【正文】 和啟動(dòng)Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件是目前獲得廣泛應(yīng)用的一種開發(fā) MCS51 系列兼容單片機(jī)的軟件。在正常時(shí)鐘顯示方式下按下K2鍵時(shí)，轉(zhuǎn)為年、月、日顯示．按下 K3鍵，可進(jìn)入秒表狀態(tài)，按下K4鍵可顯示鬧鐘定時(shí)時(shí)間。 硬件選擇單片機(jī)選用 AT89S51 型，它是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀儲(chǔ)存的低電壓、高性能 CMOS8 位微處理器，該器件采用 ATMEL 高密度非易失性存儲(chǔ)器制造技術(shù)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT8951 是一種高效微控制器，為很多嵌入控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價(jià)的方案。所以，程序和其數(shù)據(jù)組合起來的大小，限制在DS 所指的64K 內(nèi)，這就是COM文件不得大于64K的原因。AL＝ AX：累加寄存器，常用于運(yùn)算； BHamp。13 顯示電路顯示器 DRIVER 根據(jù)需要顯示當(dāng)前時(shí)間、用戶設(shè)置的鬧鐘時(shí)間或用戶通過鍵盤輸入的新時(shí)間，同時(shí)判斷當(dāng)前時(shí)間是否已到了鬧鐘時(shí)間，實(shí)際上是一個(gè)多路選擇比較器。計(jì)數(shù)器的作用是：通常情況下進(jìn)行時(shí)鐘累加計(jì)數(shù)，必要時(shí)可以置入新的時(shí)鐘值，然后從該值開始新的計(jì)數(shù)。 系統(tǒng)組成該數(shù)字鬧鐘包括以下幾個(gè)組成部分：(1) 顯 示 屏 ： 由 6 個(gè) 七 段數(shù)碼管組成，用于顯示當(dāng)前時(shí)間(時(shí) 分 秒) 或設(shè)置的鬧鐘時(shí)間；(2) KEY 鍵：用于輸入新的時(shí)間或新的鬧鐘時(shí)間時(shí)，對(duì)每位輸入數(shù)字的確認(rèn)；(3) TIME(時(shí)間)鍵：用于確定新的時(shí)間設(shè)置； (4)鬧鐘鍵：用于確定新的鬧鐘時(shí)間設(shè)置，或顯示已設(shè)置的鬧鐘時(shí)間；(5) 揚(yáng)聲器：在當(dāng)前時(shí)鐘時(shí)間與鬧鐘時(shí)間相同時(shí)，發(fā)出蜂鳴聲。隨著 C1 充電，它兩端的電壓上升，使得引腳 RST 上電壓下降，最終使單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)。單片機(jī)的時(shí)鐘頻率取決于晶體 CRY 的頻率，如果采用面包板來組裝單片機(jī)應(yīng)用電路，晶體 CRY 的推薦值為 12MHz 以下，電容 C2 與 C3的取值范圍為 30pF～50pF。AT89S51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)電路如圖 所示，該系統(tǒng)中包含 4 個(gè)電路部分。例如前面提到的用來確定當(dāng)前工作寄存器組的程序狀態(tài)字寄存器（PSW） ，它的地址為 D0H，因此對(duì)它可以進(jìn)行字節(jié)操作，也可以進(jìn)行位操作。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址從 30H～7FH 部分僅可以用作通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。每組中的 8 個(gè)工作寄存器都被命名為從 R0 到R7。鑒于通?？梢圆捎镁哂凶銐騼?nèi)部程序存儲(chǔ)器容量的單片機(jī)芯片，用戶在使用中不需要再擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器，這樣在單片機(jī)應(yīng)用電路中引腳 （引腳 31）EA可以總是接高電平。當(dāng)存儲(chǔ)空間映射為外部存儲(chǔ)器時(shí)，包括程序空間和數(shù)據(jù)空間，AT89S51 單片機(jī) P0 口的 8 個(gè)引腳，從 （AD0 ）到 （AD7） （引腳從 39 到 32） ，以時(shí)分方式被用作數(shù)據(jù)總線和地址總線的低 8 位；P2 口的 8 個(gè)引腳，從 （A8 ）到（A15） （引腳從 21 到 28） ，被用作地址總線的高 8 位。 本文的主要工作首先介紹設(shè)計(jì)電子鬧鐘所涉及的主要硬件和特性，然后說明軟件設(shè)計(jì)的思路，程序結(jié)構(gòu)及流程，并在測(cè)試軟件上進(jìn)行調(diào)試修改，以完成電子鬧鐘的基本要求，即可隨意設(shè)定起始時(shí)間，有秒顯示功能，有 12/24 時(shí)制選擇，可設(shè)定鬧鐘，停電時(shí)由電池供電等功能。尤其在醫(yī)院，每次護(hù)士都會(huì)給病人作皮試，測(cè)試病人是否對(duì)藥物過敏。這些公司的這類產(chǎn)品也被稱為 8051 兼容芯片，這些 8051 兼容芯片在原來的基礎(chǔ)上增加了許多特性。與通用的計(jì)算機(jī)不同，單片機(jī)的指令功能是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，因此它又被稱為微控制器（Microcontroller） 。通過 LED 能夠比較準(zhǔn)確顯示時(shí)、分。