【正文】 第三節(jié) 部分設計思想的說明 一、程序初始化 在系統(tǒng)開始上電時，需要對 C51 主芯片和周邊電路進行初始化 .首先初始化主芯片： ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP TIMER0 ＣＰＵ系統(tǒng)初始化 定時器０初始化 定時器１初始化 串口初始化 顯示待機指示符 設定鬧鈴時間 判設置鬧鈴時間否？ 顯示刷新 啟動走時 有關變量初始化 刷新顯示 判斷日期是否變化化否？ 秒指示 判斷時間是否變化 鬧鈴 判是否到鬧鈴時間？ 延時 Y Y Y Y ORG 001BH LJMP TIMER1 ORG 0100H START: MOV SP,60H MOV R0,18H MOV A,00H MEM_INI: MOV R0,A INC R0 CJNE R0,5FH,MEM_INI然后就是對 LCD 進行初始化，具體程序見附錄 1 二、鬧鐘的實現(xiàn) 鬧鐘功能的實現(xiàn)涉及到兩個方面：鬧鈴時間設定和是否鬧鈴判別與相應處理。需要背光時， BLA 串接一個限流電阻接 VDD， BLK 接地，實測該模塊的背光電流為 50mA 左右； BLK： LED 背光地端。 表 27 LCD 顯示屏引腳說明 VDD：電源正極， － ，通常使用 5V 電壓； VL： LCD 對比度調節(jié)端，電壓調節(jié)范圍為 0－ 5V。 如上所述， LCD 面板的制造工藝非常復雜、所需設備非常昂貴，這些因素導致了顯示器價格相對較高。 LCD 技術中最引人矚目的是低溫多晶硅的使用。在屏幕的兩面間噴灑小隔片，保證在每個像素位置上有一到兩個隔片。 LCD 的面板最早使用非常薄的玻璃制造。據(jù)估計，在此過程中 84% 的光被吸收，所以只有六分之一的光起作用，雖然還有待改進，但已足以提供可視影像需要的對比度。這三者之間的三角平衡推動著顯示器、電池及節(jié)能技術的研究。這種設計的優(yōu)點是可以不降低圖像的分辨率，被廣泛應用于現(xiàn)代的主動矩陣顯示器中。 制造 商還采用了兩種技術來提高主動矩陣顯示中每個液晶單元的灰階顯示數(shù)目。只需改變紅綠藍三種模擬信號的強度，你就可以得到不同的色彩。昂貴的成本限制了它的廣泛使用，僅在一些具有需要同時從遠處和近處觀察的桌上型顯示器中才應用這種技術。直接在顯示器外面附加一層漫射膜是辦法之一，漫射膜可以將特定傳播方向的光線散射向各個方向，從而 增大可視角度。 LCD 和其它大多數(shù)顯示技術，都需要強的背景光線穿過液晶層或者其它顯示層來形成圖像，從而完成圖像的傳遞過程。 液晶得名于其物理特性：它的分子晶體，不過以液態(tài)存在而非固態(tài)。在一個單片機應用系 統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標準定時時鐘，即定時時間。 P1 口是唯一的單功能口，僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入 /輸出口。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH）不管是否有內部程序存儲器。 89C51 單片機有 4 個 8 位的并行 I/O口： P0 口， P1 口， P2 口和 P3 口。 表 26 8051 復位后寄存器的值 寄存器 內容 寄存器 內容 PC 0000H TCON 00H ACC 00H T2CON 00H B0 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0~P3 0FFH TH2 00H IP（ 8051） XXX00000B TL2 00H IP（ 8052） XX000000B RLDH 00H IE（ 8051） 0XX00000B RLDL 00H IE（ 8052） 0X000000B SCON 00H TMOD 00H SBUF 不定 PCON（ HMOS） 0XXXXXXXH PCOM（ CHMOS） 0XXX0000B 第四節(jié) 主控芯片 AT89C51 的設計 單片機是 20世紀 70 年代中期發(fā) 展起來的一種大規(guī)模集成電路器件。這時，外部振蕩器的信號接至 XTAL2，即內部時鐘發(fā)生器的輸入端，而內部反相放大器的輸入端 XTAL1 應接地，如圖 27 b)所示。 （ 6）各個口由于輸出結構不同，帶負載能力也不同。有些 “ 讀端口指令 ” 令會激活 “ 讀鎖存器 ” 信號，而其它指令則激活 “ 讀管腳 ” 信號。表 23是該寄存器的名稱及其地址分布。 0023H：串行口中斷入口地址。 =1，即引腳接高電平時，程序將從片內程序存儲器開始執(zhí)行；當 PC 值超出片內ROM的容量時，會自動轉向片外程序存儲器空間執(zhí)行程序。主要包括算術邏輯運算單元 ALU、累加器 A、寄存器 B、位處理器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW 以及 BCD碼修正電路等。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H－ FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。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。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。 另外 ， 和 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ），參見表 21。 第二節(jié) 電路總體概念圖設計 總體的硬件系統(tǒng)結構框圖如圖 21所示 圖 21 硬件電路概念示意圖 其中 AT89C51 為硬件系統(tǒng)的核心部分，震蕩電路為單片機芯片提供時鐘信號，調時電路用來設置時間和鬧鈴時間，輸出 分為 兩部分 ； 一部分連接到 LCD 用于時間的顯示，一部分連接到喇叭，用于鬧鈴聲音的輸出。 