【正文】 數(shù)字電路技術(shù)而且需要模擬電路技術(shù)和單片機技術(shù)，增加數(shù)字鐘的功能。利用軟件編程盡量做到硬件電路簡單穩(wěn)定，減小電磁干擾和其他環(huán)境干擾 ,減小因元器件精度不夠引起的誤差，但是數(shù) 字鐘還是可以改進和提高如選用更精密的元器件。但與機械式時鐘相比已經(jīng)具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用數(shù)字鐘 通過 數(shù)字電路實現(xiàn)時 ,分 ,秒 ,字顯示的計時裝置 ,廣泛用于個人家庭 ,車站 , 碼頭辦公室等公共場所 ,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?,由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用 ,使得數(shù)字鐘的精度 ,遠遠超過老式鐘表 , 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動 起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。 2 2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 本次設(shè)計時鐘電路，使用了 AT89C51單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單且省去了很多復(fù)雜的線路，使得電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調(diào)整時鐘的時、分、秒，用蜂鳴器來進行定時提醒，同時使用 C 語言程序來控制整個時鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過四個模塊：鍵盤、芯片、蜂鳴器、顯示屏即可滿足設(shè)計要求。 系統(tǒng)功能實現(xiàn)總體設(shè)計思路 本系統(tǒng)可模擬電子時鐘，實現(xiàn)時鐘，秒表，校時功能，主從 CPU數(shù)據(jù)處理、鍵盤控制與數(shù)據(jù)顯示。主控系統(tǒng)能響應(yīng)按鍵，并對其進行相應(yīng)的處理，再把其對應(yīng)的結(jié)果數(shù)據(jù)在液晶屏幕 LED上顯示 。 方案選擇 10ms 循環(huán)掃描，同時完成計數(shù)功能，并經(jīng)過多次中斷產(chǎn)生“秒”信號。 ，分，秒加一，減一功能。 ： 圖 總體框圖 鬧鈴電路 數(shù)碼管顯示 鍵盤控制區(qū) AT89C51芯片 3 3 硬件設(shè)計 AT89C51 簡介 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 AT89C51 單片機內(nèi)部主要有以下部件： 8031CPU、振蕩電路、總線控制部件、中斷控制部件、片內(nèi) Flash存儲器、并行 I/O接口、定時器和串行 I/O接口。 AT89C51是 89系列單片機的標(biāo)準型，它是與 MSC51系列單片機兼容的 [1]。在內(nèi)部含有4KB或 8KB可重復(fù)編程的 Flash存儲器，可進行 1000次擦寫操作。全靜態(tài)工作為 024MHZ，有 3 級程序緩存器，內(nèi)部含有 128256 字節(jié)的 RAM，有 32 條可編程 I/O 口線， 23 個 16位定時 /計數(shù)器， 68個中斷源，通用的串行接口，低電壓空閑及電源下降方式。 AT89C51 單片機內(nèi)部 CPU、 4KB 的 FPEROM， 128 的 RAM，兩個 16 位的定時 /計數(shù)器 T0和 T1， 4個 8位的 I/O端 P0、 P P P3等組成。單片微機內(nèi)部最核心的部分是 CPU。 CPU主要功能是產(chǎn)生各種控制信號，控制存儲器、輸入 /輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算數(shù)運算、邏輯運算以及操作處理等， CPU 按其功能可分為運算器和控制器兩部分。控制器由程序計數(shù)器 PC、指令存儲器、實時控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對來自存儲器中的指令進行譯碼，通過實時控制電路在限定的時間發(fā)出各種操作所需要的內(nèi)部和外部的控制信號， 使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令規(guī)定的操作。運算器由算術(shù)邏輯器部件 ALU、累加器 ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW， BCD碼運算調(diào)整電路等組成。如圖 。 