【文章內(nèi)容簡介】 型單片機(jī)。其特點(diǎn)有一下幾點(diǎn)：? 工作電壓： （5V 單片機(jī)）/ （3V 單片機(jī)? 實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz.? 用戶應(yīng)用程序空間 12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K 字節(jié)? 片上集成 512 字節(jié) RAM? 可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片? EEPROM 功能? 看門狗? 時(shí)鐘源：外部高精度晶體/ 時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器。常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： ～。? 有 2 個(gè) 16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器? STC89Cc516AD 具有 ADC 功能。10 位精度 ADC，共 8 路? 通用異步串行口(UART)? SPI 同步通信口，主模式/ 從模式? 工作溫度范圍：0 75℃/ 40 +85℃ STC89C51 的引腳功能 STC89C51 的引腳功能如下：? VCC：供電電壓。? GND：接地。? P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 既可以用于外部程序數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器 ，也可以作為源碼的輸入端口。 ? P1 口：P1 口本質(zhì)上是一個(gè) 8 位的 I/O 口，? P2 口：P1 口本質(zhì)上也是一個(gè) 8 位的 I/O 口，[3]? P3 口作為 STC89C51 單片機(jī)的一個(gè)特殊功能口，具有多種功能，如下表所示：數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4? RXD（串行輸入口）? TXD（串行輸出口）? /INT0（外部中斷 0）? /INT1（外部中斷 1）? T0（記時(shí)器 0 外部輸入）? T1（記時(shí)器 1 外部輸入）? /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）? /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）? RST：復(fù)位輸入。? ALE/PROG：如果對外部存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問，那么輸出的電平將用于對地址字節(jié)的鎖存。一般情況下，ALE 端輸出的為穩(wěn)定的脈沖信號。? /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。? XTAL1：內(nèi)部時(shí)鐘電路和反向振蕩放大器的輸入端口。? XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。圖 引腳圖 單片機(jī)引腳分配 和 用于數(shù)碼顯示； 用于蜂鳴器鬧鐘報(bào)警； 用于按鍵；RST 用于上電復(fù)位；XTALXTAL2 用于晶振。本設(shè)計(jì)所用主控制模塊如圖所示。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（2022）5圖 設(shè)計(jì)主控模塊 顯示模塊顯示器由 3 個(gè)共陽兩位 LED 數(shù)碼管組成。共陽極數(shù)碼管就是將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起，形成只有一個(gè)公共陽極揭發(fā)，當(dāng)需要用到共陽極數(shù)碼管的時(shí)候應(yīng)將公共極接+5V 電壓，如果有一個(gè)字段的發(fā)光二極管的陰極輸入為低電平時(shí)，那么相應(yīng)字段的二極管就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮 [11]。LED 數(shù)碼管是用好幾個(gè)發(fā)光二極管封裝而成的，從外表上看就像一個(gè)“8”字型的器件，內(nèi)部引線已經(jīng)連接完畢，而只是將它們的各個(gè)筆劃引出來接成公共電極就行了。每個(gè) LED 數(shù)碼管總共有 8 個(gè)段數(shù)，其中 7 段用于對數(shù)字的顯示，還有一段是用于顯示小數(shù)點(diǎn)的。 [12] 圖 LED 顯示器的符號圖 共陽極接線圖本設(shè)計(jì)顯示器由 3 個(gè) 2 位 7 段 LED 數(shù)碼管組成。通過總線分別與單片機(jī)的 口和 口連接。其中 口顯示時(shí)、 口顯示分、口顯示秒。 [13]如圖 所示：數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)6圖 顯示電路 復(fù)位模塊本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)上電復(fù)位，電路復(fù)位后 P0－P3 口引腳全部表現(xiàn)為高電平，特殊功能寄存器和程序計(jì)數(shù)器將全部被清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，單片機(jī)將從 ROM 的 00H 處開始運(yùn)行程序 [8]。復(fù)位通常是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。電路圖如圖所示： 圖 復(fù)位電路 按鍵模塊按鍵控制模塊由 3 個(gè)按鍵組成。系統(tǒng)通過掃描按鍵是否被按下，來設(shè)定各模塊的工作情況，使計(jì)時(shí)器可以在按鍵的控制下，有序地進(jìn)行工作。設(shè)計(jì)中每個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)各自的功能，操作方式十分簡單 [9]。如圖所示：鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（2022）7圖 按鍵模塊 晶振模塊晶振模塊的組成只有兩種元器件，一個(gè)晶振和兩個(gè)電容，兩個(gè)電容的與晶振相串聯(lián)后連接到單片機(jī)上，并接地。要是單片機(jī)能夠正常的工作，就必須要有晶振電路來給其提供時(shí)鐘頻率，而且隨著該頻率的不同單片機(jī)的工作速度也就不一樣。 圖 晶振模塊 鬧鐘模塊鬧鐘模塊是由一個(gè) PNP 型的三極管，一個(gè)電阻和一個(gè)蜂鳴器組成的，三極管的發(fā)射極接電壓，基極經(jīng)電阻與單片機(jī)相連，集電極與蜂鳴器相連，而蜂鳴器的另一端接地。當(dāng)單片機(jī) 引腳輸出一個(gè)電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警，從而達(dá)到鬧鐘的功效。數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8圖 鬧鐘模塊本次設(shè)計(jì)的數(shù)字電子鐘概括講就包括以上六個(gè)基本模塊，每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)各自的功能，互不干擾。原理圖見附錄 1，PCB 圖見附錄 4。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（2022）94 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 程序流程圖各個(gè)中斷口的首地址是在程序運(yùn)行后再設(shè)置的，緊接著中斷被開啟，中斷開啟后將比較設(shè)定時(shí)間與當(dāng)時(shí)時(shí)間，倘若兩項(xiàng)比較不一致，則顯示時(shí)鐘然后進(jìn)行掃描，并程序繼續(xù)往下執(zhí)行 [14]。倘若達(dá)到了鬧鐘設(shè)定數(shù)值，則向鬧鐘。當(dāng)外部中斷有相應(yīng)時(shí)，鬧鐘就會(huì)停止。 圖 調(diào)時(shí)鐘流程圖顯示時(shí)鐘 是否按下一次（調(diào)時(shí)） 顯示 否按下兩次（調(diào)分）顯示鬧鈴比較處開 始YNYN結(jié) 束數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)10當(dāng) 按下一次調(diào)時(shí)；按下兩次調(diào)分；在此基礎(chǔ)上 按下數(shù)值加一、按下 數(shù)值減一，設(shè)定完成之后再顯示。 　　　　　　　　　　 設(shè)置鬧鐘時(shí)間 　 　　　　　　　　　　 回到鬧鈴比較處 圖 設(shè)鬧鐘流程圖開始對鬧鐘時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，按 三次和 、 分別對鬧鐘時(shí)鐘加一或減一，按 四次和 、 分別對鬧鐘分鐘進(jìn)行加一或減一設(shè)置，查看顯示值，再判斷是否退出回到鬧鈴比較處。顯示原鬧鐘時(shí)間 按下三次?（調(diào)鬧鐘時(shí)） 顯示 按下四次?（調(diào)鬧鐘分） 顯示是否退出鬧鈴比較處開 始YNYN結(jié) 束鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（2022）11圖 主時(shí)鐘計(jì)時(shí)流程圖重置初值(20H)=0?秒單元加 1秒單元=60？分單元加 1，秒清零分單元=60？時(shí)單元加 1，分清零時(shí)單元=24？時(shí)分秒單元清零中斷返回開 始NNNNYYYY數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)12該程序是主時(shí)鐘的中斷服務(wù)程序，先要對其設(shè)定一個(gè)初始值，查看首地址中的值是否為零，如果為零，則秒單位自動(dòng)加一，當(dāng)秒為 60 時(shí)，則分就會(huì)自動(dòng)加一 [15]。