【正文】 緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“ 1”通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平時(shí)，此時(shí)可作輸入口。 時(shí)鐘電路 89C52 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 89C52 單片機(jī)需外置振蕩電容。 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 18 本次設(shè)計(jì) 單片機(jī)研究主要以 AT89C52 為例，分析 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，硬件資源分配等，下面是 AT89C52 單片機(jī) 引腳 功能簡(jiǎn)化 圖。 數(shù)字鐘在單片機(jī)的最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一些外圍電路（如鍵盤(pán)控制電路）和設(shè)備，使之具有某些特定功能的數(shù)字鐘。 LED8 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 37H 36H 35H 34H 33H 32H 31H 30H 時(shí)十位 時(shí)個(gè)位 分隔 分十位 分個(gè)位 分隔 秒十位 秒個(gè)位 數(shù)字鐘的啟、停及時(shí)間調(diào)整 數(shù)字鐘啟、停 是 通過(guò) 用戶編 寫(xiě)程序到單片機(jī)內(nèi)部，利用單片機(jī)的 輸入輸出（ I/O） 口控制 .就可以簡(jiǎn)單地控制數(shù)字鐘的時(shí)間和啟用問(wèn)題。對(duì)于 T0 來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)時(shí)鐘為 12MHz，最大定時(shí)也只有 65536us，即 ，無(wú)法達(dá)到我們所需 要的 1 秒的定時(shí)，因此，必須通過(guò)軟件來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題，假設(shè)取 T0 的最大定時(shí)為 50ms，即要定時(shí) 1秒需要經(jīng)過(guò) 20 次的 50ms 的定時(shí)。 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 14 系統(tǒng)資源分配與使用 單片機(jī)有許多資源是有限的不能濫用，比如定時(shí)計(jì)數(shù)器 T,外部中斷等，在設(shè)計(jì)一個(gè)多模塊程序時(shí)，要注意先做一個(gè)整體規(guī)劃，把稀缺資源用在最需要用的地方。在設(shè)計(jì)中需要用到許多技巧。 此次本設(shè)計(jì)的要求并不高，采用專(zhuān)門(mén)的時(shí)鐘芯片進(jìn)行控制時(shí)鐘信號(hào)有點(diǎn)大材小用，確實(shí)有點(diǎn)浪費(fèi)，如要設(shè)計(jì)具有多功能的數(shù)字鐘，最好用時(shí)鐘芯片提供時(shí)鐘信號(hào)。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留特性，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。 而且 非常適合于初學(xué)者用于學(xué)習(xí)階段的反復(fù) 燒寫(xiě)演練，也非常適合單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)工程師用于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)試制階段。當(dāng)再基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 9 次按下該鍵時(shí)，再次啟動(dòng)時(shí)鐘； （ 3） K0— 控制“秒”的調(diào)整，每按一次加 1 秒； （ 4） K1— 控制“分”的調(diào)整，每按一次加 1 分； （ 5） K2— 控制“時(shí)”的調(diào)整，每按一次加 1 小時(shí)； 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品要求 （ 1） 該設(shè)計(jì)要用 keil 軟件進(jìn)行編程與調(diào)試，利用 Proteus 7 Professional 軟件進(jìn)行繪制硬件電路圖且進(jìn)行仿真。 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。盡管單片機(jī)主要是為控制目的而設(shè)計(jì)的，它仍然具備通用微型計(jì)算機(jī)的全部特征。在控制領(lǐng)域， 人們更多的關(guān)心計(jì)算機(jī)的低成本，小體積，運(yùn)行的可靠性和控制靈活性。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、定時(shí)啟閉電路、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備，甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以 鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著 CMOS化、低功耗、小體積、大容量、 高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。本論文的數(shù)字鐘 設(shè)計(jì) ， 是 以 AT89C52 單片機(jī)為核心，配備 LED 顯示模塊、時(shí)鐘電路 、 復(fù)位 、電源 等功能模塊。 因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。當(dāng)今的社 會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息化時(shí)代，基本所有的電子產(chǎn)品都向智能化，環(huán)?；l(fā)展。目前，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為電子應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)最為常用的手段 。 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 7 課題 的 來(lái)源 時(shí)鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類(lèi)的好朋友，但隨著時(shí)間的推移，由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用 ,使得數(shù)字鐘的精度 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表 , 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義 。