4 圖 AT89C51 主要性能參數(shù) AT89C51 與 MCS51 控制系 列產(chǎn)品兼容，片內(nèi)有 4K 可在線重復(fù)編程閃速電擦除存儲器（ Flash Memory),存儲器可循環(huán)寫入 /擦除 1000次；存儲器數(shù)據(jù)保存時間可達 10年；工作電壓范圍寬： Vcc可由 6V；全靜態(tài)工作可由 0HZ到 16MHZ；中繼結(jié)構(gòu)具有 3級所存保護； 128*8位內(nèi)部 RAM； 32條可編程 I/O線；兩個 16位定時器 /計數(shù)器；中斷結(jié)構(gòu)具有 5個中斷源和 2個中斷優(yōu)先級；可編程全雙工串行通信；空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存儲存內(nèi)容 [3]。 AT89C51 單片機的功能特性概述 AT89C51 提供以下標(biāo)準功能： 8k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個I/O 口線， 3 個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時鐘電路。同時， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位 [9]。 5 － 51單片機的中斷系統(tǒng) [10] （ 1）中斷源 MCS－ 51 單片機是一個多中斷源 的單片機，有五個中斷源：外部中斷 0、定時器 0中斷、外部中斷 定時器 1 中斷和 串行接收或發(fā)送中斷。 各中斷源的中斷處理程序入口地址如下表 所示： 中斷源 入口地址 外部中斷 0 0003H 定時器 0 000BH 外部中斷 1 0013H 定時器 1 001BH 串行口 0023H 表 中斷向量表 （ 2）中斷控制 1． 中斷的開放或禁止是由中斷允許寄存器 IE 控制的。 IE 的格式如表 ： EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0 表 格式 1) EA－中斷總允許位。 EA＝ 1，開 放總中斷，而各個中斷源的中斷請求是允許還是禁止，分別由各自的中斷允許位確定； EA=0，禁止一切中斷。 2) ES－串行口中斷允許位。 3) ET1 和 ET0 分別是定時器 T1 和 T0 的中斷允許位。 4) EX1 和 EX0 分別是外部中斷 1（ INT1）和外部中斷 0（ INT0）的中斷允許位。 以上五個中斷允許位的意義是： 0 為禁止中斷 ,1 為允許中斷。 2． 中斷源優(yōu)先級控制－中斷優(yōu)先級寄存器 IP。 6 MCS－ 51 單片機有高、低兩個中斷優(yōu)先級， 5 個中斷源可由程序設(shè)置為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷，實現(xiàn)二級中斷嵌套。一個正在執(zhí)行的低優(yōu)先級中斷源的中斷 服務(wù)程序，能被高優(yōu)先級中斷源所中斷，但不能被同級別的另一個中斷源所中斷。 MCS－ 51 單片機的 5 個中斷源的優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 的相應(yīng)位設(shè)定。 IP 格式如表 ： / / / PS PT1 PX1 PT0 PX0 表 IP 格式 1) PS 是串行口的中斷優(yōu)先級控制位。 2) PT1 和 PT0 分別是定時器 T1 和 T0 的中斷優(yōu)先級控制位。 3) PX1 和 PX0 分別是外部中斷 INT1 和 INT0 的中斷優(yōu)先級控制位。 中斷優(yōu)先級控制位的意義是： 0 為設(shè)定為低優(yōu)先級中斷源； 1 為設(shè)定為高優(yōu)先級中斷。 如果同優(yōu)先級的多個中斷請求同時出現(xiàn) 時，則按 MCS－ 51 單片機的 CPU 查詢次序確定那個中斷請求被響應(yīng)，其查詢次序為： IE0、 TF0、 IE TF RI 或 TI。 － 51的定時系統(tǒng) 在控制系統(tǒng)中，常常要求有一些實時時鐘以實現(xiàn)定時或延時控制，如定時中斷、定時檢測、定時掃描等等，也往往要求有計數(shù)器能對外部事件計數(shù)。 MCS－ 51 單片機有 2個定時器，稱為定時器 0（ T0）和定時器 1（ T1）。 (1)定時器的結(jié)構(gòu) MCS－ 51 單片機的定時器由計數(shù)器 0、計數(shù)器 方式控制寄存器和定時器控制寄存器組成。計數(shù)器 0 和計數(shù)器 1 分別由 8 位計數(shù)器 TH0、 TL0 和 TH1 和 TL1 構(gòu)成。 TH0、TL0、 TH TL1 是不能位尋址的特殊功能寄存器，通過對 TH0、 TL0、 TH TL1 的初始化編程來控制 T0 和 T1 的計數(shù)初值 [4]。 MCS－ 51 單片機的兩個計數(shù)器 TH0、 TL0 和 TH TL1 可以構(gòu)成 16位的計數(shù)器、 13位的計數(shù)器和 8 位的計數(shù)器。計數(shù)器是定時器 T0 和 T1 的核心，它可以對引線 T0 和 T1來的外部事件計數(shù)；也可以對單片機的機器周期計數(shù)。一個機器周期等于 12 個振蕩脈沖周期，因此計數(shù)頻率為振蕩頻率的 1/12。這樣，不但可以根據(jù)計