【文章內(nèi)容簡介】 ) 外圍電路內(nèi)裝化 這也是單片機發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的 CPU、 ROM、 RAM、定時器 /計數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模 /數(shù)轉換器 、 DMA 控制 器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器、液晶顯示驅動器、彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等 。 (8)串行擴展技術 在很長一段時間里，通用型單片機通過三總線結構擴展外圍器件成為單片機應用的主流結構。隨著低價位 OTP（ One Time Programmable）及各種類型片內(nèi)程序存儲器的發(fā)展，加之外 圍接口不斷進入片內(nèi)，推動了單片機 ―單片 ‖應用結構的發(fā)展。特別是 IC、 SPI 等串行總線的引入，可以使單片機的引腳設計得更少，單片機系統(tǒng)結構更加簡化及規(guī)范化。 隨著半導體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機的集成度將更高、體積將更小、功能將列強 。在單片機家族中， 80C51 系列是其中的佼佼者，加之 Intel公司將其 MCS–51 系列中的 80C51內(nèi)核使用權以專利互換或出售形式轉讓給全世界許多著名 IC 制造廠商，如 Philips、 NEC、ATMEL、 AMD、華邦等，這些公司都在保持與 80C51 單片機兼容的基礎上改善了 80C51 的 畢業(yè)設計（論文）報告紙 5 許多特性。這樣， 80C51 就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為 80C51 系列。 80C51 單片機已成為單片機發(fā)展的主流。專家認為，雖然世界上的 MCU 品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明， 80C51 可能最終形成事實上的標準 MCU 芯片。 單片機在數(shù)字時鐘實現(xiàn)中的應用 近幾年，單片機在各個領域得到廣泛的應用。從工業(yè)到人們的日常生活，大部分的科技產(chǎn)品都是通過單片機來控制。在它問世之前，自動控制設備不能被廣泛的應用，這是因為控制設備的體積龐大，耗電量大，價格昂貴。在第一臺微處理器成功研制不久，第一個單片機就問世了。因為其小巧的體積，低功耗，以及高效的性能，單片機受到了大家的歡迎。今天，單片機成為了解決低復雜度，中等復雜度控制問題的傳統(tǒng)選擇。 數(shù)字 時 鐘 系統(tǒng) 可采用數(shù)字電路實現(xiàn)，也可以采用單片機來完成 。若用數(shù)字電路完成，所設計的電路相當復雜，大概需要十幾片數(shù)字集成塊，其功能也主要依賴于數(shù)字電路的各功能模塊的組合來實現(xiàn)，焊接的過程比較復雜，成本也非常高。若用單片機來設計制作完成，由于其功能的實現(xiàn)主要通過軟件編程來完成，那么就降低了硬件電路的復雜性，而且其成本也有所降低，所以在該設計與制作中采用單片機 AT89S52，它是低功耗、高性能的 CMOS 型 8位單片機。片內(nèi)帶有 8KB的 Flash 程序 存儲器，且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。另外，AT89S52 的指令系統(tǒng)和引腳與 8051 完全兼容，片內(nèi)有 256B 的 RAM、 32 條 I／ O 口線、 2 個16 位定時計數(shù)器、 5 個中斷源、一個全雙工串行口等。 且具有在線編程可擦除技術，當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，不需要對芯片多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。 本設計 正是 利用了單片機在定時方面的基本功能 ， 通過基于 AT89S52 單片機 來實現(xiàn) 數(shù)字時鐘設計 。 本設計工作的選擇方案和論證 單片機芯片的選擇方案和論證 方案 一： 采用 89C51 作為硬件核心，采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲空間 ， 能于 3V的超低壓工作 ， 而且與 MCS51 系列單片機完全兼容 ， 但是運用于電路設計中時由于不具備ISP 在線編程技術 ， 當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要 畢業(yè)設計（論文）報告紙 6 燒入程序時，對芯片的多次插拔會對芯片造成一定的損壞。 