【正文】 指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評語：建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位：（蓋章）年 月 日評閱教師評閱書評閱教師評語：建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師： （簽名） 單位：（蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評語：評定成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見：系主任： （簽名）年 月 日摘要隨時代的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快，人們的時間觀念愈來愈強；隨自動化、智能化技術(shù)的發(fā)展，機電產(chǎn)品的智能度愈來愈高，用到時間提示、定時控制的地方也會愈來愈多，因此，設(shè)計開發(fā)數(shù)字時鐘具有良好的應(yīng)用前景。由于單片機價格的低成本、高性能，在自動控制產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計利用Atmel公司的AT89S52單片機對電子時鐘進行開發(fā)，設(shè)計了實現(xiàn)所需功能的硬件電路，應(yīng)用匯編語言進行軟件編程，并用實驗板進行演示、驗證。在介紹本單片機的發(fā)展情況基礎(chǔ)上，說明了本設(shè)計實現(xiàn)的功能，以及實驗板硬件情況，并對各功能電路進行了分析。主要工作放在軟件編程上，用實驗板實現(xiàn)時間、日期、定時及它們的設(shè)定功能，詳細對軟件編程流程以及調(diào)試進行了說明，并對計時誤差進行了分析及校正，提出了定時音與顯示相沖突問題及解決方案。實驗證明效果良好，可以投入使用。關(guān)鍵詞：單片機 AT89S52 電子時鐘 匯編語言目錄摘要1 緒論 1 課題背景 1 課題意義 1 本章小節(jié) 22 系統(tǒng)功能及操作 3 系統(tǒng)功能的確定 3 基本功能 3 擴展功能 3 系統(tǒng)操作說明 4 本章小節(jié) 43 系統(tǒng)硬件設(shè)計—實驗板介紹 5 芯片的選擇 5 實驗板電路原理圖 6 功能電路分析 6 時鐘電路 6 復(fù)位電路 6 鍵盤電路 7 數(shù)碼顯示電路 7 蜂鳴器電路 8 本章小節(jié) 84 系統(tǒng)軟件設(shè)計 9 數(shù)據(jù)單元分配 9 數(shù)據(jù)存儲單元分配 9 標(biāo)志位單元分配 9 計時時鐘實現(xiàn)的基本方法 9 實現(xiàn)時鐘程序設(shè)計步驟 10 主程序模塊設(shè)計 10 計時子程序模塊的實現(xiàn) 11 顯示子程序模塊的實現(xiàn) 12 時鐘設(shè)定子程序模塊的實現(xiàn) 12 日期、定時設(shè)定子程序模塊的實現(xiàn) 12 程序說明 12 定時器初值計算 12 程序初始化 12 誤差分析及校正 13 實現(xiàn)閃動設(shè)定 13 實現(xiàn)連續(xù)加1 13 定時音與顯示相沖突問題及解決方案 13 本章小節(jié) 135 系統(tǒng)調(diào)試 14結(jié)束語 15致謝 16附錄A：實驗板原理圖 17附錄B：程序清單 18參考文獻 451 緒論 課題背景單片機自1976年由Intel公司推出MCS48開始，迄今已有二十多年了。由于單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費產(chǎn)品、辦公自動化、汽車電子、PC機外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。單片機有兩種基本結(jié)構(gòu)：一種是在通用微型計算機中廣泛采用的，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器共用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為“馮諾依曼”（Von Neumann）結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為“哈佛”（Harvard）結(jié)構(gòu)，目前的單片機采用此種結(jié)構(gòu)為多。本文討論的單片機多功能時鐘系統(tǒng)的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的51系列單片機，配置了外圍設(shè)備，構(gòu)成了一個可編程的計時定時系統(tǒng)，具有體積小，可靠性高，功能多等特點。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供擴展，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 課題意義在日常生活和工作中，我們常常用到定時控制，如擴印過程中的曝光定時等。早期常用的一些時間控制單元都使用模擬電路設(shè)計制作的，其定時準確性和重復(fù)精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機性價比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛。