【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(jī)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(jiǎn)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(jìn)和提高如選用更精密的元器件。但與機(jī)械式時(shí)鐘相比已經(jīng)具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)時(shí) ,分 ,秒 ,字顯示的計(jì)時(shí)裝置 ,廣泛用于個(gè)人家庭 ,車站 , 碼頭辦公室等公共場(chǎng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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?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、自動(dòng) 起閉路燈、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?，F(xiàn)實(shí)的意義。 2 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 本次設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，使用了 AT89C51單片機(jī)芯片控制電路，單片機(jī)控制電路簡(jiǎn)單且省去了很多復(fù)雜的線路，使得電路簡(jiǎn)明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調(diào)整時(shí)鐘的時(shí)、分、秒，用蜂鳴器來進(jìn)行定時(shí)提醒，同時(shí)使用 C 語言程序來控制整個(gè)時(shí)鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過四個(gè)模塊：鍵盤、芯片、蜂鳴器、顯示屏即可滿足設(shè)計(jì)要求。 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)思路 本系統(tǒng)可模擬電子時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，秒表，校時(shí)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(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，再把其對(duì)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(shí)完成計(jì)數(shù)功能，并經(jīng)過多次中斷產(chǎn)生“秒”信號(hào)。 ，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(jì) AT89C51 簡(jiǎn)介 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)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(jī)。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 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(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)廉的方案。 AT89C51 單片機(jī)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(chǔ)器、并行 I/O接口、定時(shí)器和串行 I/O接口。 AT89C51是 89系列單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)型，它是與 MSC51系列單片機(jī)兼容的 [1]。在內(nèi)部含有4KB或 8KB可重復(fù)編程的 Flash存儲(chǔ)器，可進(jìn)行 1000次擦寫操作。全靜態(tài)工作為 024MHZ，有 3 級(jí)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(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 68個(gè)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(jī)內(nèi)部 CPU、 4KB 的 FPEROM， 128 的 RAM，兩個(gè) 16 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0和 T1， 4個(gè) 8位的 I/O端 P0、 P P P3等組成。單片微機(jī)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(hào)，控制存儲(chǔ)器、輸入 /輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及操作處理等， CPU 按其功能可分為運(yùn)算器和控制器兩部分?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器 PC、指令存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對(duì)來自存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行譯碼，通過實(shí)時(shí)控制電路在限定的時(shí)間發(fā)出各種操作所需要的內(nèi)部和外部的控制信號(hào)， 使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令規(guī)定的操作。運(yùn)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(yùn)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(chǔ)器（ Flash Memory),存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入 /擦除 1000次；存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保存時(shí)間可達(dá) 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(jí)所存保護(hù)； 128*8位內(nèi)部 RAM； 32條可編程 I/O線；兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器；中斷結(jié)構(gòu)具有 5個(gè)中斷源和 2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；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(chǔ)存內(nèi)容 [3]。 AT89C51 單片機(jī)的功能特性概述 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè)I/O 口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， 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(shí) /計(jì)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(gè)硬件復(fù)位 [9]。 5 － 51單片機(jī)的中斷系統(tǒng) [10] （ 1）中斷源 MCS－ 51 單片機(jī)是一個(gè)多中斷源 的單片機(jī)，有五個(gè)中斷源：外部中斷 0、定時(shí)器 0中斷、外部中斷 定時(shí)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(shí)器 0 000BH 外部中斷 1 0013H 定時(shí)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(gè)中斷源的中斷請(qǐng)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(shí)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(gè)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(jí)控制－中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP。 6 MCS－ 51 單片機(jī)有高、低兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)， 5 個(gè)中斷源可由程序設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)中斷或低優(yōu)先級(jí)中斷，實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。一個(gè)正在執(zhí)行的低優(yōu)先級(jí)中斷源的中斷 服務(wù)程序，能被高優(yōu)先級(jí)中斷源所中斷，但不能被同級(jí)別的另一個(gè)中斷源所中斷。 MCS－ 51 單片機(jī)的 5 個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)由中斷優(yōu)先級(jí)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(jí)控制位。 2) PT1 和 PT0 分別是定時(shí)器 T1 和 T0 的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。 3) PX1 和 PX0 分別是外部中斷 INT1 和 INT0 的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。 中斷優(yōu)先級(jí)控制位的意義是： 0 為設(shè)定為低優(yōu)先級(jí)中斷源； 1 為設(shè)定為高優(yōu)先級(jí)中斷。 如果同優(yōu)先級(jí)的多個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)出現(xiàn) 時(shí)，則按 MCS－ 51 單片機(jī)的 CPU 查詢次序確定那個(gè)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)，其查詢次序?yàn)椋?IE0、 TF0、 IE TF RI 或 TI。 － 51的定時(shí)系統(tǒng) 在控制系統(tǒng)中，常常要求有一些實(shí)時(shí)時(shí)鐘以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制，如定時(shí)中斷、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等等，也往往要求有計(jì)數(shù)器能對(duì)外部事件計(jì)數(shù)。 MCS－ 51 單片機(jī)有 2個(gè)定時(shí)器，稱為定時(shí)器 0（ T0）和定時(shí)器 1（ T1）。 (1)定時(shí)器的結(jié)構(gòu) MCS－ 51 單片機(jī)的定時(shí)器由計(jì)數(shù)器 0、計(jì)數(shù)器 方式控制寄存器和定時(shí)器控制寄存器組成。計(jì)數(shù)器 0 和計(jì)數(shù)器 1 分別由 8 位計(jì)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(duì) TH0、 TL0、 TH TL1 的初始化編程來控制 T0 和 T1 的計(jì)數(shù)初值 [4]。 MCS－ 51 單片機(jī)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器 TH0、 TL0 和 TH TL1 可以構(gòu)成 16位的計(jì)數(shù)器、 13位的計(jì)數(shù)器和 8 位的計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器是定時(shí)器 T0 和 T1 的核心，它可以對(duì)引線 T0 和 T1來的外部事件計(jì)數(shù)；也可以對(duì)單片機(jī)的機(jī)器周期計(jì)數(shù)。一個(gè)機(jī)器周期等于 12 個(gè)振蕩脈沖周期，因此計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的 1/12。這樣，不但可以根據(jù)計(jì)