【正文】 ，以及人們生活的各個(gè)方面。單片機(jī)不求規(guī)模大，只求小而全。廠家在一個(gè)芯片上制成了CPU和一定容量的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器以及一定數(shù)量的輸入/輸出接口（Intel）。在一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片上構(gòu)造了完整的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，故稱之為單片機(jī)。MCS51系列中的一片89C52芯片，內(nèi)部構(gòu)造了完整的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。從CPU、存儲器到輸入輸出端口，一應(yīng)俱全。只要寫入程序，就可完成中央控制或數(shù)據(jù)采集、處理及通信傳輸?shù)男畔⑻幚?，MCS51單片機(jī)指令系統(tǒng)中為適應(yīng)控制的需要設(shè)有極強(qiáng)的位處理功能，具有加、減、乘、除指令；CPU時(shí)鐘高達(dá)12MHz，完成單字節(jié)乘法或除法運(yùn)算僅需要4Ns；具有多機(jī)通信功能，可作為多機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。近年來，在國際上出現(xiàn)了Mechanics和Electronics復(fù)合成Mechtronics這個(gè)新詞，我國譯為“機(jī)電一體化”。這種機(jī)械和電子技術(shù)、信息技術(shù)緊密結(jié)合的新的學(xué)科領(lǐng)域是先進(jìn)制造技術(shù)研究和普及的結(jié)果。機(jī)電一體化產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)電器控制的實(shí)時(shí)性、高可靠性、可編程和一定的人工智能。同時(shí)追求體積小、價(jià)格低，甚至低功耗等。正是針對上述種種要求而設(shè)計(jì)的單片機(jī)自然成為機(jī)電一體化控制器的最佳選擇。單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長，它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展大體上同步，也經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一階段：1971～1974年，4位微處理器Intel 4004及8位微處理器Intel 8008，這些計(jì)算機(jī)價(jià)格便宜、功能有限，只用于消耗類電子產(chǎn)品。 第二階段：1974～1978年，初級單片機(jī)階段，以Intel公司的MCS48為代表，8位單片機(jī)。 第三階段：1978～1983年，高性能單片機(jī)階段。以Intel公司的MCS51, Motorola公司的6801和Zilog公司的Z8等為代表。這一階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行口，有多級中斷處理系統(tǒng)、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器接口，片內(nèi)RAM, ROM容量加大，尋址范圍可達(dá)64K字節(jié)。廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、外部設(shè)備控制、宏觀控制、局部網(wǎng)絡(luò)及家用計(jì)算機(jī)中。第四階段：1983年至今，8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)推出階段。例如Mostek公司的MK6800、Intel公司的MCS96等。MCS96集成度為12萬只品體管/片，尋址范圍64K字節(jié)、5個(gè)8位并行口、一個(gè)全雙工串行口、4個(gè)16位定時(shí)器、8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器等，另外MCS96指令能處理位、字節(jié)、字，有16位乘16位乘法、32位除16位除法指令，一塊單片計(jì)算機(jī)的功能可以和一臺多片系統(tǒng)機(jī)相媲美。單片機(jī)己經(jīng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。同時(shí)隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)也在不斷地更新?lián)Q代，先后經(jīng)歷了電子管（1952年）、晶體管（1959年）、小規(guī)模集成電路（1965年）、大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)（1970年）和微處理機(jī)或微型計(jì)算機(jī)（1974年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。前三代數(shù)控系統(tǒng)是屬于采用專用控制計(jì)算機(jī)的硬接線（硬線）數(shù)控系統(tǒng)，一般稱為普通數(shù)控系統(tǒng)，簡稱NC。70年代初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使小型計(jì)算機(jī)的價(jià)格急劇下降，采用小型計(jì)算機(jī)代替專用控制計(jì)算機(jī)的第四代數(shù)控系統(tǒng)，不僅在經(jīng)濟(jì)上更為合算，而且許多功能可用編制的專用程序來實(shí)現(xiàn)，將它存儲在小型計(jì)算機(jī)的存儲器中，構(gòu)成所謂控制軟件，提高了系統(tǒng)的可靠性和功能特色。這種數(shù)控系統(tǒng)又稱為軟接線（軟線）數(shù)控，即計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，簡稱CNC。1974年制成以微處理機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)，稱為第五代微型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，簡稱MNC。單片機(jī)控制系統(tǒng)的電子秒表，自動化程度高、成本低、體積小、控制精確等優(yōu)點(diǎn)，有很好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的發(fā)展前景。單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制成功，是電子秒表發(fā)展中的一次較大的進(jìn)步，它表明了目前正在使用的許多控制系統(tǒng)完全可以由單片機(jī)控制系統(tǒng)所代替。第二章 任務(wù)分析與方案確定 任務(wù)要求：設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示的電子秒表。能夠準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)并顯示。