大則可以構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能；小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它功能強大、體積小、質(zhì)量輕、靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒梢詷?gòu)成各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。這些具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動，擴大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。根據(jù)這種實際情況，設(shè)計了一個單片機多功能時鐘系統(tǒng)，它有基本的時間功能，還有定時功能，既可作為鬧鈴，也可擴展為定時對家電等電氣產(chǎn)品的自動控制，可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器對多路電器進行控制；可增加溫度傳感器，進行實時溫度顯示，進一步擴展為利用不同的溫度某些電氣產(chǎn)品進行自動控制；也可增加濕度傳感器，進行實時濕度顯示，以便對濕度進行控制，方便人們的生活。 本章小節(jié)本章主要介紹了課題背景和課題意義，對單片機的優(yōu)點及結(jié)構(gòu)作了簡要敘述，也對本系統(tǒng)的應(yīng)用及概況進行了說明。2 系統(tǒng)功能及操作 系統(tǒng)功能的確定 基本功能系統(tǒng)具有時間、日期、三路定時功能，并可以對時間、日期、定時進行設(shè)定，有定時提示音。要求計時精度盡量提高。顯示格式為：時間：“時”（第2位）、“分”（第4位）、“秒”（第6位）；日期：“年”（第2位，如2007年顯示為07）、“月”（第4位）、“日” （第6位）；定時：“時”（第2位）、“分”（第4位）、“狀態(tài)標(biāo)志”（第6位）。鍵盤及數(shù)碼管排列如圖21所示。 擴展功能該系統(tǒng)可以增加溫度傳感器，實現(xiàn)溫度測量，以實時顯示溫度，用2位數(shù)碼管顯示；還可以增加濕度傳感器，實現(xiàn)濕度測量，以實時顯示濕度，用6位數(shù)碼管顯示。多路定時器功能也可擴展為對多種家電等電氣產(chǎn)品的自動控制，比如電飯煲等；也可利用溫度對某些電氣產(chǎn)品進行自動控制，比如空調(diào)等；還可利用濕度傳感器對濕度進行調(diào)節(jié)。如圖21所示。圖21 系統(tǒng)功能圖 系統(tǒng)操作說明（1）按K1鍵顯示日期，3秒后自動返回時間顯示，3秒內(nèi)按K2鍵進入日期設(shè)置，此時年位閃爍，按K1鍵進行年位加1或連續(xù)加1調(diào)整。按K2鍵依次切換到月位、日位，分別按K1鍵進行月位、日位調(diào)整，日位設(shè)置好后，再按K2鍵保存日期設(shè)定值，并返回顯示時間。（2）按K2鍵大于1秒進入時間設(shè)置，此時小時位閃爍，秒位自動清零，按K1鍵進行小時調(diào)整，按K2鍵切換到分鐘位，按K1鍵進行分鐘調(diào)整，分位設(shè)置好后，再按K2鍵保存時間設(shè)定值，并返回顯示時間，按所設(shè)定的時間值進行計時。（3）連續(xù)按K3鍵顯示3路定時及其開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)顯示某一路定時時，3秒后自動返回時間顯示，3秒內(nèi)按K2鍵進入定時設(shè)置，設(shè)置同日期（6位顯示00為當(dāng)路定時關(guān)，顯示01為當(dāng)路定時開）。當(dāng)路定時設(shè)置完后按K2鍵保存定時設(shè)定值并返回時間顯示。（4）按K4鍵顯示實時溫度和濕度，5秒后自動返回時間顯示。 本章小節(jié)本章主要對本系統(tǒng)的基本功能和擴展功能進行了說明，也對本系統(tǒng)的系統(tǒng)的顯示情況及操作作了詳細說明。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計—實驗板介紹 芯片的選擇本設(shè)計選用AT89S52芯片，它是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K（0000H～1FFFH）在線系統(tǒng)可編程Flash存儲器。片上Flash允許程序存儲器在線編程，也適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活、高效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準功能：8K（0000H～1FFFH）Flash，256字節(jié)（00H～FFH）數(shù)據(jù)存儲器（RAM），64K（0000H～FFFFH）程序存儲器（ROM），32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口內(nèi)晶振及時鐘電路。其中，數(shù)據(jù)存儲器（RAM）用于存放各種運算的中間結(jié)果，作緩存和數(shù)據(jù)暫存，以及設(shè)置特征標(biāo)志等。AT89S52的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器用位尋址方式，最大尋址范圍為256字節(jié)（00H～FFH）。按使用情況不同可分成低128字節(jié)（00H～7FH）和高128字節(jié)（80H～FFH）。其中低128字節(jié)為真正的RAM存儲器，高128字節(jié)為特殊功能寄存器（SFR）區(qū)，如累加器ACC、程序狀態(tài)字PSW、數(shù)據(jù)指針DPTR、程序計數(shù)器PC等。