【正文】 電平時(shí)間。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 圖4 89C2051引腳排列圖和主要參數(shù)2．管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器全靜態(tài)工作：0Hz24HzAT89C單片機(jī)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。本系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為控制核心，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)。2 . 2電路各部分硬件電路介紹1）單片機(jī)控制的多功能計(jì)時(shí)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體框圖如圖3所示。(4) 整個(gè)系統(tǒng)器件盡可能做到性能匹配。圖2單片機(jī)控制的多功能計(jì)時(shí)器系統(tǒng)總體開發(fā)與設(shè)計(jì)的流程圖第二章　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)2 . 1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題本單片機(jī)控制的多功能計(jì)時(shí)器系統(tǒng)在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)上主要考慮下列幾點(diǎn)：(1) 盡可能選擇典型電路(2) 系統(tǒng)的擴(kuò)充與外圍裝置，應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求，并留一些擴(kuò)充槽，以便進(jìn)行二次開發(fā)。驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系統(tǒng)工作不可靠，解決的辦法是增加驅(qū)動(dòng)能力，增設(shè)線驅(qū)動(dòng)器或者減少芯片功耗，降低總線負(fù)載。因此，選擇軟件方案時(shí)，要考慮到這此因素。本單片機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段，但各階段不是絕對(duì)分開的，有時(shí)是交叉進(jìn)行的。硬件系統(tǒng)的總體構(gòu)成框架如圖1所示。1 . 2方案論證為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的數(shù)字顯示，可以采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法。使用按鍵開關(guān)或遙控開關(guān)可實(shí)現(xiàn)時(shí)分調(diào)整、秒表／時(shí)鐘功能轉(zhuǎn)換、省電(關(guān)閉顯示)等功能。單片機(jī)采用易購(gòu)的AT89C51系列，這樣單片機(jī)可具有足夠的空余硬件資源實(shí)現(xiàn)其它的擴(kuò)充功能，如考慮到要使用電池供電的話，則可采用LV系列單片機(jī)。因此，我們要研制一個(gè)較完整的單片機(jī)產(chǎn)品時(shí)，必須完成以下幾步工作：硬件電路設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試應(yīng)用軟件的鏈接調(diào)試、固化、脫機(jī)運(yùn)行（即脫離開發(fā)裝置）。但必須注意如用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的硬件功能，其響應(yīng)時(shí)間要比直接用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)花的時(shí)間長(zhǎng)，而且占用CPU時(shí)間。4） 單片機(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力。單片機(jī)控制的多功能計(jì)時(shí)器系統(tǒng)總體開發(fā)與設(shè)計(jì)的流程圖如圖2所示。但必須注意，由軟件執(zhí)行硬件的功能，其響應(yīng)時(shí)間比直接使用硬件要長(zhǎng)，且占用CPU時(shí)間。解決辦法是增加驅(qū)動(dòng)能力，或減少IC功耗，降低總線負(fù)載。 圖4 硬件電路原理圖2 . 2 . 1單片機(jī)AT89C51及其特點(diǎn)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。4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年32可編程I/O線低功耗的閑置和掉電模式當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。RST：復(fù)位輸入。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。2 . 2 . 2振蕩器電路單片機(jī)振蕩器電路如圖所指示。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。74LS244緩沖器主要用于三態(tài)輸出的存儲(chǔ)地址驅(qū)動(dòng)器、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器和總線定向接收器等。