用戶可以隨時(shí)清零、暫停、計(jì)時(shí)。最大記時(shí)99分鐘。 任務(wù)分析：要驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電子秒表是否合理正確，單單靠理論說明還不夠充分，我就相應(yīng)地制作了硬件實(shí)物，這對理論就有了個(gè)更好的說明驗(yàn)證。，那么就要六位的數(shù)碼管。，可以用定時(shí)器定時(shí)10ms作為基數(shù)，計(jì)時(shí)就可以在這個(gè)基礎(chǔ)上累加起來。并把分、秒和小數(shù)后兩位的數(shù)據(jù)用三個(gè)單元暫存，然后通過處理程序來處理三個(gè)單元，并送到I/O口來顯示。在實(shí)現(xiàn)清零、暫停、計(jì)時(shí)功能，可以考慮用三個(gè)按鈕來實(shí)現(xiàn)，一個(gè)按鈕是復(fù)位來清零；一個(gè)按鈕是暫停和停止；一個(gè)按鈕是計(jì)時(shí)開始。根據(jù)專業(yè)對應(yīng)所學(xué)知識，而且對基本理論知識進(jìn)行相應(yīng)的鞏固、擴(kuò)展，我選擇了電子秒表作為設(shè)計(jì)內(nèi)容，其特點(diǎn)是融合了多方面的基本理論知識，無論是硬件或軟件上都屬于比較典型的設(shè)計(jì)。本電路直接采用單片機(jī)配合數(shù)碼管和按鍵，直接實(shí)現(xiàn)功能，主要決定于軟件程序的設(shè)計(jì)。利用單片機(jī)的定時(shí)中斷產(chǎn)生10ms定時(shí)來更新數(shù)據(jù)，再利用數(shù)制轉(zhuǎn)換更新顯示。主要的難度在于控制部分的程序編寫。在此利用了3個(gè)按鍵分別對各個(gè)功能進(jìn)行控制，顯示部分用數(shù)碼管，用的是兩個(gè)3位數(shù)碼管，而摒棄了用一個(gè)6位數(shù)碼管做顯示的方案，主要是為了節(jié)約成本。在此要考慮硬件的設(shè)計(jì)以及整體電路的可靠性，因此選用了這個(gè)方案，使得本電路的硬件設(shè)計(jì)難度不高，便于檢查排錯(cuò)。在軟件程序上利用空閑及參數(shù)變化時(shí)對顯示進(jìn)行及時(shí)更新，從而保證了顯示的連續(xù)性與實(shí)時(shí)性。理論上可以利用定時(shí)中斷和循環(huán)掃描這兩種方式實(shí)現(xiàn)顯示功能，前者效率較高，在整體上也使程序大大簡化，但是這種方案是以犧牲一個(gè)內(nèi)部定時(shí)中斷作為代價(jià)的，在稍復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)中是不劃算的，因此我選擇了第2種方案，即循環(huán)掃描的方式，雖然這種方式使程序的編寫增加了一定的難度，但可以節(jié)約了單片機(jī)寶貴的中斷資源。電子計(jì)算機(jī)是20世界紀(jì)40年代發(fā)展起來的新技術(shù)之一，它的出現(xiàn)是科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了一場深刻的革命。特別是自1971年以來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，又出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)。它對發(fā)展現(xiàn)代化的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)具有極其巨大的推動作用。作為微型機(jī)控制系統(tǒng)的組成，主要分為兩大部分，硬件和軟件。硬件是指微型計(jì)算機(jī)本身及其外圍設(shè)備；軟件是指管理計(jì)算機(jī)的程序以及過程控制應(yīng)用程序。、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。（InterIntegrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面，另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)了。這種用軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是對傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外，單片機(jī)成本低、集成度高、控制功能多，可靈活地組裝成各種智能控制裝置，并能有針對性設(shè)計(jì)成專用系統(tǒng)，解決從簡單到復(fù)雜的各種需要，實(shí)現(xiàn)最佳的性價(jià)比。特別是單片機(jī)與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合，使原有機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡化、控制智能化。如數(shù)控機(jī)床就是典型實(shí)例。近年來，單片機(jī)發(fā)展極快，其產(chǎn)量占微機(jī)產(chǎn)量的70%以上。目前，至少有50個(gè)系列400余種機(jī)型，性能和結(jié)構(gòu)各不相同，Intel、Motorola、Zilcg等公司都有系列單片微型計(jì)算機(jī)。國內(nèi)普及的幾乎都是Intel公司的產(chǎn)品。AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。AT89C52的引腳圖如圖21所示。圖21 AT89C52引腳圖：與MCS51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容8k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz～24Hz三級加密程序存儲器2568字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)可編程I/O口線3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器8個(gè)中斷可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式：AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash閃速存儲器，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，1個(gè)6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，1個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52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。空閑方式停止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，但振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。：VCC：電源電壓GND：地