【文章內容簡介】 型單片機。其特點有一下幾點：? 工作電壓： （5V 單片機）/ （3V 單片機? 實際工作頻率可達 48MHz.? 用戶應用程序空間 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? 時鐘源：外部高精度晶體/ 時鐘，內部 R/C 振蕩器。常溫下內部 R/C 振蕩器頻率為： ～。? 有 2 個 16 位定時器/ 計數(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 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P0 既可以用于外部程序數(shù)據(jù)的存儲器 ，也可以作為源碼的輸入端口。 ? P1 口：P1 口本質上是一個 8 位的 I/O 口，? P2 口：P1 口本質上也是一個 8 位的 I/O 口，[3]? P3 口作為 STC89C51 單片機的一個特殊功能口，具有多種功能，如下表所示：數(shù)字電子鐘的設計與實現(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（記時器 0 外部輸入）? T1（記時器 1 外部輸入）? /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）? /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）? RST：復位輸入。? ALE/PROG：如果對外部存儲器進行訪問，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：外部程序存儲器的選通信號。? XTAL1：內部時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 單片機引腳分配 和 用于數(shù)碼顯示； 用于蜂鳴器鬧鐘報警； 用于按鍵；RST 用于上電復位；XTALXTAL2 用于晶振。本設計所用主控制模塊如圖所示。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（2022）5圖 設計主控模塊 顯示模塊顯示器由 3 個共陽兩位 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，形成只有一個公共陽極揭發(fā)，當需要用到共陽極數(shù)碼管的時候應將公共極接+5V 電壓，如果有一個字段的發(fā)光二極管的陰極輸入為低電平時，那么相應字段的二極管就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮 [11]。LED 數(shù)碼管是用好幾個發(fā)光二極管封裝而成的，從外表上看就像一個“8”字型的器件，內部引線已經(jīng)連接完畢，而只是將它們的各個筆劃引出來接成公共電極就行了。每個 LED 數(shù)碼管總共有 8 個段數(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)點的。 [12] 圖 LED 顯示器的符號圖 共陽極接線圖本設計顯示器由 3 個 2 位 7 段 LED 數(shù)碼管組成。通過總線分別與單片機的 口和 口連接。其中 口顯示時、 口顯示分、口顯示秒。 [13]如圖 所示：數(shù)字電子鐘的設計與實現(xiàn)6圖 顯示電路 復位模塊本設計采用自動上電復位，電路復位后 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數(shù)器將全部被清零。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，單片機將從 ROM 的 00H 處開始運行程序 [8]。復位通常是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。電路圖如圖所示： 圖 復位電路 按鍵模塊按鍵控制模塊由 3 個按鍵組成。系統(tǒng)通過掃描按鍵是否被按下，來設定各模塊的工作情況，使計時器可以在按鍵的控制下，有序地進行工作。設計中每個按鍵實現(xiàn)各自的功能，操作方式十分簡單 [9]。如圖所示：鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（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，一個晶振和兩個電容，兩個電容的與晶振相串聯(lián)后連接到單片機上，并接地。要是單片機能夠正常的工作，就必須要有晶振電路來給其提供時鐘頻率，而且隨著該頻率的不同單片機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 PNP 型的三極管，一個電阻和一個蜂鳴器組成的，三極管的發(fā)射極接電壓，基極經(jīng)電阻與單片機相連，集電極與蜂鳴器相連，而蜂鳴器的另一端接地。當單片機 引腳輸出一個電平時，三極管導通，蜂鳴器報警，從而達到鬧鐘的功效。數(shù)字電子鐘的設計與實現(xiàn)8圖 鬧鐘模塊本次設計的數(shù)字電子鐘概括講就包括以上六個基本模塊，每個模塊實現(xiàn)各自的功能，互不干擾。