動(dòng)態(tài)LED顯示器接口及工作原理 動(dòng)態(tài)LED顯示器的電路連接特點(diǎn)是將各位LED顯示器的所有對(duì)應(yīng)段線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制輸出字段碼，而每位LED顯示器的公共端（共陽(yáng)極點(diǎn)或共陰極點(diǎn)）不直接接地或+5V電源，而是分別由另外的I/O口線控制（稱為位選）。5動(dòng)態(tài)控制各個(gè)三極管的導(dǎo)通，來(lái)達(dá)到動(dòng)態(tài)掃描的效果。各功能程序應(yīng)模塊化、子程序化，這樣不僅便于調(diào)試、鏈接，還便于個(gè)性和移植?；鞒绦驁?zhí)行流程見圖10　　　　　　　　　　圖10程序執(zhí)行流程：數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元70H～75H中。為了顯示小數(shù)點(diǎn)及“一”、“A”等特殊字符，在顯示班級(jí)及計(jì)時(shí)時(shí)采用不同的顯示子程序。7AH單元內(nèi)存放“熄滅符”數(shù)據(jù)（0AH）。調(diào)時(shí)功能程序調(diào)時(shí)功能程序的設(shè)計(jì)方法是：，若按下時(shí)間短于1s，則進(jìn)入省電狀態(tài)（數(shù)碼管不亮，時(shí)鐘不停）；否則進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)，等待操作，此時(shí)計(jì)時(shí)器停止走動(dòng)。可實(shí)現(xiàn)清、計(jì)時(shí)啟動(dòng)、暫停功能。（2） 管座、元件焊接完畢，還要仔細(xì)檢查元件面各元件之間裸露部分有無(wú)相互接觸現(xiàn)象，焊接面的各捍點(diǎn)間、焊點(diǎn)與近鄰線有無(wú)連接，對(duì)布線密或未加陰處理的應(yīng)注意檢查，這此可能造成短路的原因。4 .2軟件調(diào)試軟件調(diào)試在Wave E６000編譯器下進(jìn)行，源程序編譯及仿真調(diào)試應(yīng)分段或以子程序?yàn)閱挝灰粋€(gè)一個(gè)進(jìn)行，最后可結(jié)合硬件實(shí)時(shí)調(diào)試。程序調(diào)試一般是一個(gè)模塊一個(gè)模塊地進(jìn)行，一個(gè)子程序一個(gè)子程度地調(diào)試，最后聯(lián)起來(lái)統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試運(yùn)行正常后，將軟件固化到EPROM中，脫機(jī)運(yùn)行，并到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)投入實(shí)際工作，檢驗(yàn)其可靠性和抗干擾能力，直到完全滿足要求，系統(tǒng)才算研制成功。 在工程實(shí)踐中，軟件抗干擾研究的內(nèi)容主要是： 一、消除模擬輸入信號(hào)的嗓聲（如數(shù)字濾波技術(shù)）；二、程序運(yùn)行混亂時(shí)使程序重入正軌的方法。 指令冗余 若“飛” 到了三字節(jié)指令，出錯(cuò)機(jī)率更大。通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個(gè)字節(jié)以上的NOP。 此外，對(duì)系統(tǒng)流向起重要作用的指令如RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC等指令之前插入兩條NOP，也可將亂飛程序納入正軌，確保這些重要指令的執(zhí)行。 當(dāng)亂飛程序進(jìn)入非程序區(qū)，冗余指令便無(wú)法起作用。 陷阱的安排 在用戶程序區(qū)各模塊之間的空余單元也可填入陷阱指令。 NOP RETI 通過(guò)不斷檢測(cè)程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時(shí)間超過(guò)最大循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”，需進(jìn)行出錯(cuò)處理。 在工業(yè)應(yīng)用中，嚴(yán)重的干擾有時(shí)會(huì)破壞中斷方式控制字，關(guān)閉中斷。 對(duì)于需經(jīng)常使用T1定時(shí)器進(jìn)行串口通訊的測(cè)控系統(tǒng)，則定時(shí)器T1不能進(jìn)行中斷，可改由串口中斷進(jìn)行監(jiān)控（如果用的是MCS52系列單片機(jī)，也可用T2代替T1進(jìn)行監(jiān)視）。當(dāng)然，對(duì)主程序最大循環(huán)周期、定時(shí)器T0和T1定時(shí)周期應(yīng)予以全盤合理考慮。 系統(tǒng)故障處理、自恢復(fù)程序的設(shè)計(jì) 程序的執(zhí)行總是從0000H開始，導(dǎo)致程序從 0000H開始執(zhí)行有四種可能：一、系統(tǒng)開機(jī)上電復(fù)位；二、軟件故障復(fù)位；三、看門狗超時(shí)未喂狗硬件復(fù)位； 四、任務(wù)正在執(zhí)行中掉電后來(lái)電復(fù)位。 硬件復(fù)位與軟件復(fù)位的識(shí)別 故對(duì)于微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，當(dāng)程序正常運(yùn)行時(shí)，將SP設(shè)置地址大于07H，或者將PSW的第5位用戶標(biāo)志位在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)設(shè)為1。