我們選擇了第二種方案 ； 而第二種方案也需要進(jìn)行各種電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化和比較。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。 [4]但要注意所需的驅(qū)動(dòng)電流比靜態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)要大，因此要增加驅(qū)動(dòng)電路。 并由其 內(nèi)部的 定時(shí)計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘 信號(hào) 。在用單片機(jī)控制對(duì)多個(gè)數(shù)碼管的掃描顯示中，數(shù)碼管接收到的電壓可以看成是一串方波序列，占空比控制了數(shù)碼管的亮度。 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)的基本方法 用 AT89C52 單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 產(chǎn)生一秒的定時(shí)時(shí)間，作為秒計(jì)數(shù)時(shí)間，當(dāng) 一秒產(chǎn)生時(shí)，秒計(jì)數(shù)加 1 開(kāi)機(jī)時(shí)。 下面我們要給 T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的 TH0， TL0 裝入預(yù)置初值，通過(guò)下面的公式可以計(jì)算出 ： TH0＝（ 216－ 50000） /256 TL0＝（ 216－ 50000） MOD 取摸 256 這樣，當(dāng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)滿 50ms 時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷，我們可以在中斷服務(wù)程序中，對(duì)中斷次數(shù)加以統(tǒng)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的邏輯功能。 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)。 [6]同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇 。 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 19 圖 21 單片機(jī) 8052 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 程序存儲(chǔ)器 (ROM) 89C52 共有 4096 個(gè) 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 [8]下圖是 MCS52 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 P2 口 (2128)： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯 門(mén)電路，對(duì)端口 P2 寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平時(shí)，此時(shí)可作輸入口。當(dāng)訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)，一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的，要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。 XTAL1(19)：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā) 生器的輸入端。 具備數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)的人都知道，在數(shù)字集成電路中，有各式各樣的計(jì)數(shù)器。保護(hù)電路。 穩(wěn)壓電源電路為了更好地抗擊來(lái)自電源途徑的雜波干擾，在電路中采用了一些電氣加固措施。當(dāng)接低電平時(shí) ,復(fù)位后直接從外部 ROM 的 0000H 開(kāi)始執(zhí)行 [9] 鍵盤(pán)控制電路 鍵盤(pán)分編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。單片機(jī)中常用軟件法，軟件法其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是在單片機(jī)獲得端口為低的信息后，不是立即認(rèn)定按鍵已被按下，而是延時(shí) 10 毫秒或更長(zhǎng)一些時(shí)間后再次檢測(cè)端口，如果仍為低，說(shuō)明按鍵的確按下了，這實(shí)際上是避開(kāi)了按鍵按下時(shí)的抖動(dòng)時(shí)間。是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶，借助鍵盤(pán)可以向計(jì)算機(jī)輸入程序、置數(shù)、邏輯操作以及寫(xiě)入程序和程序檢測(cè)等。 TX 實(shí)驗(yàn)板用共陰 LED 顯示器，根據(jù)電路連接圖顯示 16 進(jìn)制數(shù)的編碼已列在下表。 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 29 圖 61 數(shù)字鐘工作流程圖 系統(tǒng)中斷流程圖 在這里，我們有必要介紹一下單片機(jī)的中斷系統(tǒng)，以利于我們的學(xué)習(xí)。 中斷是一個(gè)過(guò)程，當(dāng)中央處理器 CPU 在處理某件事情時(shí)，外部又發(fā)生了另一緊急事件，請(qǐng)求 CPU 暫停當(dāng)前的工作而去迅速處理該緊急事件。 動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。目前支持的單片機(jī)類(lèi)型有： 68000 系列、 8051 系 列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。該軟件有好多功能，可以用匯編語(yǔ)言， C 語(yǔ)言等匯編。能夠正常編譯的程序說(shuō)明沒(méi)有什么問(wèn)題了，此時(shí)我們?cè)邳c(diǎn)擊相關(guān)欄目，讓它生成我們?cè)谟布抡鏁r(shí)所需要的 .HEX 文件。想設(shè)計(jì)什么東西，稍加思索，通過(guò)軟件匯編和電路仿真就可以達(dá)到預(yù)期的效果?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 以下是數(shù)字鐘的元件清單 表 71 電子鐘元器件清單 元件名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量（個(gè)） 單片機(jī) AT89C52 1 電阻 RES/10K,RES/220 5,8 晶振 1 電容 30pF/220uf 2,1 按鍵 BUTTON 4 排阻 RESPACK8/10K 1 鎖存器 74LS245 1 液晶顯示 7SEGMPX6CC 1 二極管 1N4148 4 軟 件介紹 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。 