整個片內(nèi)RAM區(qū)分布如圖31所示。圖31 片內(nèi)RAM區(qū) 實驗板電路原理圖實驗板電路結(jié)構(gòu)框圖如圖32所示，原理電路圖（只有本設(shè)計所需部分）見附錄A。圖32 實驗板結(jié)構(gòu)框圖 功能電路分析 時鐘電路實驗板的時鐘振蕩源電路如圖33所示。其中JT 的晶振，改變兩電容CB的值即可對此晶振頻率進行調(diào)節(jié)。該電路提供單片機工作所需的振蕩頻率，計算定時器初值即需此晶振頻率，在通信時也需知道晶振頻率，以對波特率進行計算。圖 33 時鐘電路 復(fù)位電路如圖34所示為實驗板的復(fù)位電路，當(dāng)RESET 信號為低電平時，實驗板為工作狀態(tài)，當(dāng)RESET信號為高電平時，實驗板為復(fù)位或下載程序狀態(tài)。由于AT89S52具有ISP 的功能，即可以通過并口線直接將程序下載到單片機內(nèi)，因此， AT89S52 具有兩種狀態(tài)，下載程序狀態(tài)和運行狀態(tài)。該復(fù)位電路能實現(xiàn)上電自動復(fù)位，也能手動復(fù)位，一般復(fù)位時RESET應(yīng)保持20毫秒以上高電平，此復(fù)位時間由接地電容控制。圖 34 復(fù)位電路 鍵盤電路如圖35所示為陣列按鍵電路，各設(shè)置及轉(zhuǎn)換信號由此電路輸入，實驗板提供了16個按鍵，由P1口經(jīng)SN74F244（驅(qū)動芯片）輸出擴展成44的陣列按鍵，～，～。SN74F244有一片選信號線，當(dāng)此口線為低電平時，A1～A4與Y1～Y4接通，反之，A1～A4與Y1～Y4斷開。此鍵盤用掃描工作方式，若有鍵按下，則相應(yīng)位端口被拉低為低電平，由于本系統(tǒng)只用了4個按鍵，所以只需對4個按鍵進行掃描。掃描時，向P1口送0EFH（MOV P1，0EFH），讀P1口（MOV A，P1），最后判斷P1口低4位哪位是低電平，若某位為低電平，則相應(yīng)按鍵被按下，（=0），則K1鍵被按下。圖 35 陣列按鍵 數(shù)碼顯示電路如圖36所示為數(shù)碼顯示電路，實驗板使用了6個共陽數(shù)碼管，P0口為段碼信號線，B1～B6為位控線，是P1口經(jīng)SN74F573（反向驅(qū)動芯片，即輸入為高電平，則輸出為低電平，反之則輸出為高電平，該芯片也有一片選信號C，當(dāng)此信號為高電平時有效）反向得到，再由B1～B6控制晶體管Q1～Q6，以達到控制每位數(shù)碼管的目的。系統(tǒng)采用動態(tài)顯示，先向P0口送第一位數(shù)碼管需要顯示的段碼值，再給P1口送0FEH，延時1毫秒使第一位數(shù)碼管顯示，又向P0口送第二位數(shù)碼管需要顯示的段碼值，P1口送0FDH，延時1毫秒，使第二位數(shù)碼管顯示。依次遞推，直到最后一位數(shù)碼管，然后再循環(huán)。改變延時時長可以調(diào)節(jié)數(shù)碼管顯示的亮度，由于單片機執(zhí)行速度很快（微秒級），所以看上去數(shù)碼管一直亮著。圖 36 數(shù)碼顯示電路 蜂鳴器電路其硬件原理圖如圖37所示。此電路用于定時時發(fā)出提示音。，當(dāng)SPEAKER輸出高電平時蜂鳴器不響，而SPEAKER輸出低電平時蜂鳴器發(fā)出響聲。只需控制SPEAKER輸出高低電平的時間和變化頻率，就可以讓蜂鳴器發(fā)出不同的聲音。此電路用于產(chǎn)生定時器提示音。圖 37 蜂鳴器電路 本章小節(jié)本章主要對芯片作了介紹，對其內(nèi)存單元作了詳細說明，并對系統(tǒng)硬件（實驗板）的結(jié)構(gòu)框圖和各功能電路作了說明，以及這些電路在本設(shè)計中的用途。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 數(shù)據(jù)單元分配 數(shù)據(jù)存儲單元分配數(shù)據(jù)存儲單元分配如下表所示：項目秒分時日月年存儲單元30H31H32H33H34H35H項目定時1：開關(guān)定時1：分定時1：時定時2：開關(guān)定時2：分定時2：時存儲單元36H37H38H39H3AH3BH項目定時3：開關(guān)定時3：分定時3：時存顯示首地址堆棧起始單元存儲單元3CH3DH3EH3FH50H 標(biāo)志位單元分配標(biāo)志位單元（20H）分配如下表所示：位單元項目位單元項目01H2位數(shù)碼管閃爍標(biāo)志位08H定時1顯示標(biāo)志位02H09H定時2顯示標(biāo)志位03H4位數(shù)碼管閃爍標(biāo)志位0AH定時3顯示標(biāo)志位04H0BH定時1響鈴標(biāo)志位05H6位數(shù)碼管顯示標(biāo)志位0CH定時2響鈴標(biāo)志位06H0DH定時3響鈴標(biāo)志位07H日期顯示標(biāo)志位0EH總響鈴標(biāo)志位 計時時鐘實現(xiàn)的基本方法時鐘的最小計時單位是秒，使用定時器的方式1，最大的定時時間也只能達到131毫秒。可把定時器的定時時間定為50毫秒，這樣，計數(shù)溢出20次即可得到時鐘的最小計時單位─秒。計數(shù)20次可以用軟件實現(xiàn)，對定時器溢出次數(shù)進行計數(shù)，計滿20次即為1秒。從秒到分，從分到時，以及日、月、年都是通過軟件累加并進行比較的方法實現(xiàn)的。 實現(xiàn)時鐘程序設(shè)計步驟系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主程序只需調(diào)用各個子程序模塊即可實現(xiàn)相應(yīng)功能。其模塊結(jié)構(gòu)圖如圖41所示。圖41 程序各模