【正文】 一臺(tái)微處理器成功研制不久，第一個(gè)單片機(jī)就問(wèn)世了。生活中，我們發(fā)現(xiàn)，有時(shí)病人要在注射藥物之前作皮試試驗(yàn) ，防止過(guò)敏。根據(jù)這種情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)設(shè)備解決此問(wèn)題。同時(shí)給出了框圖，流程圖等。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無(wú)處不在，無(wú)所不為”。 本文討論的單片機(jī) AT89S52 可調(diào)數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的 51 系列單片機(jī)，可調(diào)數(shù)字鐘配置了外圍設(shè)備，構(gòu)成了一個(gè)可編程的計(jì)時(shí)定時(shí)系統(tǒng)，具有體積 小，可靠性高，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。這些兼容機(jī)與 8051 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用 CMOS 工藝，因而，常用 80C51 系列來(lái)稱呼所有具有 8051 指令系統(tǒng)的單片機(jī) ，它們對(duì) 8051 單片機(jī)一般都作了一些擴(kuò)充，更有特點(diǎn)。目前使用的 MCS51 系列單片機(jī)及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：基本型、增強(qiáng)型、低功耗型、專用型、超 8位型、片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器型。它功能強(qiáng)大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。 第 2 章 MCS51 單片機(jī)的知識(shí)介紹 單片機(jī)介紹 單片機(jī)又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢也是低的，一般不超過(guò) 10元即可 ......用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó) 50年代開發(fā)的 74系列，或者 60年代的 CD4000系列這些純硬件來(lái)搞定的話，電路一定是一塊大 PCB基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 3 板！但是如果要是用美國(guó) 70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 單片機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn) 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單 片機(jī)的功能越變?cè)綇?qiáng)，涉及到各個(gè)電子應(yīng)用領(lǐng)域。 （四）程序保密功能，防止拷貝，保護(hù)成果。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。它們的中斷請(qǐng)求信號(hào)分別由引腳 INT0（ ）和 INT1（ ）引入。 中斷控制 這里所說(shuō)的中斷控制是指提供給用戶使用的中斷控制手段，實(shí)際上就是一些專用寄存器。 位地址 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 位符號(hào) TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 這個(gè)寄存器既有定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的控制功能又有中斷控制功能，其中與中斷有關(guān)的控制位共六位： IE0和 IE1 、 IT0和 IT1 以及 TF0和 TF1 。各中斷源的優(yōu)先級(jí)由優(yōu)先寄存器（ IP）進(jìn)行設(shè)定。 中斷響應(yīng)的主要內(nèi)容是由硬件自動(dòng)生成一條長(zhǎng)調(diào)用指令 LCALL。首先將程序計(jì)數(shù)器 PC 的內(nèi)容壓入堆棧以保護(hù)斷點(diǎn)，再將中斷入口地址裝入 PC，使程序執(zhí)行轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷區(qū)入口地址。 中斷返回 中斷響應(yīng)后就轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，完成所需要的操作。這四個(gè)計(jì)數(shù)器均屬專用寄存器之列。 2. 定時(shí)功能 定時(shí)功能也是通過(guò)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器提供給用戶使用的有：八位計(jì)數(shù)器 TH 和 TL，以及有關(guān)的控制位。 在方式 0 下，當(dāng)為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是： 1～ 8192（ 213） 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 7 當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： （ 213－計(jì)數(shù)初值）晶振周期 12 或 （ 213－計(jì)數(shù)初值）機(jī)器周期 其時(shí)間單位與晶振周期或機(jī)器周期相同（ ?s）。 當(dāng)計(jì)數(shù)溢出后，不是 像前兩種工作方式那樣通過(guò)軟件方法，而是由預(yù)置寄存器 TH 以硬件方法自動(dòng)給計(jì)數(shù)器 TL 重新加載。如此重復(fù)不止。 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 8 第 3 章 數(shù)字鐘原理圖元件清單及設(shè)計(jì)方案 時(shí)鐘電路原理圖 A7 A7A6 A6A5 A5A4 A4A3 A3A2 A2A1 A1A0 A0S7B7B6B5B4B3B2B1B0S6S5S4S3S2S1S0B0B1B2B3B4B5B6B7S0S1S2S3S4S5S6S7X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1S E C O N DM I N U T EH O U RA02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19A B / B A1U27 4 L S 2 4 5RE T 圖 31 時(shí)鐘電路原理 圖 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 9 圖 31所示為時(shí)鐘電路原理圖，在 AT89C52芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。對(duì) 51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō) ,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。一般教科書推薦 C 取 10u， R取 。當(dāng)接低電平時(shí) ,復(fù)位后直接從外部 ROM的 0000H開始執(zhí)行 .這一點(diǎn)是初學(xué)者容易忽略的。運(yùn)用串行通信方式且計(jì)時(shí)不占用 CPU時(shí)間 ,能夠充分利用好 CPU。 *當(dāng)片選端 /CE低電平有效時(shí)， DIR=“0” ，信號(hào)由 B 向 A 傳輸；（接收） *DIR=“1” ，信號(hào)由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng) /CE為高電平時(shí)， A、 B均為高阻態(tài)。 （ 4） EA/VPP：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指 令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。