在硬件方面，除了 CPU 外，使用六個(gè)七段LED 數(shù)碼管來進(jìn)行顯示，LED 采用的是動(dòng)態(tài)掃描顯示，使用 74LS14 芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。為了使用方便，它把組成計(jì)算機(jī)的主要功能部件：中央處理器（CPU） 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） 、程序存儲(chǔ)器（ROM 、EPROM 、E 2PROM 或 FLASH） 、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和各種輸入/ 輸出接口電路等都集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成了一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。Intel 公司把這種單片機(jī)的內(nèi)核，即 8051 內(nèi)核，以出售或互換專利的方式授權(quán)給一些公司，如 Atmel、Philips 、ADI 等。例如，許多火災(zāi)都是由于人們一時(shí)忘記了關(guān)閉煤氣或是忘記充電時(shí)間。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。存儲(chǔ)空間的映射圖如圖 所示。目前 Atmel 公司生產(chǎn)的 8051 兼容芯片具有多種容量的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的型號(hào)，例如 AT89S52 單片機(jī)具有 8KB 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；T89C51RD2 單片機(jī)具有 64KB 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。}}}}位尋址空間4 組工作寄存器0 0 H0 8 H1 0 H1 8 H2 0 H0 7 H0 F H1 7 H2 F H1 F H7 F H1 10 11 00 0通過程序狀態(tài)字 （ P S W ） 中的位 R S 1 和 R S 0進(jìn)行選擇通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3 0 H圖 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低 128 字節(jié)中，地址從 00H～1FH 的最低 32 個(gè)字節(jié)組成 4 組工作寄存器，每組有 8 個(gè)工作寄存器。字節(jié)地址與位地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 所示。對(duì)于字節(jié)地址低位為 8H 或者 FH 的特殊功能存儲(chǔ)器，既可以進(jìn)行字節(jié)操作，也可以進(jìn)行位操作。 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)電路單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)電路指的是它可以正常工作的最簡(jiǎn)單電路組成。圖 所示的時(shí)鐘電路由晶體CRY 和電容 C2 與 C3 組成。當(dāng)系統(tǒng)加電時(shí)，由于 C1 兩端的電壓不能突變，因此引腳 RST 為高電平，單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。11第 3 章 電子鬧鐘的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)要求本課題設(shè)計(jì)的電子鬧鐘系統(tǒng)要求為：(1) 能隨意設(shè)定走時(shí)起始時(shí)間；(2) 能設(shè)定鬧鈴時(shí)間；(3) 能指示秒節(jié)奏，即秒指示；(4) 12 小時(shí)/24 小時(shí)兩種制式可選；(5) 采用交直流供電電源；(7) 具有走時(shí)誤差修正能力；(7) 具有溫度顯示的功能；(8) 停電時(shí)單片機(jī)由電池供電，計(jì)時(shí)不會(huì)停止。然而存取主內(nèi)存的速度是比從數(shù)學(xué)邏輯單元(ALU) 到有直接路徑的累加器存取更慢。例如，振蕩器輸出 4MHZ 信號(hào)，通過 D 觸發(fā)器（74LS74）進(jìn)行 4 分頻變成1MHZ，然后送到 10 分頻計(jì)數(shù)器（74LS90，該計(jì)數(shù)器可以用 8421 碼制，也可以用5421 碼制） ，經(jīng)過 6 次 10 分頻而獲得 1HZ 方波信號(hào)作為秒脈沖信號(hào)。AT89S51有8個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器，這些8位寄存器可分別組成16位寄存器： AHamp。所以，程序可以在可尋址空間小于 64K的情況下被寫成任意大小。 整體系統(tǒng)電子鬧鐘的系統(tǒng)硬件電路如圖 所示，由控制器、記數(shù)器、寄存器、分頻器、記時(shí)器、振蕩器、顯示電路及輸入電路組成。當(dāng)某一位閃爍時(shí)，按下K2 按鍵可使閃爍位加一。模擬調(diào)試軟件不僅可以在程序下載到單片機(jī)芯片之前驗(yàn)證它的正確性，而且模擬調(diào)試軟件也可以用來輔助學(xué)習(xí)單片機(jī)的基本知識(shí)。