當(dāng)分為 60 時(shí)，時(shí)加一。當(dāng)時(shí)為 24 時(shí)，對秒分時(shí)都清零。然后返回中斷。秒信號發(fā)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基行，由晶振和分頻器實(shí)現(xiàn)的，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計(jì)數(shù)器” ，秒計(jì)數(shù)器采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每當(dāng)累計(jì) 60 秒時(shí)發(fā)一個(gè)“分脈沖”信號，該信號作為分計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖。以此類推，分計(jì)數(shù)器與時(shí)計(jì)數(shù)器均采用同樣的方式進(jìn)行計(jì)數(shù)。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（2022）135 系統(tǒng)調(diào)試數(shù)字電子鐘的系統(tǒng)調(diào)試包括軟件調(diào)試，硬件調(diào)試。硬件調(diào)試包括電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊等模塊的調(diào)式，軟件調(diào)試就是通過修改軟件程序，使電子鐘的功能完善，能滿足課題的基本要求，并提高數(shù)字電子鐘的精度。首先使用軟件仿真，并不斷的進(jìn)行調(diào)試，直到仿真結(jié)果能滿足設(shè)計(jì)的要求為止，當(dāng)軟件調(diào)試成功了，才開始硬件電路的調(diào)試，如此進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試[19]。 軟件調(diào)試 Proteus 軟件調(diào)試PROTEUS 不僅綜合了許多模塊，而且包含了各種信號源、虛擬儀器等等。我們可以運(yùn)用其來模擬各種電路的仿真運(yùn)行 [20]。比如說有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能 [21]；它還包含了專門用來精確測量與分析的高級仿真圖表。它們構(gòu)成了單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的完整的虛擬實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)課題系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行 Keil 和 Proteus 系統(tǒng)仿真，不斷調(diào)試程序，直到符合功能要求。Proteus 總體仿真圖 51 所示。圖 仿真圖數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)14 Keil 軟件調(diào)試首選在 Keil 軟件中根據(jù)設(shè)計(jì)要求編好一個(gè)程序代碼，確保編譯沒有錯(cuò)誤后，再添加到 PROTEUS 仿真軟件中的 STC89C51 芯片中，保存，運(yùn)行，觀察是否能得到想要的結(jié)果；如果不能，則回到 Keil 中重新改進(jìn)程序，再編譯、仿真，直至所有功能均可實(shí)現(xiàn)為止。 顯示時(shí)鐘功能，要能顯示時(shí)、分、秒。清零功能，按下清零鍵當(dāng)前時(shí)間從初始值走起。設(shè)置鬧鐘時(shí)間功能，分別按下 S1 鍵三次和四次，進(jìn)行調(diào)時(shí)和分的調(diào)節(jié)。鬧鈴功能，當(dāng)達(dá)到了設(shè)定的鬧鐘時(shí)間后，蜂鳴器就會(huì)不斷的發(fā)出聲音。 硬件調(diào)試軟件系統(tǒng)測試能夠正確的顯示時(shí)間以及鬧鐘，然后把各模塊組合在一起，就做成完整的數(shù)字電子鐘，實(shí)物圖附錄 3 所示。經(jīng)過不斷的軟硬件聯(lián)合調(diào)試，修改程序和硬件連接，最終完成的作品就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所提出的功能。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（2022）15總 結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)其實(shí)是一次綜合性的實(shí)踐，它將我們所學(xué)的各種知識綜合運(yùn)用到實(shí)踐上，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱資料來擴(kuò)展所學(xué)的知識，并將它們串聯(lián)在一起，進(jìn)而加深對所學(xué)理論知識的理解，在此基礎(chǔ)上鍛煉了操作能力。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，獲益