當(dāng) CPU 正在處理一個(gè)中斷源請(qǐng)求的時(shí)候，又發(fā)生了另一個(gè)優(yōu)先級(jí)比它高的中斷源請(qǐng)求，如果 CPU 能夠暫時(shí)中止對(duì)原來(lái)中斷處理程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理優(yōu)先級(jí)更高的中斷源請(qǐng)求，待處 理完以后，再繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的低級(jí)中斷處理程序，這樣的過(guò)程稱為中斷嵌套。所謂中斷就是當(dāng) CPU 正在執(zhí)行程序 A 時(shí)，發(fā)生了另一個(gè)急需處理的事件 B，這是 CPU 暫停當(dāng)前執(zhí)行的程序 A，立即轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理事件 B 的程序，處理完事件 B 后，再返回到程序 A 繼續(xù)執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程被叫做中斷。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改； （ 3）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)； （ 4）繪制程序流程圖； （ 5）合理分配系統(tǒng)資源 ； （ 6）為程序加入注釋?zhuān)岣呖勺x性，實(shí)施軟件工程； （ 7）注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。dpabcdefgdpdpgfedcba＋ 5V（a ） （b ）基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 27 使用 LED 顯示器時(shí)，要注意區(qū)分這兩種不同的 接法。 校時(shí) 電路主要靠鍵盤(pán)來(lái)控制。 下圖 56 是非編碼鍵盤(pán)式控 制電路。 時(shí) 鐘振蕩電路 時(shí)鐘振蕩器即時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生整個(gè)芯片內(nèi)部各功能電路正常操作所需的時(shí)鐘脈沖和定時(shí)信號(hào)。因此，關(guān)于電源的索取途徑，電源電路的方案和規(guī)劃設(shè)計(jì)，是每一位單片機(jī)應(yīng)用者都要面對(duì)和考慮的問(wèn)題。也就是說(shuō)復(fù)位在電路中起到一定的保護(hù)作用。它們可運(yùn)用來(lái)設(shè)置片內(nèi)電路的運(yùn)行方式，記錄電路的運(yùn)行狀態(tài)， MCS51 單片機(jī)對(duì)特殊 功能寄存器采取與片內(nèi) RAM 統(tǒng)一編址的方法，可按字節(jié)地址直接尋址。 EA/VPP(31)：外部訪問(wèn)允許。 P3 口 (1017)： P3 是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口 P3 寫(xiě)“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻 拉高并可作為輸入端口，此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ,這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址 (低 8 位 )和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。 中斷系統(tǒng) 89C52 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 學(xué)習(xí)單片機(jī)的主要目的，就是為了把這種單片機(jī)芯片應(yīng)用到我們的科研項(xiàng)目和電子產(chǎn)品中，把單片機(jī)現(xiàn)有的引腳資源和內(nèi)部一切可以利用的硬件資源充分開(kāi)發(fā)和調(diào)動(dòng)起來(lái)，以便實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目或產(chǎn)品的性能 /價(jià)格比的最優(yōu)化。 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 17 第五章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) AT89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 是由單片機(jī)， 振蕩電路，復(fù)位電路，電源電路 等 4 部分組成 。 電子鐘的時(shí)鐘時(shí)間在六位數(shù)碼管上進(jìn)行顯示，因此，在內(nèi)部 RAM 中設(shè)置顯示緩沖區(qū)共 8 個(gè)單元。 在此設(shè)計(jì)中，選擇 16 位定時(shí)工作方式。 單片機(jī)位尋址區(qū)的使用 單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由 20H 到 2FH 共有 16 個(gè)字節(jié)的位尋址區(qū)可以被作為程序執(zhí)行過(guò)程中的狀態(tài)參數(shù)，許多程序模塊至于兩個(gè)狀態(tài)（比如閃爍與正常顯示，報(bào)時(shí)與不報(bào)時(shí)等）用位尋址區(qū)中的某一位來(lái)記錄程序執(zhí)行狀態(tài)，在需要對(duì)狀態(tài)進(jìn)行判斷的時(shí)候十分方便并且節(jié)約空間，一個(gè)字節(jié)便可以判斷八個(gè)狀態(tài)，而非位尋址區(qū)的地址記錄程序狀態(tài)時(shí)可能需要先進(jìn)行變換，增加 了執(zhí)行成本且容易出錯(cuò)。 數(shù)字鐘的工作原理是 利用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器來(lái)完成走時(shí)并用兩組輸出口控制數(shù)碼管來(lái)顯示；通過(guò)編程向某一輸出口輸出方波實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)；利用輸入端口外接各種開(kāi)關(guān)來(lái)完成對(duì)走時(shí)及顯示的控制（如預(yù)置時(shí)間等）。 方案二：采用時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，時(shí)鐘芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)?年進(jìn)行計(jì)數(shù)，而且精度非常高 ,且硬件電路連接較為簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。它除了具備 AT89C51 的所有功能與部件外，其最大的優(yōu)勢(shì)就是 AT89C52 提供了8K 字節(jié)可擦寫(xiě) Flash