本設計是利用 AT89C51 單片機為主控芯片，由 LCD、晶振、電阻、電容、發(fā)光二極管、開關、喇叭等元件組成硬件電路，通過編寫軟件程序來實現(xiàn)和控制的數(shù)字定 時鬧鐘。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低 時會輸出一個電流（ IIL）。 （ 4） P3口： P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。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。 （ 8） EA/VPP：外部訪問允許。 運算器：主要用來對操作數(shù)進行算術、邏輯運算和位操作。程序存儲器的使用應注意以下兩點： （ 1）整個程序存儲器空間可以分為片內和片外兩部分， CPU 訪問片內和片外程序存儲器，可由引腳所接的電平來確定。 001BH：定時器 1中斷入口地址。 圖 25 MCS51 內部數(shù)據(jù)存儲器的配置 3. 特殊功能寄存器（ SFR） 特殊功能寄存器的總數(shù)為 21 個，離散的分布在該區(qū)域中，其中有些 SFR 還可以進行位尋址。在 CPU 發(fā)出“ 讀管腳 ” 信號時，端口管腳本身的電平放到內部總線上。復位后，四個口的 32 個引腳均為高電平（置 1）。對外部脈沖信號只要求高電平持續(xù)時間大于 20，一般為低于 12MHz 的方波。復位后，各內部寄存器的狀態(tài)如表 26所示。其存儲 器在物理上設計成程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩個獨立的空間，片內程序存儲器的容量為 4KB，片內數(shù)據(jù)存儲器為 128 個字節(jié)。當器件被復位時，要保持 RST 腳兩個機器周 期的高電平時間。各個接口均由接口鎖存器，輸出驅動器，和輸入緩沖器組成。時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎?，F(xiàn)在， LCD 是筆記型計算機和掌上計算機的主要顯示設備，在投影機中，它也扮演著非常重要的角色，而且它開始逐漸滲入到桌面顯示器市場中。因此，你可以從一個很大的可視角范圍來觀看屏幕，無論從哪個角度去觀察，顯示的亮度、色彩都和正視效果相近。 為了解決視角問題，制造商們也想出了許多方法。主要方法是將每個液晶單元分割成大量微小的部分，事先將這些微小子單元以不同的方向傾斜，這就使得傳播光線在到達這些微小面板的時候向各個方向散 射，從而增大可視角度。 CRT 顯示器所能表現(xiàn)出的色彩幾乎是無窮的，因為它是模擬設備。工程師們通過脈沖電壓調節(jié)的方法以使色彩變化看起來更加統(tǒng)一。如果顯示一幅畫面需要的時間分為很多幀，像素就可 以在幀的切換當中造成一種灰階的過渡態(tài)，四幀就可以造成三個過渡態(tài)。 設計者用更大的電池容量解決這個問題，但是對于目前的電池技術來說，就意味著設備重量的增加，對消費者的吸引力就會下降。這意味著環(huán)境光射進顯示器中，穿過極化的液晶層，碰撞反射層，再反射出來顯示成圖像。它的制造工藝異常復雜，維持高良率需要不斷努力。當液晶材料注入時，液晶分子就在這些槽中有序排列。最后的步驟是將電子線路和與計算機或其它設備的接口裝上，從而完成顯示器的功能配設。這就意味著連接 到面板上的接頭數(shù)目減少 95 ％以上，而且同時增加顯示的物理可靠性。 引腳說明，見表 27。本充電器就是采用 4位數(shù)據(jù)傳送方式； BLA： LED 背光正極。最后經過反復的修改和實驗最終確定了主程序見附錄 1，并附有十分詳細的注釋 .因為注釋已經詳細的介紹了軟件設計的細節(jié)過程下面僅就軟件系統(tǒng)特定的部分進行詳細的說明，其他細節(jié)不再一一詳述， 第二節(jié) 主函數(shù)的設計 本 LCD 電子鬧鐘的的主程序流程圖如圖 31,32所示。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，時十位、個位，分十位、個位改變了 設置鬧鈴標志 是否設置了鬧鈴 清除鬧鈴標志 判當 前時間是設定時間 中斷返回 中斷返回 Ｙ Ｎ Ｙ 鬧鈴判別處理 也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表 31是 TC1602EL 液晶模塊的內部顯示地址。本仿真器主機型號為 E2020/S，仿真頭型號為 POD8X5X（可仿真系列 8X5X 單片機）。 全空間硬件斷點，不受任何條件限制，支持地址、數(shù)據(jù)、外部信號、事件斷點、支持實時斷點計數(shù)、軟件運行時間統(tǒng)計。 邏輯分析儀由交互式軟件菜單窗口對系統(tǒng)硬件的邏輯或時序進行同 步實時采樣，并實時在線調試分析，采集深度 32K（ E2020/L），最高時基采樣頻率達 20MHz， 40路波形，可精確實時反映用戶程序運行時的歷史時間。 偉福系統(tǒng)仿真如圖 41 所示： 圖 41 偉福系統(tǒng)仿真 圖 第二節(jié) 仿真器編程 雙擊桌面上的 WAVE 圖標或從開始 /程序 /WAVE FOR WINDOWS/WAVE 進入本開發(fā)環(huán)境。 第三節(jié) 仿真器執(zhí)行 將完整的單片機程序保存為后綴名為 .asm 文件。這次自己所做的設計取得了一些寶貴的經驗，提高了自己的動手能力，為將來的學習和工作很有好處。 8051 單片機課程設計實訓教材。 2020 年 [4] 蔡方凱。北京：高等教育出版社， 2020 年。北京航空航天大學出版社。國防工業(yè)出版社。清華大學出版社。 2020 年