方案二 ： 采用 AT89S52,片內(nèi) ROM全都采用 Flash ROM， 能以 3V的超 低 壓工作 。 同時 ， 也與 MCS51系列單片機完全 兼容。 該芯片內(nèi)部存儲器為 8KB ROM 存儲空間，同樣具有 89C51 的功能，且具有在線編程可擦除技術，當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，不需要對芯片 多次拔插，所以不會對芯片造成損壞。 所以 ， 選擇采用 AT89S52 單片機 作為主控制系統(tǒng) 。 顯示模塊的選擇方案和論證 方案一： 采用 LED 液晶顯示屏 ， 液晶顯示屏的顯示功能強大 ， 可顯示大量文字 、 圖形 ,顯示多樣 、清晰可見 ， 但是價格昂貴 ， 需要的接口線多 ， 所以在此設計中不采用 LED 液晶顯示屏 。 方案二： 采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合 ， 如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費 ， 且價格也相對較高 ， 所以也不用此種作為顯示 。 方案三： 采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描 ,LED 數(shù)碼管 價格適中 ， 對于顯示數(shù)字最合適 ， 而且采用動態(tài)掃描法與單片機連接時 ， 占用的單片機口線少。 綜上所述， 所以采用了 LED 數(shù)碼管作為顯示。 時鐘芯片的選擇方案和論證 直接采用單片機定時計數(shù)器提供秒 的 信號，使用程序實現(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒計數(shù)。采用此種方案雖然存在時間誤差，但是可以減少芯片的使用，節(jié)約成本，所以采用此方案。 電路設計最終方案決定 綜上各方案所述 ,對此次作品的方案選定 ： 采用 AT89S52 作為主控制系統(tǒng) ； 使用內(nèi)部時鐘電路外接晶振提供時鐘 震蕩電路； 顯示 方法采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描 方法 。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 7 第二章 系統(tǒng)的硬件設計與實現(xiàn) 系統(tǒng)硬件概述 本系統(tǒng)電路是由 AT89S52 單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在 3V 超低壓工作；時鐘電路由 內(nèi)部時鐘電路外接晶振 提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的可隨時調整時鐘電路，它可以對年、月、日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 3V～ 5V。顯示部份由 2 個 8 位數(shù)碼管 7SEGMPX8CABLUE， 74HC154 譯碼器和取反器構成。采用動態(tài)掃描顯示方式進行數(shù)字顯示。 圖 系統(tǒng)電路圖 主要單元電路的設計 單片機主控制模塊的設計 AT89S52 單片機為 40 引腳雙列直插芯片 ,有四個 I/O 口 （ P0、 P P P3）， AT89S52 單片機共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨立地作 為 輸出或輸入。 單片機的最小系統(tǒng)如下圖所示 ， 18 引腳和 19 引腳接時鐘電路 ， XTAL1 接外部晶振和微調電容的一端 ， 在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入， XTAL2 接外部晶振和微調電容的另一端 ， 在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出 。 第 9 引腳為復位輸入端 ， 接上電容 ， 電阻及開關后能夠形成上電復位電路。如圖 所示，圖 來自 Proteus 軟件仿真示意圖。實物上的 20引腳為接地端 ,40 引腳為電源端，系統(tǒng)默認而未顯示 。 AT89S52 主控制 模塊 按鍵模塊 整點提醒模塊 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描 顯示模塊 畢業(yè)設計（論文）報告紙 8 整點提醒模塊的設計 如圖 所示，當數(shù)字時鐘顯示時間到達整點時，單片機 AT89S52 的 口就輸出方波信號，驅動蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲。 