若用兩個(gè)單元作上電標(biāo)志，則這種判別方法的可靠性更高。 識(shí)別測(cè)控系統(tǒng)中因意外情況如系統(tǒng)掉電等情況引起的開機(jī)復(fù)位與正常開機(jī)復(fù)位，對(duì)于過(guò)程控制系統(tǒng)尤為重要。那么系統(tǒng)復(fù)位后可據(jù)此單元判系統(tǒng)原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，并跳到出錯(cuò)處理程序中恢復(fù)系統(tǒng)原運(yùn)行狀態(tài)。 對(duì)順序要求嚴(yán)格的一些過(guò)程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)非正常復(fù)位否，一般都要求從失控的那一個(gè)模塊或任務(wù)恢復(fù)運(yùn)行。其次再對(duì)測(cè)控系包括顯示界面等的恢復(fù)。 應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，真實(shí)地恢復(fù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)需 要極為細(xì)致地對(duì)系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)予以備份，并加以數(shù)據(jù)可靠性檢查，以保證恢復(fù)的數(shù)據(jù)的可靠性。統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等予以恢復(fù)， 圖13 系統(tǒng)自恢復(fù)程序流程圖圖中恢復(fù)系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)是指取出備份的數(shù)據(jù)覆蓋當(dāng)前的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。 在工程實(shí)踐中通常都是幾種抗干擾方法并用，互相補(bǔ)充完善，才能取得較好的抗干擾效果。由于計(jì)時(shí)中斷程序中加了中斷延時(shí)誤差處理，所以實(shí)際計(jì)時(shí)的走時(shí)精度非常高，可滿足多種場(chǎng)合的應(yīng)用需要；另外上電時(shí)的班級(jí)、學(xué)號(hào)、制作日期滾動(dòng)顯示可以方便學(xué)生設(shè)計(jì)作業(yè)的辯認(rèn)區(qū)別。閃動(dòng)調(diào)時(shí)程序T1中斷服務(wù)程序，用作時(shí)間調(diào)整時(shí)調(diào)整單元閃爍指示INTT1: PUSH ACC 中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) PUSH PSW MOV TL1, 0B0H 裝定時(shí)器T1定時(shí)初值 MOV TH1, 3CH DJNZ R2,IN1OUT ，退出中斷（50ms中斷6次） MOV R2,06H CPL 02H ，對(duì)閃爍標(biāo)志取“反” JB 02H,FLASH1 02H位為1時(shí)，顯示單元“熄滅” MOV 72H,76H 02H位為0時(shí)，正常顯示 MOV 73H,77H MOV 74H,78H MOV 75H,79Hin1out: POP PSW 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POP ACC RETI 中斷退出FLASH1:JB 01H,FLASH2 01H位為1時(shí)，轉(zhuǎn)[小]時(shí)熄滅控制 MOV 72H,7AH 01H位為0時(shí)，“熄滅符”數(shù)據(jù)放入分 MOV 73H,7AH 顯示單元（72H～75H），將不顯示分?jǐn)?shù)據(jù) MOV 74H,78H MOV 75H,79H AJMP IN1OUT 轉(zhuǎn)中斷退出FLASH2: MOV 72H,76H 01H位為1時(shí)，“熄滅符”數(shù)據(jù)放入[小]時(shí) MOV 73H,77H 顯示單元（74H～75H），[小]時(shí)數(shù)據(jù)將不顯示 MOV 74H,7AH MOV 75H,7AH AJMP IN1OUT 轉(zhuǎn)中斷退出。清0程序?qū)τ?jì)時(shí)單元復(fù)0用CLR0: CLR A 清累加器 MOV R0,A 清當(dāng)前地址單元 DEC R0 指向前一地址 MOV R0,A 前一地址單元清0 RET 子程序返回。延時(shí)程序1ms延時(shí)程序，LED顯示程序用DL1MS: MOV R6,14HDL1: MOV R7,19HDL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 RET20ms延時(shí)程序，采用調(diào)用顯示子程序，以改善LED的顯示閃爍現(xiàn)象DS20MS: ACALL DISPLAY ACALL DISPLAY ACALL DISPLAY RET延時(shí)程序，用作按鍵時(shí)間的長(zhǎng)短判斷DL1S: LCALL DL05S LCALL DL05S RETDL05S: MOV R3,20H 8msX32=DL05S1: LCALL DISPLAY DJNZ R3,DL05S1 RET 程序結(jié)束END31