工程保存著程序編輯的信息和程序調(diào)試的環(huán)境。如前所述，本書應(yīng)用電路中采用 Atmel 公司的 AT89S51 芯片，下面以這款芯片為例介紹如何實(shí)現(xiàn)選擇。選擇 Project→Close Project 命令將關(guān)23閉當(dāng)前的工程。選擇圖 中的工程管理器窗口的子目錄 Source Group 1，再單擊鼠標(biāo)右鍵打開快捷菜單。在這種情況下，單擊提示框中的“確定” 按鈕，再單擊 Close 按鈕可以關(guān)閉加入文件對(duì)話框。這些缺陷將在我日后的工作學(xué)習(xí)中進(jìn)行修改及完善。軟件設(shè)計(jì)方面，程序由以下子程序構(gòu)成：實(shí)現(xiàn)子程序的中斷程序、實(shí)現(xiàn)鬧鐘定時(shí)功能的時(shí)間比較程序、實(shí)現(xiàn)設(shè)定鬧鐘時(shí)間的時(shí)間設(shè)置程序、實(shí)現(xiàn)記時(shí)功能的秒記時(shí)程序、實(shí)現(xiàn)修改顯示時(shí)間的時(shí)間調(diào)整程序、實(shí)現(xiàn)顯示功能的顯示程序及清零程序；基本模塊參考單片機(jī)最小系統(tǒng)應(yīng)用程序。文件加入以后，加入文件對(duì)話框并不消失，更多的文件也可以利用它加入工程。圖 Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件的集成開發(fā)環(huán)境完成匯編語言源文件的輸入后，在集成開發(fā)環(huán)境中選擇 File→Save As 命令可以完成文件的第一次存儲(chǔ)。完成芯片的選擇后又回到如圖 所示的集成開發(fā)環(huán)境的窗口，但是這時(shí)該窗口中的工程管理窗口不再是空白，在它的文件選項(xiàng)卡中出現(xiàn)目錄列表 Target 1 和它的子目錄 Source Group 1。圖 建立新工程的對(duì)話框22在“保存在”下拉列表框中選擇新建工程將要存儲(chǔ)的文件夾名，在 “文件名”文本框中輸入工程的名稱，注意對(duì)于工程不要添加擴(kuò)展名，單擊“保存” 按鈕即可完成一個(gè)工程的創(chuàng)建。軟件的安裝過程與一般的 Windows 應(yīng)用軟件類似，只要按照安裝提示操作即可，這里不作詳細(xì)介紹，僅需要注意的是，安裝方式要選擇 Eval Vision 安裝。(2) 檢測(cè)按鍵程序當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到某個(gè)案件被按下時(shí)，轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序處理，可實(shí)現(xiàn)校時(shí)、設(shè)定鬧鈴時(shí)間的功能(3) 顯示程序系統(tǒng)通過調(diào)用顯示子程序，可將顯示緩沖區(qū)里的內(nèi)容通過動(dòng)態(tài)掃描方式輸出到數(shù)碼管顯示器。1516圖 系統(tǒng)硬件電路圖17第 4 章 電子鬧鐘的軟件設(shè)計(jì)AT89S5l內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和Tl設(shè)置為定時(shí)器模式l 工作方式．作為電子時(shí)鐘及電子秒表的計(jì)時(shí)基準(zhǔn)。 振蕩器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(jiǎn)單、頻率易調(diào)整。DL＝ DX：數(shù)據(jù)寄存器，常用于數(shù)據(jù)傳遞。 輸入電路鍵盤緩沖器KEYBUFFER 是一個(gè)移位寄存器，暫存用戶鍵入的數(shù)字，并且實(shí)現(xiàn)用戶鍵入數(shù)字在顯示器上從右到左是依次顯示。在中央處理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序計(jì)數(shù)器(PC)。控制器主要功能如下：從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中位置對(duì)指令進(jìn)行譯碼或測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作；指揮并控制 CPU、內(nèi)存和輸入/輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。完成復(fù)位后，單片機(jī)不僅從程序空間的 0000H 地址開始執(zhí)行用戶程序，而且還影響一些特殊功能存儲(chǔ)器的初始狀態(tài)。通常為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，復(fù)位電路應(yīng)使引腳 RST10保持 10ms 以上的高電平。9 程序存儲(chǔ)器選擇電路如前所述，Atmel 公司生產(chǎn)的 8051 兼容芯片具有多種容量的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的型號(hào)，因此在使用中不需要再擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器，這樣在單片機(jī)應(yīng)用電路中引腳（引腳 31）可以總是接高電平。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 [8]可以被映射為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、擴(kuò)展的輸入/