原理圖見附錄 1，PCB 圖見附錄 4。鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（2022）94 系統(tǒng)軟件程序設計 程序流程圖各個中斷口的首地址是在程序運行后再設置的，緊接著中斷被開啟，中斷開啟后將比較設定時間與當時時間，倘若兩項比較不一致，則顯示時鐘然后進行掃描，并程序繼續(xù)往下執(zhí)行 [14]。倘若達到了鬧鐘設定數(shù)值，則向鬧鐘。當外部中斷有相應時，鬧鐘就會停止。 圖 調時鐘流程圖顯示時鐘 是否按下一次（調時） 顯示 否按下兩次（調分）顯示鬧鈴比較處開 始YNYN結 束數(shù)字電子鐘的設計與實現(xiàn)10當 按下一次調時；按下兩次調分；在此基礎上 按下數(shù)值加一、按下 數(shù)值減一，設定完成之后再顯示。 　　　　　　　　　　 設置鬧鐘時間 　 　　　　　　　　　　 回到鬧鈴比較處 圖 設鬧鐘流程圖開始對鬧鐘時間進行調節(jié)，按 三次和 、 分別對鬧鐘時鐘加一或減一，按 四次和 、 分別對鬧鐘分鐘進行加一或減一設置，查看顯示值，再判斷是否退出回到鬧鈴比較處。顯示原鬧鐘時間 按下三次?（調鬧鐘時） 顯示 按下四次?（調鬧鐘分） 顯示是否退出鬧鈴比較處開 始YNYN結 束鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（2022）11圖 主時鐘計時流程圖重置初值(20H)=0?秒單元加 1秒單元=60？分單元加 1，秒清零分單元=60？時單元加 1，分清零時單元=24？時分秒單元清零中斷返回開 始NNNNYYYY數(shù)字電子鐘的設計與實現(xiàn)12該程序是主時鐘的中斷服務程序，先要對其設定一個初始值，查看首地址中的值是否為零，如果為零，則秒單位自動加一，當秒為 60 時，則分就會自動加一 [15]。當分為 60 時，時加一。當時為 24 時，對秒分時都清零。然后返回中斷。秒信號發(fā)生器是整個系統(tǒng)的時基行，由晶振和分頻器實現(xiàn)的，將標準秒信號送入“秒計數(shù)器” ，秒計數(shù)器采用 60 進制計數(shù)器，每當累計 60 秒時發(fā)一個“分脈沖”信號，該信號作為分計數(shù)器的時鐘脈沖。以此類推，分計數(shù)器與時計數(shù)器均采用同樣的方式進行計數(shù)。鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（2022）135 系統(tǒng)調試數(shù)字電子鐘的系統(tǒng)調試包括軟件調試，硬件調試。硬件調試包括電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊等模塊的調式，軟件調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，并不斷的進行調試，直到仿真結果能滿足設計的要求為止，當軟件調試成功了，才開始硬件電路的調試，如此進行軟硬件聯(lián)合調試[19]。 軟件調試 Proteus 軟件調試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。我們可以運用其來模擬各種電路的仿真運行 [20]。比如說有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調試器、SPI 調試器、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。它們構成了單片機系統(tǒng)設計與仿真的完整的虛擬實驗室。根據(jù)課題系統(tǒng)設計要求，進行 Keil 和 Proteus 系統(tǒng)仿真，不斷調試程序，直到符合功能要求。Proteus 總體仿真圖 51 所示。圖 仿真圖數(shù)字電子鐘的設計與實現(xiàn)14 Keil 軟件調試首選在 Keil 軟件中根據(jù)設計要求編好一個程序代碼，確保編譯沒有錯誤后，再添加到 PROTEUS 仿真軟件中的 STC89C51 芯片中，保存，運行，觀察是否能得到想要的結果；如果不能，則回到 Keil 中重新改進程序，再編譯、仿真，直至所有功能均可實現(xiàn)為止。 顯示時鐘功能，要能顯示時、分、秒。清零功能，按下清零鍵當前時間從初始值走起。設置鬧鐘時間功能，分別按下 S1 鍵三次和四次，進行調時和分的調節(jié)。鬧鈴功能，當達到了設定的鬧鐘時間后，蜂鳴器就會不斷的發(fā)出聲音。 硬件調試軟件系統(tǒng)測試能夠正確的顯示時間以及鬧鐘，然后把各模塊組合在一起，就做成完整的數(shù)字電子鐘，實物圖附錄 3 所示。經(jīng)過不斷的軟硬件聯(lián)合調試，修改程序和硬件連接，最終完成的作品就能實現(xiàn)數(shù)字電子鐘設計所提出的功能。鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（2022）15總 結畢業(yè)設計其實是一次綜合性的實踐，它將我們所學的各種知識綜合運用到實踐上，在整個設計過程中，我通過查閱資料來擴展所學的知識，并將它們串聯(lián)在一起，進而加深對所學理論知識的理解，在此基礎上鍛煉了操作能力。通過本次畢業(yè)設計，獲益