【正文】 ............................................................................... 25 附 錄 .................................................................................................................................................. 26 1 系統(tǒng)電路圖 ............................................................................................................................. 26 2．系統(tǒng)程序清單 ....................................................................................................................... 27 3．系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū) ................................................................................................................... 48 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 1 第一章 引 言 單片機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史及應(yīng)用 單片機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史 單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末 ， 作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，單片機(jī)應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。 MCS–48的推出是在工控領(lǐng)域的 探 索，參與這一 探 索的公司還有 Motorola 、 Zilog 等，都取得了滿意的效果。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。 3) 體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式 。隨著MCS–51 系列的廣 泛 應(yīng)用，許多電氣廠商競(jìng)相使用 80C51 作 為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道 A/D 轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路 功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。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： (1) 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各 種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。 (3) 單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)將使人類(lèi)生活更加方便、舒適、豐富多彩。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱(chēng)為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命 。這也是今后以 80C51 取代 8051 為標(biāo)準(zhǔn) MCU 芯片的原因。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了 HMOS（高密度、高速度 MOS） 、 CHMOS 工藝 以及 CHMOS 和 HMOS 工藝的結(jié)合。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)?lái)了產(chǎn)品的高可 靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。目前 供電的單片機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，須運(yùn)用新的工藝，使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。現(xiàn)指令速度最高者已達(dá)100MIPS（ Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加強(qiáng)了位處理功能、中斷和定時(shí)控制功能。這類(lèi)單片機(jī)的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。 (8)串行擴(kuò)展技術(shù) 在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，通用型單片機(jī)通過(guò)三總線結(jié)構(gòu)擴(kuò)展外圍器件成為單片機(jī)應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。在單片機(jī)家族中， 80C51 系列是其中的佼佼者，加之 Intel 公司將其 MCS–51 系列中的 80C51內(nèi)核使用權(quán)以專(zhuān)利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名 IC 制造廠商，如 Philips、 NEC、ATMEL、 AMD、華邦等，這些公司都在保持與 80C51 單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了 80C51 的 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 5 許多特性。 單片機(jī)在數(shù)字時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用 近幾年，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槠湫∏傻捏w積，低功耗，以及高效的性能，單片機(jī)受到了大家的歡迎。若用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)制作完成，由于其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)軟件編程來(lái)完成，那么就降低了硬件電路的復(fù)雜性，而且其成本也有所降低，所以在該設(shè)計(jì)與制作中采用單片機(jī) AT89S52，它是低功耗、高性能的 CMOS 型 8位單片機(jī)。 本設(shè)計(jì) 正是 利用了單片機(jī)在定時(shí)方面的基本功能 ， 通過(guò)基于 AT89S52 單片機(jī) 來(lái)實(shí)現(xiàn) 數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 。 該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為 8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣具有 89C51 的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片 多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。 方案三： 采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描 ,LED 數(shù)碼管 價(jià)格適中 ， 對(duì)于顯示數(shù)字最合適 ， 而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí) ， 占用的單片機(jī)口線少。 電路設(shè)計(jì)最終方案決定 綜上各方案所述 ,對(duì)此次作品的方案選定 ： 采用 AT89S52 作為主控制系統(tǒng) ； 使用內(nèi)部時(shí)鐘電路外接晶振提供時(shí)鐘 震蕩電路； 顯示 方法采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描 方法 。 圖 系統(tǒng)電路圖 主要單元電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) I/O 口 （ P0、 P P P3）， AT89S52 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作 為 輸出或輸入。實(shí)物上的 20引腳為接地端 ,40 引腳為電源端，系統(tǒng)默認(rèn)而未顯示 。 