1: jnb p1.0,next1 ;等待按鈕彈起 mov a,2ch ;秒加一 add a,#01 mov 2ch,a cjne a,#60,next2 ;判斷秒是否滿60 mov 2ch,#00h ;相等則秒寄存器清零 next2: jb p1.3,next4 ;判斷分校時(shí)按鈕是否按下 acall delay ;消斗處理10msjb p1.3,next4 ;再次判斷分校時(shí)按鈕是否按下 next3: jnb p1.3,next3 ;等待按鈕彈起 mov a,2bh ;分加一 add a,#01 mov 2bh,a cjne a,#60,next4 ;

36、判斷分是否滿60 mov 2bh,#00h ;相等則分寄存器清零 next4: jb p1.6,loop ;判斷時(shí)校時(shí)按鈕是否按下 acall delay ;消斗處理10ms jb p1.6,loop ;再次判斷時(shí)校時(shí)按鈕是否按下next5: jnb p1.6,next5 ;等待按鈕彈起 mov a, 2ah ;時(shí)加一 add a,#01h mov 2ah,a cjne a,#24,loop ;判斷時(shí)是否滿24 mov 2ah,#00h ;相等則時(shí)寄存器清零ajmp looptt0:mov th0,#0d8h ;中斷程序mov tl0,#0efh ;重新賦值 djnz r3,ttt ;一秒的判

37、斷 mov r3,#100 mov a,2ch ;修改時(shí)間存儲(chǔ)單元 add a,#1 ;以下都是相應(yīng)時(shí)分秒的修改 mov 2ch,a cjne a,#60,ttt mov 2ch,#00h mov a,2bh add a,#1 mov 2bh,a cjne a,#60,ttt mov 2bh,#00 mov a,2ah add a, #1 mov 2ah,a cjne a,#24,tttmov 2ah,#00ttt : cjne r3,#30,naol1cjne r1,#6,naol1 cjne r4,#00h,naol1 cpl p2.7naol1:nop reti ris:mov dptr

38、,#tab ;時(shí)間顯示程序 mov a,2ah ;采用除法 mov b,#0ahdiv abmov r6,#250 ;等待時(shí)間mov dptr,#tab ;查表movc a,a+dptrmov p0,a ;顯示setb p2.0ds1:djnz r6,ds1 clr p2.0mov r6,#250mov a,bmovc a,a+dptrmov p0,asetb p2.1ds2:djnz r6,ds2 clr p2.1 mov a,2bh mov b,#0ahdiv abmov r6,#250mov dptr,#tabmovc a,a+dptrmov p0,asetb p2.2ds3:djnz

39、r6,ds3 clr p2.2 mov a,bmov r6,#250movc a,a+dptrmov p0,asetb p2.3ds4:djnz r6,ds4clr p2.3 mov a,2ch mov b,#0ah div ab mov r6,#250mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov p0,a setb p2.4ds5:djnz r6,ds5 clr p2.4 mov a,bmov r6,#250movc a,a+dptrmov p0,asetb p2.5ds6:djnz r6,ds6clr p2.5 rettab:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,

40、99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h ;數(shù)字表delay:mov r6,#20;消抖的延時(shí)程序10ms d1:mov r7,#250 djnz r7,$ djnz r6,d1 ret end（1）主程序從本設(shè)計(jì)的主程序流程圖中可以看出，當(dāng)按下復(fù)位開關(guān)時(shí)，顯示單元開始清零，將t0、t1設(shè)為16位計(jì)數(shù)器模式。此時(shí)允許t0中斷，然后調(diào)用子程序。（2）顯示子程序顯示部分是整個(gè)電子時(shí)鐘最為重要的部分，它分為時(shí)間的顯示和溫度的顯示兩部分，共需要8位led顯示器。采用動(dòng)態(tài)顯示方式，所謂動(dòng)態(tài)顯示方式是時(shí)間數(shù)字在led上一個(gè)一個(gè)逐個(gè)顯示，它是通過位選端控制在哪個(gè)led上顯示數(shù)字，由于這些le