圖 主 控制系統(tǒng)圖 圖 單片機與 報時模塊連接 圖 顯示模塊的設計 如圖 所示，采用 LED 動態(tài)掃描顯示，由 2 個 8 位數(shù)碼管， 416 譯碼器 74HC154，反向器 74LS05 組成顯示模塊。譯碼器 74HC154 輸出接反向器 74LS05，再接 上 拉電阻后 連 到共陽極數(shù)碼管的 COM 端作為選通位碼。 本章小結 此次基于單片機 AT89S52 的數(shù)字式 時 鐘的 實現(xiàn) 設計與制作獨特之處在于采用了動態(tài)顯示的形式，將 6 個數(shù)碼管串聯(lián)起來，這一點與一般的電子鐘采用靜態(tài)顯示的方法不同，這樣的設計使得單片機的管腳得到了充分的利用，也使得本設計中的電路顯得小巧，省去了相應的芯片，節(jié)約了成本． 在對 該 數(shù)字時鐘系統(tǒng)開發(fā)之前，必須了解該系統(tǒng)的特點、適用范圍以及使用者需要 一個什么樣的系統(tǒng)，以此作為基礎為開發(fā)系統(tǒng)準確定位，然后對使用者所需實現(xiàn)的功能進行分析總結，根據(jù)使用者的實際要求來給系統(tǒng)設計一個初步方案。數(shù)字時鐘系統(tǒng)的開發(fā)不僅是要實現(xiàn)對時間的正確顯示，而且要考慮數(shù)字時鐘系統(tǒng)是 否具有控制功能，操作者 畢業(yè)設計（論文）報告紙 9 是否可以對其進行調整，保證時間的正常運行 。同時 也要考慮是否具有擴展功能，以便 日后滿足 使用者 更多的功能需求。 本設計需要熟悉 AT89S52 單片機及其應用，了解各個引腳的功能。此外，外圍設備需要整點提醒模塊，數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示模塊。特別地，要真正的理解數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示的原理。 圖 LED 動態(tài)掃描顯示原理圖 畢業(yè)設計（論文）報告紙 10 第三章 系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn) 程序流程框圖 本設計中計時采用定時器 T1 中斷完成，秒表使用定時器 T0 中斷完成。 主程序循環(huán)調用顯示子程序和查鍵子程序，當端口有開關按下時，轉入相應功能程序。其主程序執(zhí)行流程如圖 所示。 圖 主程序流程圖 定時器 1 累加時間流程圖 如 圖 ， 時間調整程序流程圖 如 圖 閏年判斷子程序流程 圖如圖 。 Y N N Y 開始 初始化 調用相關顯示子程序 蜂鳴器鳴叫 進入 功能程序 鍵按下？ 整點到？ 畢業(yè)設計（論文）報告紙 11 圖 定時器 1 累加時間流 程圖 Y Y Y Y Y Y 開始 開啟定時器 1 50ms 中斷一次； counter++ counter=20 second++。 counter 置位 0 second=60 minute++。 second 置位 0 minute=60 hour++。 minute 置位 0 hour=24 day++。 hour 置位 0 day 大于月天數(shù) day=1。month++ month 大于12 year++ 結束 畢業(yè)設計（論文）報告紙 12 圖 時間調整程序流程圖 畢業(yè)設計（論文）報告紙 13 圖 閏年判斷子程序流程圖 子程序的設 計 整點時提醒子程序 設計要求不僅 可以對年、月、日、時、分、秒進行計時 并顯示出來 ， 而且要求時間到達計時到達整點后，可以通過蜂鳴器鳴叫提醒使用者。以下是整點時提醒子程序。 _time0: PUSH PSW PUSH ACC SETB RS0 。使用第 3 組 寄存器 SETB RS1 N Y Y N N Y 開始 被 4 整除 被 100 整除 被 400 整除 month =1；year ++ 閏 年 非閏年 返回主程序 進入閏年判斷程序 畢業(yè)設計（論文）報告紙 14 MOV A,MINUTE CJNE A,00,TIME0_END MOV A,SECOND CLR C CJNE A,BELL_DELAY,$+3 ；響玲時間定為 BELL_DELAY JNB CY, TIME0_END ；秒鐘 INC R7 MOV A,R7 MOV B,2 DIV AB CLR C MOV A,B CJNE A,1,BEEP_LOW SETB BEEP AJMP TIME0_END BEEP_LOW: CLR BEEP TIME0_END: POP ACC POP PSW RET 閏年判斷子程序 設計要求不僅 可以對年、月、日、時、分、秒進