【文章內(nèi)容簡介】 Flash 內(nèi)部程序存儲器，可擦寫 1000 次； （ 3） 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM； （ 4） 32 根可編程 I/O 口； （ 5） 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器； （ 6） 8 個中斷源； （ 7）可編程中串行口； （ 8）低功耗空閑掉電方式。 它的價格便宜，功能強(qiáng)大，能耗低。很大程度上減少總電路的復(fù)雜性，提高了所設(shè)計系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其芯片引腳圖如圖 2 所示。 圖 2 單片機(jī) AT89S52引腳圖 4 時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘信號，單片機(jī)本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格地按時序進(jìn)行工作。在 AT89S52 芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 ATAL1，輸出端為引腳 XTAL2，在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。此電路采用 12MHz 的石英晶振。 鍵盤電路 此設(shè)計使用獨立式鍵盤接在單片機(jī)的 P1 口上但通過軟件賦予 其中五個按鍵功能，其中 S2 是開始鍵， S3 是暫停鍵， S4 繼續(xù)計時鍵， S5 是停止鍵， S6 是清零鍵。注意使用時只有在暫停狀態(tài)下才能繼續(xù)計時，在停止時不能繼續(xù)計時。 復(fù)位電路的選擇 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為 0000H,使單片機(jī)從0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動。 RST 引腳是單片機(jī)復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24 個振蕩周期（即 2 個機(jī)器周期）以上，使用頻率為 12MHz 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 2us 才能完成復(fù)位操作。復(fù)位操作上有電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實現(xiàn)的。在本設(shè)計中采用了按鍵電平復(fù)位方式，其復(fù)位電路如圖 24 所示。 驅(qū)動及顯示電路 數(shù)碼管實際上是由二極管構(gòu)成發(fā)光二極管正常工作時，其兩端正向壓降約為，正向電流約為 10mA，為了使數(shù)碼管達(dá)到一定的亮度而又不至于由于電流過大而損壞，我們使用三極管 S8550 作為數(shù)碼管的驅(qū)動，同時在 P0 口和 P2 口上串上 470Ω的電阻。此處使用四位一體共陰極數(shù)碼管，由于驅(qū)動電路決定了此處共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管均可采用而且均采用共陽極代碼來編寫顯示程序。 單片機(jī)下載口電路 下載口主要是一個十芯的底座，可以通過使用 USB 下載線對單片機(jī)進(jìn)行程序下載。 5 硬件系統(tǒng)設(shè)計圖 電路圖原理 此處電路原理圖以及 PCB 原理圖的繪制均使用 protel99 完成， protel99 提供一個集成的設(shè)計環(huán)境，包括原理圖設(shè)計和 PCB 布線工具。根據(jù)硬件接線要求設(shè)計繪制電路原理圖及 PCB。具體電路圖見附錄 PCB 圖 PCB 圖設(shè)計時，首先要使元器件盡量少，這樣既可以節(jié)約材料，又可以使布線更加短，減少干擾，同時還應(yīng)該注意盡量減少線路之間的寄生電容和電感，布線時需要將線寬設(shè)置得比較寬這樣可以提高腐蝕電路板時的成功率，焊盤大小也要設(shè)置的比較大，這樣在腐蝕環(huán)節(jié)和焊接環(huán)節(jié)比較容易成功。不易出現(xiàn)短線的現(xiàn)象和焊盤剝離的現(xiàn)象。雙面布線時芯片和針腳多的元件需將焊接點置于底層，這樣才能比較方便焊接。電路板 PCB 圖見附錄 。 元器件布局圖 圖見附錄 元器件清單 圖見附錄 6 3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 使用單片機(jī)資源情況 本次電子鐘設(shè)計除了使用單片機(jī)工作所必須的硬件資源（如連接晶振的引腳XTAL1 和 XTAL2，復(fù)位引腳 RESET）外，對單片機(jī)的硬件資源還做了具體的安排。 （ 1） P0 口： 作為數(shù)碼管顯示器的段控。 （ 2） P1 口： 作為獨立式鍵盤的輸入端。 （ 3） P2 口： 分別控制數(shù)碼管 LED0LED7 的位控碼驅(qū)動。 （ 4） 使用通用寄存器 RO、 R1 來延時， R2R7 作為數(shù)據(jù)的保護(hù)和處理。 （ 5） 作為 開始和停止的分開運行的標(biāo)志， 作為暫停和繼續(xù)的分開運行標(biāo)志 軟件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹 顯 P 程序和鍵掃程序（主程序，顯示 P，也判斷有無鍵按下，若有，則跳轉(zhuǎn)相應(yīng)標(biāo)志地方執(zhí)行相應(yīng)程序） 數(shù)碼管顯示程序（顯示當(dāng)前的各位的數(shù)據(jù)情況） 數(shù)據(jù)處理程序（讓秒表的每個位隨時間變化并保存在寄存器里） KS（鍵掃描子程序） DL（毫秒延時子程序） TAB(共陽數(shù)碼管字型代碼表 ) 7 軟件系統(tǒng)程序流程框圖 顯 P 程序和鍵掃程序 圖 3 顯 P程序和鍵掃程序 開始 開啟位控給段控賦顯示 P的值 有無按鍵按下 是否按下 Y N 是否按下 是否按下 是否按下 是否按下 N N N N 跳轉(zhuǎn)并執(zhí)行相應(yīng)的程序 Y Y Y Y Y 8 數(shù)碼管顯示程序 圖 4 數(shù)碼管顯示程序 開始 使 R2R7六組數(shù)據(jù)處理置零 分別打開 P2 上位控口，通過 R2R7給 P0口賦值使顯示管亮并調(diào)用延時程序 調(diào)用鍵掃 是否有鍵按下 是否為 1 是否為 0 跳至數(shù)據(jù)處理標(biāo)號處 跳回鍵掃那里 跳轉(zhuǎn)標(biāo)號處 跳轉(zhuǎn)標(biāo)號處 Y Y Y N N N 9 數(shù)據(jù)處理程序 10 開始 R2加 1 R2是否為 0AH R3加 1， R2清零 Y R3是否為 0AH Y R4加 1， R3清零 Y R4是否為 0AH Y R5加 1， R4清零 R5是否為 0AH Y R6加 1， R5清零 Y R6是否為 0AH Y R7加 1， R6清零 Y R7是否為 0AH Y Y SJMP $ Y 跳轉(zhuǎn)顯示程序 N N N N N N 11 延時子程序 圖 6 延時子程序 開始 給 R1賦值 給 R0賦值 N o p R0自減等于 1？ R1自減等于 1？ 返回 Y Y N N 12 有無閉合鍵子程序 圖 7 有無閉合鍵子程序 軟件系統(tǒng)程序清單 按照流程圖應(yīng)用軟件 keil 匯編語言編程實現(xiàn)秒表功能。程序見附錄 開始 取按鍵 P1上的值給 A A 取反 讓 A 和 0FH相與保留低字節(jié) 返回 13 4 設(shè)計總結(jié) 設(shè)計結(jié)論及使用說明 通過設(shè)計和調(diào)試，數(shù)字式秒表能順利完成各項功能。上電或復(fù)位 后顯示“ P.”提示符，此時按 對應(yīng)的鍵 S2 便可開始計時。在計數(shù)狀態(tài)下，按下 對應(yīng)的鍵 S3 即可實現(xiàn)暫停，按下 鍵 S4 可繼續(xù)計時，在計時狀態(tài)下按下 對應(yīng)的鍵 S5 實現(xiàn)計時停止，在停止?fàn)顟B(tài)下按下 對應(yīng)的鍵 S6，可實現(xiàn)計數(shù)清零。 程序仿真與結(jié) 果 我們在我們是在 Keil 軟件里編寫程序并編譯通過才能被硬件電路所應(yīng)用。 Keil的功能比較強(qiáng)大 ,但他編譯過程中他只能檢查出所編寫的語法錯誤，所以我們一步一步的去在硬件電路里仿真去達(dá)到我們所設(shè)計要求的功能。經(jīng)仿真修改和完善均已達(dá)到設(shè)計要求 .“ P.”顯示，電子鐘準(zhǔn)備狀態(tài)與電子鐘自動運行狀態(tài)的仿真如下圖所示 (1). “ P.”顯示如圖 8 所示。 圖 8 (2). 數(shù)字式秒表準(zhǔn)備狀態(tài)仿真的顯示如圖 9 所示。 圖 9 仿真準(zhǔn)備狀態(tài) 14 誤差分析及解決方法 經(jīng)過下載到板子和仿真測試，發(fā)現(xiàn)數(shù) 字式秒表計數(shù)一段時間和標(biāo)準(zhǔn)時間相比有誤差，所設(shè)計的數(shù)字式秒表比我們的標(biāo)準(zhǔn)時間要快或者慢，而且相比較的時間越長他的時差越大。經(jīng)過分其主要原因與硬件和軟件都有關(guān)。 軟件原因：延時程序只能起到一個大概的延時，具體也與所有執(zhí)行了的程序所用時間也有關(guān)系，對于時間一長，誤差就能明顯。 硬件原因：因為制板做的不能夠排除整體對計時有影響，所以仿真和板子計時也有一些誤差。 針對這樣的問題我們就能只能去減小誤差。軟件方面我們可以通過計算設(shè)計子程序去減少響應(yīng)的時差。硬件部分我們可以采用一些穩(wěn)定，精確度比較高的電子元件去完善，但是 在最后調(diào)試出的還是有誤差但我盡可能的減少差誤差。 15 結(jié)束語 本文利用 AT89S52單片機(jī)設(shè)計了具有計時開始 、 暫停及清零功能的數(shù)字秒表 ， 計時最大值為 59分 ， 計時精度為 。 利用 Proteus和 Keil軟件進(jìn)行了仿真 ， 達(dá)到了預(yù)期的效果 。 整體電路的計時精度高 ， 電路結(jié)構(gòu)簡單 ， 抗干擾能力強(qiáng) ， 具有廣泛的應(yīng)用前景 。 上了一個學(xué)期單片機(jī)課后看了看這些課程設(shè)計題目，感覺壓力比較大，畢竟自己還是初學(xué)者，對各方面都不是了解的很透徹，因為都看上去都比較有難度，于是選定了 一個覺得適合自己的課題，熟悉了單片機(jī)的內(nèi)容后覺得還是可以做的出來了，一開始不知道從哪里開始下手，于是問了一些人上網(wǎng)查了點資料，有些是 c編還有些是匯編，于是參考了一下，也和別人一起探討了一下，一開始在設(shè)計中覺得難點在顯示和秒表的不斷加時的地方，通過不斷翻閱書，于是編寫了一個符合的程序，于是開始確定按鍵作用的編程，一開始想像別人一樣弄幾個按鍵多功能，于是寫了一下但是還是程序有問題，最終還是弄了多個按鍵，經(jīng)過一個整合于是程序就弄好了，感覺在編程的過程中，書本的總體知識運用比較難，難在邏輯上的緊密結(jié)合，雖