【正文】 圖 39 調(diào)試界面 利用 Proteus 進行仿真 35 Proteus 的簡介 Proteus 軟件是由英國 Lab Center Electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件。 32 將“ Xtal（ MHZ） ”改為 。 偉福工作過程 1. 181。單片機程序的編譯調(diào)試軟件比較多，如 51 匯編集成開發(fā)環(huán)境、偉福仿真軟件、 Keil 單片機開發(fā)系統(tǒng)等。注意：在主程序中對時間進行調(diào)校前應關閉中斷，以防在調(diào)校過程中定時中斷服務程序也對時間進行修改而造成混淆。運算模塊負責時、分、秒的計算，該模塊主要通過 89C51 的 IR1 號中斷來實現(xiàn)，但由于每 50ms 一次中斷請求，所以在中斷服務程序必須利用已申請內(nèi)存單元 21H 來統(tǒng)計中斷請求的次數(shù)，只有當 21H 的值為 20 時，才能讓秒單元內(nèi)的數(shù)值加 1。 CPU 直接往 LED 輸出八 21 段代碼，省去了硬件譯碼器。 工作原理闡述 時鐘 要由 AT89C51 片內(nèi)定時器定時中斷，并取一存儲單元作為計數(shù)器使用，每中斷一次，在 中斷服務程序中使計數(shù)器加 AT89C51 芯片、74LS245 驅(qū)動器、 LED 數(shù)碼顯示管和 2 按鍵組成。其中校時模塊和時鐘運算模塊要對時、分、秒的數(shù)值進行操作，并且秒計算到 60 時，要自己清零并向分進 1；分計算到 60 時，要自己清零并向時進 1；時計算到 24 時，要清零。 （ 4） 在 XD1—2 鍵盤上選定 2 個鍵分別作為小時 、 分的調(diào)校鍵。例如奧運會倒計時顯示屏、鐵路安全顯示屏、生產(chǎn)線看板、體育比賽記時屏、大型室外高亮度時鐘等，這類產(chǎn)品覆蓋銀行、醫(yī)院、地鐵車站、 體育運動、電視臺、監(jiān)控系統(tǒng)、高大建筑物等行業(yè)。到此，取指令過程結(jié)束，進入執(zhí)行指令過程。 圖 17（ a）為上電復位電路，它是利用電容充電來實現(xiàn)的。若是單字節(jié)指令，則在 S4 仍有讀操作，但被讀入的字節(jié)無效，且程序計數(shù)器 PC 并不增量。單片機執(zhí)行任何一條指令時都可以分為取指令階段和執(zhí)行指令階段。由于一個機器周期共有 12 個振蕩脈沖周期 , 因此機器周期就是振蕩脈沖的十二分頻。 單片機 的時序定時單位共有 4 個，從小到 大依次是：節(jié)拍、狀態(tài)、機器周期和指令周期。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信號。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE 禁止，置位無效。 ALE：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當 對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版 本。用單片機進行實時系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和控制，保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，有利于提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。特別是很多單片機都設置了多種工作方式，這些工作方式 8 包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等。 2. 提高性能，擴大容量，性能價格比高。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “ 智能型 ” ，如智能型洗衣機等。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱 PC機。 它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。而傳統(tǒng)的 8 位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80 年代提高了數(shù)百倍。 INTEL 的 Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統(tǒng)。 （ 2） MCU 即微控制器 （ Micro Controller Unit） 階段，主要的技術發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。 圖 12 單片機應用系統(tǒng)的組成 由此可見，單片機應用系統(tǒng)的設計人員必須從硬件和軟件兩個角度來深入了解單片機，并能 夠?qū)⒍哂袡C結(jié)合起來，才能形成具有特定功能的應用系統(tǒng)或整機產(chǎn)品。 2 第 1 章 單片機的概述 單片微型計算機是指集成在一個芯片上的微型計算機，也就是把組成微型計算機的各種功能部件，包括 CPU（ Central Processing Unit） 、隨機存取存儲器 RAM（ Random Access Memory） 、只讀存儲器 ROM（ Readonly Memory） 、基本輸入 /輸出 (Input/Output)接口電路、定時器 /計數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機，從而實現(xiàn)微型計算機的基本功能。 數(shù)字鐘實際上是一個對標準頻率 (1HZ)進行計數(shù)的計數(shù)電路。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。與傳統(tǒng)機械表相比，它具有走時精確 ,顯示直觀等特點。洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） I 基于單片機的電子時鐘設計 摘 要 現(xiàn)今，高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用 了石英技術，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校 。它的計時周期為 24 小時，顯滿刻度為 “ 23 時 59 分 59 秒”，另外 具有校時功能，斷電后有記憶功能，恢復供電時可實現(xiàn)計時同步等特點。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。由于計數(shù)的起始時間不可能與標準時間 (如北京時間 )一致，故需要在電路上加一個校時電路，同時標準的 1HZ 時間信號必須做到準確穩(wěn)定，通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖 11 所示。 