本章小結(jié) 此次基于單片機(jī) AT89S52 的數(shù)字式 時(shí) 鐘的 實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)與制作獨(dú)特之處在于采用了動(dòng)態(tài)顯示的形式，將 6 個(gè)數(shù)碼管串聯(lián)起來(lái)，這一點(diǎn)與一般的電子鐘采用靜態(tài)顯示的方法不同，這樣的設(shè)計(jì)使得單片機(jī)的管腳得到了充分的利用，也使得本設(shè)計(jì)中的電路顯得小巧，省去了相應(yīng)的芯片，節(jié)約了成本． 在對(duì) 該 數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)開(kāi)發(fā)之前，必須了解該系統(tǒng)的特點(diǎn)、適用范圍以及使用者需要 一個(gè)什么樣的系統(tǒng)，以此作為基礎(chǔ)為開(kāi)發(fā)系統(tǒng)準(zhǔn)確定位，然后對(duì)使用者所需實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分析總結(jié)，根據(jù)使用者的實(shí)際要求來(lái)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)初步方案。此外，外圍設(shè)備需要整點(diǎn)提醒模塊，數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊。其主程序執(zhí)行流程如圖 所示。 second 置位 0 minute=60 hour++。以下是整點(diǎn)時(shí)提醒子程序。 LJMP HOUR_ END DayStart: MOV HOUR,0 INC DAY MOV A,MONTH MOV DPTR,months 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 15 MOVC A,A+DPTR MOV R7,A MOV A,MONTH CLR C CJNE A,2,NOT_FEBURAY MOV A,YEAR_L MOV B,4 DIV AB MOV A,B CLR C CJNE A,0,NOT_RUN_NIAN。 匯編語(yǔ)言直接描述機(jī)器指令，比機(jī)器指令容易記憶和理解。因此要結(jié)合程序編譯調(diào)試，在編寫(xiě)過(guò)程中，對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行編譯調(diào)試，如果有問(wèn)題再進(jìn)行修改，以確保每個(gè)模塊的正確性，從而提高整體編譯調(diào)試成功的可能性。 Keil C51 軟件簡(jiǎn)介 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)BL51 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 18 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.abs)。 （ 2） C51 編譯器和 A51 編譯器 由 uVision2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境創(chuàng)建的源文件可以被 C51 編譯器或 A51 編譯器處理生成可重定位的 object 文件。這些庫(kù)是按規(guī)定格式排列的目標(biāo)模塊，可在以后被連接器所使用。這個(gè)內(nèi)核完全集成在 C51 編譯器中，使用非常簡(jiǎn)單。絕對(duì)地址目標(biāo)文件可以用于以下目的。 （ 6） uVision 軟件調(diào)試器 uVision 軟件調(diào)試器可以進(jìn)行快速可靠的程序調(diào)試。 1) 安裝 MON51 目標(biāo)監(jiān)控器到開(kāi)發(fā)者的目標(biāo)系統(tǒng)并通過(guò) Monitor51 接口下載源程序。根據(jù)仿真過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題修改源程序，重新編譯，生成新的 hex 文件。從仿真結(jié)果看，系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì) 要求。 解決：根據(jù)儀器的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)電路的驅(qū)動(dòng)能力不足，最后在輸入端接入 1K 的上拉電阻后 ,電路的驅(qū)動(dòng)能力才能滿足，即可解決不亮現(xiàn)象。 （ 4） 沒(méi)有考慮到閏年時(shí)的情況。 Proteus 仿真畢竟不是硬件運(yùn)行，只是在軟件上模擬，且對(duì)計(jì)算機(jī)配置要求較高，因此運(yùn)行并不非常穩(wěn)定。數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)的開(kāi) 發(fā)不僅是要實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的正確顯示，而且要考慮數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)是 否具有控制功能，操作者是否可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，保證時(shí)間的正常運(yùn)行 。通過(guò)學(xué)習(xí)和使用匯編語(yǔ)言，能夠感知、體會(huì)、理解機(jī)器的邏輯功能，向上為理解各種軟件系統(tǒng)的原理，打下技術(shù)理論基礎(chǔ)；向下為掌握硬件系統(tǒng)的原理，打下實(shí)踐應(yīng)用基礎(chǔ)。對(duì)于每一個(gè)模塊，除了編譯調(diào)試，如果可以用硬件電路仿真則要進(jìn)行仿真，以便直觀地觀察程序的運(yùn)行情況，如有錯(cuò)誤很容易就能發(fā)現(xiàn)。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我掌握了匯編語(yǔ)言編程知識(shí)，并對(duì) 單片機(jī) 這種成熟并廣泛應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)行了深入的學(xué)習(xí)。各部分的設(shè)計(jì)都具有各自的特點(diǎn)，在硬件電 路設(shè)計(jì)中需要的是電工電子的理論和知識(shí)；系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)要求匯編語(yǔ)言編程能力；系統(tǒng)的調(diào)試與仿真則需要熟練應(yīng)用 Keil 和 Proteus軟件。當(dāng)然這個(gè)數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不是很完美，經(jīng)過(guò)不斷的完善 和修改補(bǔ)充，會(huì)實(shí)現(xiàn)更多的功能。在此特別感謝田宗軍老師的大力幫助。我還要感謝我的母校 ——南航金城學(xué)院，以及在這里兩年生活中給予我關(guān)心和幫助的老師和同學(xué)，尤其是我的同學(xué)史國(guó)華同志的幫助和支持，以及我們宿舍的全體成員，是他們教會(huì)了我專(zhuān)業(yè)的知識(shí)和做人的道理。雖然我們專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)繁重，但正是在這幾個(gè)月緊張而充實(shí)的設(shè)計(jì)中，我感到自己的知識(shí)得到了一次升華，我相信：我的畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)給我的四年大學(xué)畫(huà)上一個(gè)圓滿的句號(hào)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 26 附 錄 1 系統(tǒng)電路圖 如 圖 附錄 A 所示，系統(tǒng)電路圖由單片機(jī)控制模塊，數(shù)碼管顯示模塊和整點(diǎn)提醒模塊等組成。//外部中斷 0 服務(wù)子程序 _ExternInterrupt0: 。12MHZ 。主程序 ORG 0000H AJMP _MAIN 。變量定義區(qū) YEAR_H EQU 30H 。時(shí)變量 MINUTE EQU 35H 。蜂鳴器 端口 DISPLAY EQU 40H 。為定時(shí)器 1 中斷計(jì)數(shù) KEY_SET_TIMES EQU 52H 。參數(shù)初始化 _init_para: 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 28 MOV SP, 60H 。 MOV MONTH , 02。從第 0 個(gè)數(shù)碼管開(kāi)始掃描 ,一直 。到第 2 個(gè)數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū) ADD A,2 MOV R0,A MOV R0,0AH 。―‖ SETB IT0 。外部中斷 1 為關(guān)閉 S