【正文】 本 LCD 定時鬧鐘，是以單片機及外圍接口電路為核心硬件，輔以其他外圍硬件電路，用匯編語言設(shè)計的程序來 實現(xiàn) 的。根據(jù) C51 單片機的外圍接口特點擴展相應(yīng)的硬件電路，然后根據(jù)單片機的指令設(shè)計出數(shù)字鐘相應(yīng)的軟件，再利用軟件 執(zhí)行一定的程序 來 實現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。 由于采用集成芯片性的單片機來制作電子鐘， 這樣 設(shè)計制作簡單而且功能多、精確度高，也可方便 擴充其他功能，實現(xiàn)也十分簡單。 本設(shè)計是利用 AT89C51 單片機為主控芯片，由 LCD、晶振、電阻、電容、發(fā)光二極管、開關(guān)、喇叭等元件組成硬件電路，通過編寫軟件程序來實現(xiàn)和控制的數(shù)字定 時鬧鐘。 第二節(jié) 電路總體概念圖設(shè)計 總體的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 21所示 圖 21 硬件電路概念示意圖 其中 AT89C51 為硬件系統(tǒng)的核心部分，震蕩電路為單片機芯片提供時鐘信號，調(diào)時電路用來設(shè)置時間和鬧鈴時間，輸出 分為 兩部分 ； 一部分連接到 LCD 用于時間的顯示，一部分連接到喇叭，用于鬧鈴聲音的輸出。 第三節(jié) MCS51 單片機硬件結(jié)構(gòu) 設(shè)計 一、 MCS– 51 單片機內(nèi)部總體結(jié)構(gòu) MCS– 51系列單片機 是在一塊芯片中集成了 CPU、 RAM、 ROM、 輸入 /輸出接口、系 AT89C51 震蕩 電路 調(diào)時電路 喇叭 LCD 片選 代碼 統(tǒng)總線等基本部件構(gòu)成微型計算機基本部件的 8位單片機，其內(nèi)部構(gòu)造如圖 22 所示 圖 22 MCS51 單片機內(nèi)部 總體 結(jié)構(gòu)圖 二、 MCS51 單片機的引腳 1． MCS51 單片機的引腳 圖 、邏輯圖見圖 23 圖 23 MCS51 單片機的引腳圖、邏輯圖 （ 1） Vcc：電源電壓 ， GND： 接 地 ， P0 口： P0口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位 以 吸收電流的方式驅(qū)動 8個TTL邏輯門 電路，對端口 P0 寫 “1” 時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存C P U存儲器并行I / O接口定時器 / 計數(shù)器 中斷系統(tǒng)P0 ～ P3 T X DR X DT I N T并行I / O接口PDVR ST /2XTAL1XT A LV s s1234567891011121314151617181920VccV ppEA /P RO GA L E /P SEN222324252627282930313233343536373839408 0 3 18 0 5 18 7 5 1VccV s sPDVR ST /1X T A L2XTALV ppEA /P SENP RO GA L E /P 3口第二功能P 0口P 1口P 2口地址數(shù)據(jù)總線地址總線8 0 3 18 0 5 18 7 5 1儲器或程序存儲器時，這組 端 口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 （ 2） P1口： P1 口 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 口 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低 時會輸出一個電流（ IIL）。 另外 ， 和 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ），參見表 21。 Flash 編程和程序校驗期間， P1接收低 8位地址。 表 21 和 的第二功能 引腳號 功能特性 T2（定時 /計數(shù)器 2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出 T2EX（定時 /計數(shù) 2捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制） （ 3） P2口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P2端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX＠ DPTR指令）時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX＠ RI 指令）時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或 校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信號。 （ 4） P3口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 “1” 時，它們被內(nèi)部上 拉 電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 22所示： 表 22 P3 口的第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 （ 5） RST：復(fù)位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片 機 復(fù)位。 （ 6） ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地 址的低 8位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位， 禁止ALE操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 （ 7） PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外 部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 RSEN 信號。 （ 8） EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H－ FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需 要 注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳 要 加上 +12V 的編程允許電源 VPP，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。 （ 9） XTAL1：振蕩器反相放大器 及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 （ 10） XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 三、 MCS51 的微處理器 MCS51的微處理器是由運算器和控制器所構(gòu)成的。 運算器：主要用來對操作數(shù)進行算術(shù)、邏輯運算和位操作。主要包括算術(shù)邏輯運算單元 ALU、累加器 A、寄存器 B、位處理器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW 以及 BCD碼修正電路等。 控制器：單片機的指揮控制部件，控制器的主要任務(wù)是識別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機各功能部件，從而保證單 片機各部分能自動而協(xié)調(diào)地工作。 四、 MCS51 存儲器的結(jié)構(gòu) MCS51單片機存儲器采用的是哈佛結(jié)構(gòu)，即程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲尋空間截然分開，見圖 34。其中程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各有自己的尋址方式、尋址空間和控制系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)對于單片機 “ 面向控制 ” 的實際應(yīng)用極為方便、有利。 圖 24 8051/8751 單片機的存儲器 1. 程序存儲器 MCS51單片機的程序存儲器用于存放應(yīng)用程序和表格之類的固定常數(shù)?？蓴U充的程序存儲器空間最大為 64K 字節(jié)。程序存儲器的使用應(yīng)注意以下兩點： （ 1）整個程序存儲器空間可以分為片內(nèi)和片外兩部分， CPU 訪問片內(nèi)和片外程序存儲器，可由引腳所接的電平來確定。 =1，即引腳接高電平時，程序?qū)钠瑑?nèi)程序存儲器開始執(zhí)行；當 PC 值超出片內(nèi)ROM的容量時，會自動轉(zhuǎn)向片外程序存儲器空間執(zhí)行程序。 =0，即引腳接低電平時，單片機只執(zhí)行片外程序存儲器中的程序。 （ 2）程序存儲器的某些單元被固定用于中斷源的中斷服務(wù)程序的入口地址。 MCS51單片機復(fù)位后，程序存儲器 PC 的內(nèi)容為 0000H，故系統(tǒng)從 0000H 單元開始取指令，執(zhí)行 程序。 64K 程序存儲器中有 5個單元具有特殊用途，如下： 0003H：外部中斷 0 入口地址。 000BH：定時器 0中斷入口地址。 0013H：外部中斷 1 入口地址。 001BH：定時器 1中斷入口地址。 0023H：串行口中斷入口地址。 在系統(tǒng)中斷相應(yīng)之后，將自動轉(zhuǎn)各中斷入口地址處執(zhí)行序，而中斷服務(wù)程序一般無法存放于幾個單元之內(nèi)，因此在中斷入口地址處往往存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令進行跳轉(zhuǎn)，以便