【正文】 緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平時，此時可作輸入口。 時鐘電路 89C52 內(nèi)置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 89C52 單片機需外置振蕩電容。 基于匯編語言的 51 單片機可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計 18 本次設(shè)計 單片機研究主要以 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 引腳 功能簡化 圖。 數(shù)字鐘在單片機的最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一些外圍電路（如鍵盤控制電路）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 時十位 時個位 分隔 分十位 分個位 分隔 秒十位 秒個位 數(shù)字鐘的啟、停及時間調(diào)整 數(shù)字鐘啟、停 是 通過 用戶編 寫程序到單片機內(nèi)部，利用單片機的 輸入輸出（ I/O） 口控制 .就可以簡單地控制數(shù)字鐘的時間和啟用問題。對于 T0 來說，系統(tǒng)時鐘為 12MHz，最大定時也只有 65536us，即 ，無法達到我們所需 要的 1 秒的定時，因此，必須通過軟件來處理這個問題，假設(shè)取 T0 的最大定時為 50ms，即要定時 1秒需要經(jīng)過 20 次的 50ms 的定時。 基于匯編語言的 51 單片機可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計 14 系統(tǒng)資源分配與使用 單片機有許多資源是有限的不能濫用，比如定時計數(shù)器 T,外部中斷等，在設(shè)計一個多模塊程序時，要注意先做一個整體規(guī)劃，把稀缺資源用在最需要用的地方。在設(shè)計中需要用到許多技巧。 此次本設(shè)計的要求并不高，采用專門的時鐘芯片進行控制時鐘信號有點大材小用，確實有點浪費，如要設(shè)計具有多功能的數(shù)字鐘，最好用時鐘芯片提供時鐘信號。所謂動態(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暫留特性，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。 而且 非常適合于初學者用于學習階段的反復(fù) 燒寫演練，也非常適合單片機應(yīng)用項目開發(fā)工程師用于產(chǎn)品的開發(fā)試制階段。當再基于匯編語言的 51 單片機可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計 9 次按下該鍵時，再次啟動時鐘； （ 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”的調(diào)整，每按一次加 1 小時； 畢業(yè)設(shè)計作品要求 （ 1） 該設(shè)計要用 keil 軟件進行編程與調(diào)試，利用 Proteus 7 Professional 軟件進行繪制硬件電路圖且進行仿真。 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。盡管單片機主要是為控制目的而設(shè)計的，它仍然具備通用微型計算機的全部特征。在控制領(lǐng)域， 人們更多的關(guān)心計算機的低成本，小體積，運行的可靠性和控制靈活性。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、定時啟閉電路、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備，甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以 鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。 目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，趨勢將是進一步向著 CMOS化、低功耗、小體積、大容量、 高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。本論文的數(shù)字鐘 設(shè)計 ， 是 以 AT89C52 單片機為核心，配備 LED 顯示模塊、時鐘電路 、 復(fù)位 、電源 等功能模塊。 因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。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。當今的社 會已經(jīng)進入信息化時代，基本所有的電子產(chǎn)品都向智能化，環(huán)保化發(fā)展。目前，單片機應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為電子應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計最為常用的手段 。 基于匯編語言的 51 單片機可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計 7 課題 的 來源 時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的好朋友，但隨著時間的推移，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 ,遠遠超過老式鐘表 , 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義 。我們選擇了第二種方案 ； 而第二種方案也需要進行各種電路設(shè)計的優(yōu)化和比較。當送入一次字形碼后，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)動電流比靜態(tài)驅(qū)動時要大，因此要增加驅(qū)動電路。 并由其 內(nèi)部的 定時計數(shù)器提供時鐘 信號 。在用單片機控制對多個數(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。 實現(xiàn)時鐘計時的基本方法 用 AT89C52 單片機的定時 /計數(shù)器 T0 產(chǎn)生一秒的定時時間，作為秒計數(shù)時間，當 一秒產(chǎn)生時，秒計數(shù)加 1 開機時。 下面我們要給 T0 定時 /計數(shù)器的 TH0， TL0 裝入預(yù)置初值，通過下面的公式可以計算出 ： TH0＝（ 216－ 50000） /256 TL0＝（ 216－ 50000） MOD 取摸 256 這樣，當定時 /計數(shù)器 0 計滿 50ms 時，產(chǎn)生一個中斷，我們可以在中斷服務(wù)程序中，對中斷次數(shù)加以統(tǒng)計，以實現(xiàn)數(shù)字鐘的邏輯功能。 狀態(tài) 3： KEY0=k2，調(diào)整數(shù)字鐘的時數(shù)據(jù)，每按一次加 1 時。 [6]同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇 。 基于匯編語言的 51 單片機可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計 19 圖 21 單片機 8052 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 程序存儲器 (ROM) 89C52 共有 4096 個 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 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 P2 口 (2128)： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯 門電路，對端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平時，此時可作輸入口。當訪問片外程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， 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 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的，要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE脈沖。 