【文章內容簡介】 源工作正常。此時一個穩(wěn)定輸出 5V的電源已經設計好，對于本設計它完全能夠滿足單片機及集成塊所需電源的要求。 晶振電路 圖 晶振連接的內部、外部方式圖 如圖 所示， XTAL1 是片內振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。內部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz 內選擇。電容取30PF 左右。系統(tǒng)的時鐘電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。 AT89 單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22μ F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 河南農業(yè)大學理學院本科畢業(yè)論文 6 復位 電路 在振蕩器運行時，有兩個機器周期（ 24 個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復位。復位后 P0－ P3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR全部清零。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 ROM的 00H處開始運行程序。復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。片內復位電路是復位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的 S5P2，由復位電路采樣一次。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕 復位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是按鈕復位電路。 引腳 EA 設置 EA是外部寄存器選擇位，低電平有效， EA=1，程序從內部 ROM啟動， EA=0，程序則從外掛的 ROM芯片啟動。 LED 顯示電路 設計 顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產品工藝，單片機應用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管 LED 顯示器、液晶 LCD 顯示器、 CRT 顯示器等。 LED顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一，如 圖 所示。 圖 LED 顯示器的符號圖 河南農業(yè)大學理學院本科畢業(yè)論文 7 發(fā)光二極管（ LED）由特殊的半導體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式 LED 顯示器件（半導體顯示器）。分段式顯示器（ LED 數(shù)碼管）由 7 條線段圍成 8 字型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管導通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。 LED 數(shù)碼管有共陽、共陰之分。圖 是共陽式、共陰式 LED 數(shù)碼管的原理圖和符號 。 圖 共陽式、共陰式 LED 數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號圖 顯示電路顯示模塊需要實時顯示當前的時間 ,即時、分、 秒，因此需要 6 個數(shù)碼管，另需兩個數(shù)碼管來顯示橫。 LED 顯示器的顯示控制方式按驅動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。對于多位 LED 顯示器，通常都是采用動態(tài)掃描的方法進行顯示。本方案 采用動態(tài)顯示方式顯示時間，時的十位和個位分別顯示在第一個和第二個數(shù)碼管，分的十位和個位分別顯示在第四個和第五個數(shù)碼管，秒的十位和個位分別顯示在第七個和第八個數(shù)碼管，其余數(shù)碼管顯示橫線。 數(shù)碼管使用注意事項說明： （ 1） 數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； （ 2） 焊接溫度： 260 度；焊接時間： 5s； （ 3） 表面有保護膜的 產品 ,可以在使用前撕下來。 同時采用 74LS245 鎖存器芯片驅動數(shù)碼管， 74LS245 鎖存器芯片有放大電流的作用，為數(shù)碼管提供足夠大的驅動電流。 河南農業(yè)大學理學院本科畢業(yè)論文 8 外圍 控制電路 設計 外圍控制電路包括校時，鬧鐘，秒表電路， 如圖 所示， 下面分別說明下。 圖 按鍵電路 按鍵電路需要消抖，原理如下：當用手按下一個鍵時，如圖 所示，往往按鍵在閉合位置和斷開位置之間跳幾下才穩(wěn)定到閉合狀態(tài)的情況；在釋放一個鍵時，也回會出現(xiàn)類似的情況。這就是抖動。抖動的持續(xù)時間隨鍵盤 材料和操作員而異，不過通?？偸遣淮笥?10ms。很容易想到，抖動問題不解決就會引起對閉合鍵的識別。用軟件方法可以很容易地解決抖動問題，這就是通過延遲 10ms來等待抖動消失，這之后，再讀入鍵盤碼。 圖 按鍵抖動信號波形 其次，按鍵電路的三個按鍵分別鏈接到 P1 的 3 個端口上， 本方案采 用查詢的方法檢測是否有按鍵按下。 鍵按下 前沿抖動 后沿抖動 閉合 穩(wěn)定 河南農業(yè)大學理學院本科畢業(yè)論文 9 校對時間用三個按鍵來實現(xiàn)。按調時來調節(jié)小時的時間，按調分來調節(jié)分針的時間，按清零來復位時鐘。 鬧鐘電路 鬧鐘電路采用外部中斷 1 的觸發(fā)方式，一端接 ,另一端接地。同時 喇叭需要接到 P1 端口的某一位（本方案采用 端口） 。當接到中斷響應時， 執(zhí)行中斷服務函數(shù)， 端口輸出高電壓，觸發(fā) 鬧鐘。 秒表電路 同鬧鐘電路原理， 一端接到 端口 ， 另一端接地 ，采用外部中斷 0 觸發(fā)方式。 當接到中斷響應時，執(zhí)行中斷服務函數(shù)，秒表開始工作。 河南農業(yè)大學理學院本科畢業(yè)論文 10 4 數(shù)字 時鐘 的軟件設計 系統(tǒng)的軟件設計也是工具系統(tǒng)功能的設計。單片機軟件的設計主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實質性功能）的設計和監(jiān)控軟 件的設計。單片機的軟件設計通常要考慮以下幾個方面的問題： （ 1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設計出合理的總體結構，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理； （ 2）培養(yǎng)良好的編程風格，如考慮結構化程序設計、實行模塊化、子程序化。既便于調試、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計，提高系統(tǒng)的可靠性。 數(shù) 字鐘的原理圖 用 PROTUES 軟件，根據(jù)要求畫出數(shù)字電子鐘的原理圖如 圖 所示。 圖 數(shù)字鐘的原理圖 數(shù)字電子鐘是一個將“ 時”，“分”，“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24 小時，顯示滿刻度為 23 時 59 分 59秒，另外還有校時功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要河南農業(yè)大學理學院本科畢業(yè)論文 11 由顯示器“時”，“分”，“秒”和單片機，還有校時電路組成。 8 個數(shù)碼管的段選接到單片機的 P0 口，位選接到單片機的 P2 口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動態(tài)顯示的工作原理工作，將標準秒信號送入“ 秒單元”，“秒單元”采用 60 進制計數(shù)器，每累計 60 秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分單元”的時鐘脈沖?！胺謫卧币膊捎?60 進制計數(shù)器，每累計 60 分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時單元”?！皶r單元”采用 24 進制計時器，可實現(xiàn)對一天 24 小時的累計。顯示電路將“時”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出來。校時電路 用三個按鍵來實現(xiàn)。按調時來調節(jié)小時的時間，按調分來調節(jié)分針的時間，按清零來復位時鐘。 鬧鐘采用一個按鍵，中斷 1 中設立 s 狀態(tài)標志變量，未按下時 s=0，鬧鐘取消。第一次按下觸發(fā)中斷 1使 s=1，進入設定鬧鐘狀態(tài)，第二次按下觸發(fā)中斷1 使 s=2，鬧鐘工作，時間與設定時刻一致時，鬧鐘響 (一分鐘后自動關閉，可手動關閉 )。 s 狀態(tài)切換（ 0》 1》 2》 0）通過外部中斷 1 實現(xiàn)。同理秒表也采用按鍵加外部中斷 0 的方式，設立 秒表 狀態(tài) 標志變量 k,（ 0》 1》 2》 0）通過外部中斷 0 實現(xiàn)。 0 秒表關； 1 秒表從零計時； 2 秒表停，顯示計時時間 。