自從 1974 年美國 Fairchild 公司研制出第一臺單片機 F8 之后，迄今為止，單片機經(jīng)歷了由 4 位機到 8 位機再到 16 位機的發(fā)展過程。它所涉及的領域都與對象系統(tǒng)相關，因此，發(fā)展 MCU 的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。 單片機的定義 單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。 早期的單片機都是 8 位或 4 位的。目前，高端的 32 位單片機主頻已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有 10 美元。汽車上一般配備 40 多部單片機，復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過 PC 機和其他計算 的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。 單片機是靠程序的，并且可以修改。它由主機、鍵盤、顯示器等組成?，F(xiàn)在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。集成度已經(jīng)達到 300 萬個晶體管以上，總線速度達到數(shù)十微妙到幾百納秒，指令執(zhí)行周期已經(jīng)達到幾微妙到數(shù)十納秒，以往片外 XRAM 現(xiàn)已在物理上存入片內(nèi)， ROM 容量已經(jīng)擴充達 32K， 64K， 128K 以致更大的空間。 5. C 語言開發(fā)環(huán)境，友好的人機互交環(huán)境。 4. 在人們 生活中的應用 目前國內(nèi)外各種家具已經(jīng)普遍用單片機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路，例如，洗衣機 、電冰箱、空調(diào)機、微波爐、電飯煲、收音機、音像、電風扇及許多高級電子玩具都配上了單片機。 AT89C51 單片機為很多嵌入 10 式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈 沖。 12 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。請讀者特別注意時鐘脈沖與振蕩脈沖之間的二分頻關系，否則會造成概念上的錯誤。下面分別加以說明。當振蕩脈沖頻率為 12 MHz 時，一個機器周期為 1μs；當振蕩脈沖頻率為 6 MHz 時，一個機器周期為 2μs。 單片機 的取指 /執(zhí)行時序如圖 16 所示 由圖 16 可見， ALE 引腳上出現(xiàn)的信號是周期性的，在每個機器周期內(nèi)出現(xiàn)兩次高電平。 圖 16（ c）給出了單字節(jié)雙周期指令的時序，兩個機器周期內(nèi)進行 4次讀操作碼操作。在接電瞬間， RESET 端的電位與 VCC 相同，隨著充電電流的減少， RESET 的電位逐漸下降。 執(zhí)行指令的過程： (1) 指令寄存器中的內(nèi)容經(jīng)指令譯碼器譯碼后，說明這條指令是取數(shù)命令，即把一個立即數(shù)送 A 中； (2) PC 的內(nèi)容為 0001H，送地址寄存器，譯碼后選中 0001H 單元，同時 PC 的內(nèi)容自動加 1 變?yōu)?0002H； (3) CPU 同樣通過控制總線發(fā)出讀命令； (4) 0001H 單元的內(nèi)容 E0H 讀出經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送至 A。作為一種人機接口方式，語音比 LCD，鼠標鍵盤等設備更易于使用。每按一次鍵，對應的顯示值便加 1。這樣，才能循環(huán)記時。主要用 AT89C51 片內(nèi)定時器定時中斷服務程序完成秒、分、時的運算即計時功能， TIME0 的中斷服務程序完成調(diào)時、調(diào)分、調(diào)秒功能。 P1 口 作為 8 段數(shù)據(jù)輸出口，經(jīng) 74LS245 驅(qū)動后到達各 LED。在中斷服務程序里，必須對秒、分和時的單元內(nèi)的數(shù)值進行判斷，當秒加到60 時，分必須加 1 、秒清零；當分加到 60 時，時加 分清零。 整體模塊 在 6 塊 LED 數(shù)碼管上能實現(xiàn)數(shù)字時鐘的時、分、秒顯示，并能對時、 22 分、秒進行加 1 校對和清零。 Keil C51 是當前使用最廣泛的基于 AT89C51 單片機內(nèi)核的軟件開發(fā)平臺之一，由德國 Keil Software 公司推出。Vision2 是一個標準的 Windows 應用程序，直接在桌面上雙擊它的快捷鍵就可以啟動它。并按下“ Out Put”按鈕，將“ Greate HEX Fi”前的多選框選上，窗體如圖 35 所示。從 1989 年問世至今已有近 20 年的歷史，在全球得到廣泛的應用。 圖 38 “ Add Files to Group ‘ source Group“窗口 7. 對源程序進行檢驗，如圖 39 所示。 圖 32 “ Select Device for Target‘ Target1‘”對話框（ 1） 圖 33 “ Select Device for Target‘ Target1‘”對話框（ 2） 3. 單擊“ Options for Target”按鈕，系統(tǒng)鍵彈出如圖 34 所示窗口。Vision2 集成開發(fā)環(huán)境。 23 圖 22 時鐘信號流程圖 圖 23 外部中斷程序 24 電子時鐘控制程序 FLAG BIT DI_DA DATA 20H SEC DATA 21H MIN DATA 22H HOUR DATA 23H ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP TIAOSHI ORG 000BH LJMP CLOCK ORG 0030H MAIN: MOV TMOD,01H MOV TL0,01CH MOV TH0,0B9H SETB ET0 SETB EX0 SETB EA MOV IP,01H MOV DI_DA,00H MOV SEC,00H MOV MIN,00H MOV HOUR,00H SETB TR0 BEGIN: LCALL DIS AJMP BEGIN 25 ORG 0200H FF1: MOV A,DI_DA CJNE A,32H,DONE MOV DI_DA,00H MOV A,SEC ADD A,01H DA A MOV SEC,A CJNE A,60H,DONE MOV SEC,00H MOV A,MIN ADD A,01H DA A MOV MIN,A CJNE A,60H,DONE MOV MIN,00H MOV A,HOUR ADD A,01H