XTAL1(19)：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā) 生器的輸入端。 具備數(shù)字電路基礎(chǔ)知識的人都知道，在數(shù)字集成電路中，有各式各樣的計數(shù)器。保護電路。 穩(wěn)壓電源電路為了更好地抗擊來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。當接低電平時 ,復(fù)位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行 [9] 鍵盤控制電路 鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。單片機中常用軟件法，軟件法其實很簡單，就是在單片機獲得端口為低的信息后，不是立即認定按鍵已被按下，而是延時 10 毫秒或更長一些時間后再次檢測端口，如果仍為低，說明按鍵的確按下了，這實際上是避開了按鍵按下時的抖動時間。是實現(xiàn)人機對話的紐帶，借助鍵盤可以向計算機輸入程序、置數(shù)、邏輯操作以及寫入程序和程序檢測等。 TX 實驗板用共陰 LED 顯示器，根據(jù)電路連接圖顯示 16 進制數(shù)的編碼已列在下表。 基于匯編語言的 51 單片機可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計 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的中斷系統(tǒng)，以利于我們的學習。 中斷是一個過程，當中央處理器 CPU 在處理某件事情時，外部又發(fā)生了另一緊急事件，請求 CPU 暫停當前的工作而去迅速處理該緊急事件。 動態(tài)顯示的特點是將所有位數(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。目前支持的單片機類型有： 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，可以用匯編語言， C 語言等匯編。能夠正常編譯的程序說明沒有什么問題了，此時我們在點擊相關(guān)欄目，讓它生成我們在硬件仿真時所需要的 .HEX 文件。想設(shè)計什么東西，稍加思索，通過軟件匯編和電路仿真就可以達到預(yù)期的效果。總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 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 數(shù)量（個） 單片機 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 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。 當 CPU 正在處理一個中斷源請求的時候，又發(fā)生了另一個優(yōu)先級比它高的中斷源請求，如果 CPU 能夠暫時中止對原來中斷處理程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理優(yōu)先級更高的中斷源請求，待處 理完以后，再繼續(xù)執(zhí)行原來的低級中斷處理程序，這樣的過程稱為中斷嵌套。所謂中斷就是當 CPU 正在執(zhí)行程序 A 時，發(fā)生了另一個急需處理的事件 B，這是 CPU 暫停當前執(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，這個過程被叫做中斷。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改； （ 3）建立正確的數(shù)學模型，通過仿真提高系統(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，提高可讀性，實施軟件工程； （ 7）注意軟件的抗干擾設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性。dpabcdefgdpdpgfedcba＋ 5V（a ） （b ）基于匯編語言的 51 單片機可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計 27 使用 LED 顯示器時，要注意區(qū)分這兩種不同的 接法。 校時 電路主要靠鍵盤來控制。 下圖 56 是非編碼鍵盤式控 制電路。 時 鐘振蕩電路 時鐘振蕩器即時鐘脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生整個芯片內(nèi)部各功能電路正常操作所需的時鐘脈沖和定時信號。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，是每一位單片機應(yīng)用者都要面對和考慮的問題。也就是說復(fù)位在電路中起到一定的保護作用。它們可運用來設(shè)置片內(nèi)電路的運行方式，記錄電路的運行狀態(tài)， MCS51 單片機對特殊 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 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P3 寫“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻 拉高并可作為輸入端口，此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 ,這組口線分時轉(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，有兩個外中斷、兩個定時 /計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 單片機的結(jié)構(gòu) 學習單片機的主要目的，就是為了把這種單片機芯片應(yīng)用到我們的科研項目和電子產(chǎn)品中，把單片機現(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發(fā)和調(diào)動起來，以便實現(xiàn)項目或產(chǎn)品的性能 /價格比的最優(yōu)化。 基于匯編語言的 51 單片機可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計 17 第五章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 AT89C52 單片機最小系統(tǒng) 單片機的最小系統(tǒng) 是由單片機， 振蕩電路，復(fù)位電路，電源電路 等 4 部分組成 。 電子鐘的時鐘時間在六位數(shù)碼管上進行顯示，因此，在內(nèi)部 RAM 中設(shè)置顯示緩沖區(qū)共 8 個單元。 在此設(shè)計中，選擇 16 位定時工作方式。 單片機位尋址區(qū)的使用 單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器由 20H 到 2FH 共有 16 個字節(jié)的位尋址區(qū)可以被作為程序執(zhí)行過程中的狀態(tài)參數(shù)，許多程序模塊至于兩個狀態(tài)（比如閃爍與正常顯示，報時與不報時等）用位尋址區(qū)中的某一位來記錄程序執(zhí)行狀態(tài)，在需要對狀態(tài)進行判斷的時候十分方便并且節(jié)約空間，一個字節(jié)便可以判斷八個狀態(tài)，而非位尋址區(qū)的地址記錄程序狀態(tài)時可能需要先進行變換，增加 了執(zhí)行成本且容易出錯。 數(shù)字鐘的工作原理是 利用單片機定時計數(shù)器來完成走時并用兩組輸出口控制數(shù)碼管來顯示；通過編程向某一輸出口輸出方波實現(xiàn)報時；利用輸入端口外接各種開關(guān)來完成對走時及顯示的控制（如預(yù)置時間等）。 方案二：采用時鐘芯片實現(xiàn)時鐘，時鐘芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒、分、時、日、周、月、年以及閏年補償?shù)?年進行計數(shù)，而且精度非常高 ,且硬件電路連接較為簡單，程序設(shè)計容易實現(xiàn)。選亮數(shù)碼管采用動態(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)勢就是 AT89C52 提供了8K 字節(jié)可擦寫 Flash