41、d數(shù)字顯示之間的時(shí)間非常的短，使的人眼看來它們是一起顯示時(shí)間數(shù)字的，并且動(dòng)態(tài)顯示方式所用的接口少，節(jié)省了cpu的管腳。由于端口的問題以及動(dòng)態(tài)顯示方式的優(yōu)越性，在此設(shè)計(jì)的連接方式上采用共陰級(jí)接法。顯示器led有段選和位選兩個(gè)端口，首先說段選端，它由led八個(gè)端口構(gòu)成，通過對(duì)這八個(gè)端口輸入的不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)使得它的時(shí)間（或溫度）顯示也不同，從而可以得到我們所要的時(shí)間顯示和溫度。但對(duì)于二十個(gè)管腳的at89c2051來說，led八個(gè)段選管腳太多，于是我選用74ls164芯片來擴(kuò)展主芯片的管腳，74ls164是數(shù)據(jù)移位寄存器，還選用了74ls244作為數(shù)據(jù)緩存器。數(shù)碼管的顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元70h7

42、5h中，其中70h71h存放秒數(shù)據(jù)，72h73h存放分?jǐn)?shù)據(jù)，74h75h存放分?jǐn)?shù)據(jù)每一地址單元內(nèi)均為十進(jìn)制bcd碼。由于采用軟件動(dòng)態(tài)掃描數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進(jìn)制bcd碼數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)碼段存放在rom表中。顯示時(shí)，先取出70h75h某一地址中的數(shù)據(jù)，然后查對(duì)應(yīng)的顯示碼段從p1口輸出。p3口將對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管選中供電，這樣就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。（3）定時(shí)器t0中斷服務(wù)程序 這是本次時(shí)鐘設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，也是重中之重。定時(shí)器t0的作用是用來進(jìn)行時(shí)間計(jì)時(shí)。定時(shí)溢出中斷周期設(shè)為50ms，中斷累計(jì)達(dá)20次，即一秒鐘時(shí)對(duì)秒計(jì)時(shí)單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行加1操作。在執(zhí)行t0中斷服務(wù)程序時(shí)采用了bc3. 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的使用和參

43、數(shù)的計(jì)算第四章 制作與調(diào)試4.1 制作：1.電路板設(shè)計(jì)成矩形，為了使時(shí)鐘板元件美觀，將元件與電路板長邊平行；2.元器件之間的引線距離盡量縮短，提高時(shí)鐘電路運(yùn)行可靠性，避免電路板上的導(dǎo)線、元件交叉焊接，設(shè)法減小電容分布以及相互電磁干擾；3.將核心元件居中放置，其他元件環(huán)繞在外圍分布；4.焊接中，認(rèn)準(zhǔn)元件參數(shù)，確定其符合設(shè)計(jì)要求，避免錯(cuò)焊，漏焊，虛焊等錯(cuò)誤5.各個(gè)未需使用的門電路需要進(jìn)行接電源端或接地端，使用正確方法進(jìn)行各類邏輯門組合轉(zhuǎn)換；6.焊接過程中務(wù)必小心，防止焊接過程中損壞元件。焊接時(shí)速度要快，電烙鐵不可長時(shí)間停留在電路板和元件的焊腳上。特別是晶振、發(fā)光二極管、電解電容、9041三極管等元件，時(shí)間過長容易導(dǎo)致元器件損壞7.根據(jù)設(shè)計(jì)要求：（1）數(shù)字鐘的時(shí)、分、秒顯示功能；（2）校時(shí)功能；（3）鬧鐘功能，做出程序框圖，根據(jù)框圖編程。4.2 調(diào)試：數(shù)字鐘調(diào)試包括硬件調(diào)試與軟件調(diào)試，軟件調(diào)試中能夠發(fā)現(xiàn)諸多硬件故障，結(jié)合軟件與硬件調(diào)試，能夠更好發(fā)現(xiàn)解決問題4.2.1 硬件調(diào)試（1）脫機(jī)調(diào)試：脫機(jī)調(diào)試是在加電前，先用萬用表等工具，根據(jù)圖紙仔細(xì)核對(duì)樣機(jī)線路是否正確