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。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。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 AT89C2051是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 AT89C 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。在單片機(jī)的 40 個(gè)引腳中，電源引腳 2根，外接晶體振蕩器引腳 2根，控制引腳 4根以及 4組 8為可編程 I/O 引腳 32根。當(dāng)一條指令訪問(wèn)高于 7FH 的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問(wèn)高 128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 18 第 4 章 電路 的硬件設(shè)計(jì) 數(shù)字鐘硬件框圖 數(shù)字鐘系統(tǒng)構(gòu)成 數(shù)字鐘的構(gòu)成：振蕩器、分頻器、計(jì)數(shù)器、譯碼器、顯示器等幾部分 數(shù)字鐘的時(shí)、分、秒實(shí)際上就是由一個(gè) 24進(jìn)制計(jì)數(shù)器（ 0023），兩個(gè) 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器（ 0059）級(jí)聯(lián)構(gòu)成。 這樣，數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)實(shí)際上就是設(shè)計(jì)如下圖的計(jì)數(shù)器 . （三）、芯片選型 由于 24 進(jìn)制、 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器均由集成計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，且都包含有基本的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，從設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便考慮，芯片選擇同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS定時(shí)部分采用經(jīng)典的定時(shí)器定時(shí)。在顯示時(shí)，首先將時(shí)間十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為顯示段碼，然后送往數(shù)碼管顯示。一，可以直接進(jìn)入相關(guān)狀態(tài)進(jìn)行有關(guān) 操作，二，將調(diào)整分兩步，先進(jìn)入狀態(tài)，然后執(zhí)行操作，這兩步分別由兩個(gè)鍵控制。如果采用二的方式，就不會(huì)出現(xiàn)這種情況。利用查詢的方式，方法傳統(tǒng)，對(duì)此就不作過(guò)多的討論，以下是采用中斷的方式實(shí)現(xiàn)的數(shù)字鐘的一些討論和有關(guān)問(wèn)題作的一些處理。狀態(tài) 5是秒表進(jìn)入狀態(tài)，狀態(tài) 6是時(shí)鐘正常顯示狀態(tài)。二，在入棧保護(hù)有關(guān)數(shù)據(jù)后，對(duì)中斷程序執(zhí)行有影響的狀態(tài)位，寄存器，必須恢復(fù)為復(fù)位狀態(tài)的值。當(dāng)然這是在定時(shí)器定時(shí)剛好為 ，由以上分析，如果數(shù)字鐘設(shè)計(jì)為查詢的方式或是在中斷的方式下將定時(shí)器中斷設(shè)置為最高級(jí)，我們?cè)诙〞r(shí)值設(shè)置時(shí)，可以適當(dāng)?shù)目鄢?9個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間值。軟件消抖有定時(shí)器定時(shí)，和利用延時(shí)子程序兩種方式。因此，延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間應(yīng)該小于 20毫秒，如果采用定時(shí)器定時(shí)的方式，延時(shí)時(shí)間不影響時(shí)鐘。 狀態(tài) 3： KEY0=k2，調(diào)整數(shù)字鐘的時(shí)數(shù)據(jù)，每按一次加 1時(shí)。這樣可以使調(diào)整更加可視化。在文中 最后給出的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上很容易擴(kuò)展寫入年月日，其方法基本與時(shí)間的顯示和調(diào)整相類似。則初值 X滿足（ 216X） 1/12MHz 12μ s =50000μ s X=15536→ 0011110010110000→ 3CB0H 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 23 (2) 采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累計(jì) ,計(jì)滿 20次為秒計(jì)時(shí)（ 1秒）； (3) 從秒到分和從分到時(shí)的計(jì)時(shí)是通過(guò)累加和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)。 鍵盤 /顯示 AT89S52的 P0口和 P2口外接由八個(gè) LED 數(shù)碼管 (LED8～ LED1)構(gòu)成的顯示器，用 P0口作 LED 的段碼輸出口， P2口作八個(gè) LED 數(shù)碼管的位控輸出線， P1口外接四個(gè)按鍵 A、 B 構(gòu)成鍵盤電路。 本章小結(jié) 要進(jìn)行 基于單片機(jī)的電子鐘設(shè)計(jì)，首先要對(duì)單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器有全面的理解和掌握。功能最強(qiáng)的Proteus 專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對(duì)高校還有更多優(yōu)惠 。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。④ 支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。通過(guò)工具欄中的 p(從庫(kù)中選擇元件命令 )命令，在 pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件 間連線，編寫程序；在source 菜單的 Define code generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在 source 菜單的 Add/remove source files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過(guò) debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。數(shù)字鐘秒控制位 M_SET BIT 。定時(shí) 50毫秒 MOV TL0,(6553650000)MOD 256 MOV IE,82H SETB TR0 。秒值加 1 MOV A,SECOND CJNE A,60,J0。小時(shí)值加 1 MOV A,HOUR CJNE A,24,J2。*********************************************** 。顯示控制子程序 DISPLAY:MOV A,SECOND 。顯示分隔符 LCALL DELAY SETB MOV A,HOUR 。同時(shí) ,單片機(jī)工作也會(huì)受到環(huán)境的影響，比如溫度、濕度，以及其它電子設(shè)備的干擾。 隨著時(shí)間的推移 ,計(jì)算機(jī)革命的完成 ,信息高速公路的飛速發(fā)展 ,我們的工業(yè)已經(jīng)和自動(dòng)化控制密不可分了 . 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的單片機(jī)年容量已達(dá) 1－ 3億片，且每年以大約 16%的速度增長(zhǎng)，但相對(duì)于世界市場(chǎng)我國(guó)的占有率還不