【正文】 重要。因此用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電子鐘的設(shè)計(jì)課題應(yīng)運(yùn)而生，利用單片機(jī)的多功能控制能力能很好實(shí)現(xiàn)要求。 整個(gè)過程就是先設(shè)計(jì)和焊接好硬件電路，再就是通過 C語言編寫應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)我們需要的功能，這期 間進(jìn)行的軟件仿真和調(diào)試是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 時(shí)間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。尤其在醫(yī)院，每次護(hù)士都會(huì)給 病人作皮試，測試病人是否對藥物過敏。隨時(shí)提醒這些容易忘記時(shí)間的人。 本課題的主要任務(wù)是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)字電子鐘，這里面的重點(diǎn)集中在單片機(jī)里，其中包括它的中斷功能的應(yīng)用、定時(shí)記數(shù)器的工作原理和工作模式選擇以及 I/O端口的應(yīng)用等。 2 系統(tǒng)和硬件電路的設(shè)計(jì) 2． 1 系統(tǒng)方案 2． 1． 1 控制 模塊方案 的選擇 實(shí)現(xiàn)電子鐘的方法有 多種，可以用 基本門電路搭建 ，但 電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障系數(shù)大，不易調(diào)試 。 目前國外各種家用電器已普通采用單片機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路。從性能來說各公司生產(chǎn)的產(chǎn)品都有他們自己的特點(diǎn)，目前國內(nèi)使用多的系列就是 Intel 公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，其中又以 MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用尤為廣泛，而且還在更進(jìn)一步的發(fā)展完善，價(jià)格越來越底，性能越來越好，本設(shè)計(jì)中就選用了 MCS51 系列單片機(jī)中的 AT89C51 型號(hào)。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 全靜態(tài)工作 頻率在 0Hz24Hz， 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ， 128*8位內(nèi)部 RAM， 32可編程 I/O線 ， 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ， 5個(gè)中斷源 ， 可編程串行通道 ， 低功耗的閑置和掉電模式 ， 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 。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。在由外部程序存儲(chǔ)器取 指令 期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN有效。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 芯片擦除： 整個(gè) PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 石英晶體振蕩器的具體工作原理 ： 石英晶體振蕩器的特點(diǎn)是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡單、頻率易調(diào)整。 這里選擇的晶振頻率為 24： 圖 24 振蕩電路 2． 3． 2 單片機(jī)的復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位電路如圖 25所示：單片機(jī)在工作中由于各種原因或者是意外事件，不時(shí)會(huì)產(chǎn)生程序跑飛或者死機(jī)等現(xiàn)象，這時(shí)我們通過 S4 復(fù)位鍵就可以使系統(tǒng)中的單片機(jī)重新正常運(yùn)行。 9（ RST/VPD） AT89C51 圖 26 鬧鐘和調(diào)時(shí)電路 2． 4 顯示電路的設(shè)計(jì) LED顯示器應(yīng)用十分廣泛， 1972年開始有少量 LED顯示屏用于鐘表和計(jì)算器。事實(shí)上， LED是那個(gè)時(shí)代主打的數(shù)字與文字顯示技術(shù)。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和顯示器等部分組成。 目前應(yīng)用最為廣泛的是七段數(shù)字顯示器，按發(fā)光物質(zhì)的不同數(shù)字顯示器可分為以下幾類：（ 1）半導(dǎo)體顯示器，亦稱發(fā)光二極管顯示器 ； （ 2）熒光數(shù)字顯示器，如熒光數(shù) 碼管、場致發(fā)光數(shù)字板等；（ 3）液體數(shù)字顯示器，如液晶顯示器、電用顯示器等；（ 4）氣體放電顯示器，如輝光數(shù)碼管、等離子體顯示器等。它一個(gè)管子可顯示四位數(shù)字，這樣就大大方便了硬件的調(diào)試難度，本設(shè)計(jì)重用的數(shù) 碼管型號(hào)是 SR*70561數(shù)碼管腳如圖 29： 圖 29 SR*70561 四位一體數(shù)碼管管腳圖 其中 1 5 七個(gè)管腳分便控制 7個(gè)段碼 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g的顯示。其中匯編語言和 C語言應(yīng)用的較多，結(jié)合本控制器的特點(diǎn)，這里選用了功能強(qiáng)、效率高的 C高級(jí)語言。 MCS51 單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ，包括 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0、 T1，分別由 4 個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器組成，均屬 SFR 寄存器。 顯示單元清零 開 始 T0， T1設(shè)置為 16 位記數(shù)模式 使 T0中斷 調(diào)用顯示子程序 =0 ？或=0 ？或=0 進(jìn)入調(diào)試子程序 N Y 3． 1． 1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作 與定時(shí) /計(jì)數(shù)器有關(guān)的控制寄存器有 3 個(gè)： 1． 定時(shí)器控制寄存器 TCON（ 88H） SFR 寄存器 TCON 既參與定時(shí)控 制又參與中斷控制，有關(guān)定時(shí)控制的有 4 位，表示如圖 32： 圖 32 定時(shí)器控制寄存器 TCON TF1/TF0：當(dāng) T1/T0的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)溢出時(shí)，該位置 “1”。為 “0”，作定時(shí)器用；為 “1”，作計(jì)數(shù)器用。 （ 2） TMOD值：作定時(shí)器： TMOD=0000 0 0 00=00H； 作計(jì)數(shù)器： TMOD=0000 0 1 00=04H （ 3）計(jì)數(shù)初值 ； 最大計(jì)數(shù)值為 213=8192， △ T=（ 213 — 計(jì)數(shù)初值） 機(jī)器周期（ 12/fosc）計(jì)數(shù)初值 =213 —欲計(jì)數(shù)脈沖數(shù) =213 —△ T/ 機(jī)器周期 2． 工作方式 1： M1M0=01——16位計(jì)數(shù)器 ,方式 1 時(shí)的電路邏輯結(jié)構(gòu)作定時(shí)器， TMOD=01H作計(jì)數(shù)器， TMOD=05H； △ T=（ 216 — 計(jì)數(shù)初值） 機(jī)器周期（ 12/fosc） ,計(jì)數(shù)初值 =216 —欲計(jì)數(shù)脈沖數(shù) =216 —△ T/ 機(jī)器周期。（ 1） T0方式 3， TL0：使用 T0原有控制資源，功能與方式 0、 1 相同。 C/ 控制位仍可使 T1 工作在定時(shí)器或計(jì)數(shù)器方式，只是由于其 TR TF1 被 T0的 TH0 占用，因而沒有計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志可供使用，計(jì)數(shù)溢出時(shí)只能將輸出結(jié)果送至串行口，即用作串行口波特率發(fā)生器。TH0=0x06。EA=1。 2． 程序查詢傳送方式 ， 先程序查詢，外設(shè)就緒進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳送，否則重新查詢直到外設(shè)就緒后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 ， 特點(diǎn) 是 硬件實(shí)現(xiàn)較容易但程序的開銷較大，實(shí)時(shí)性較差 3． 中斷傳送方式 ， 過程 為 外設(shè)發(fā)中斷申請信號(hào) ， CPU 中斷查詢并進(jìn)行響應(yīng) 。 中斷的響應(yīng)過程 ： 1 將相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器置 1 以阻斷后來的同級(jí)或低級(jí)的中斷請求 ； 2 執(zhí)行隱含的 LCALL 指令， PC 指向相應(yīng)的中斷服 務(wù)程序的入口地址，并進(jìn)行斷點(diǎn)保護(hù) ， 中斷入口地址地址表： INT0 ： 0003H C/T0 ： 000BH INT1 ： 0013H C/T1 ： 001BH STR ： 0023H 3． 執(zhí)行中斷服務(wù)程序 ： 注意：對現(xiàn)場的保護(hù)問題及相應(yīng)的程序設(shè)計(jì) 。 3． 3 顯示模塊的程序設(shè)計(jì) LED數(shù)碼管的 a到 g七個(gè)發(fā)光二極管因加正電壓而 不 亮，因加零電壓而發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼，下面給出共 陽 極的字形碼見表 41； 表 41 字形碼表 “ 0” 3FH “ 8” 7FH “ 1” 06H “ 9” 6FH “ 2” 5BH “ A” 77H “ 3” 4FH “ b” 7CH “ 4” 66H “ C” 39H “ 5” 6DH “ d” 5EH “ 6” 7DH “ E” 79H “ 7” 07H “ F” 71H 由于顯示的數(shù)字 0－ 9的字形碼沒有規(guī)律可循，只能采用查表的方式來完成我們所需的要求了。比起只能顯示一位數(shù)字的數(shù)碼管，它的優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)管子可以顯示四位數(shù)字，這樣就簡化了電路的復(fù)雜程度，大大減少電路的接 線數(shù)量，這樣即方便了電路的焊接，一旦再系統(tǒng)功能出故障的時(shí)候，也能更方便快速地檢查出出故障的原因。在測試單片機(jī)的過程中，有兩個(gè)直接的方法去檢測單片機(jī)自身是否正常工作就是首先看 XTAL2是否有始終信號(hào)輸入，二是看 ALE（ 30管腳）是否有 1/6時(shí)鐘頻率輸出。崔老師知識(shí)淵博，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，同時(shí)非常關(guān)心和體諒學(xué)生，這給我留下深刻的印象。 指導(dǎo)教師： 學(xué) 生： 年 月 日 附表 6 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）書面成績評分表 （指導(dǎo)教師用表） 學(xué)院 班級(jí) 姓名 1 評價(jià)內(nèi)容 具 體 要 求 分值 評 分 A B C D E 調(diào) 查 論 證 能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能正確翻譯外文資料；能提出并較好地論述課題實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。 20 20 18 16 14 ≤ 12 論文（設(shè)計(jì)） 質(zhì) 量 立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，編號(hào)齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完備、整潔、正確；論文結(jié)果有應(yīng)用價(jià)值。 50 50 45 40 35 ≤ 30 工作量、難度 工作量飽滿，難度較大。 10 10 9 8 7 ≤ 6 答 辯 回答問題有理論根據(jù)，基本概