【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 D 數(shù)碼管顯示。利用 、 和 作為功能按鍵輸入口。 各單元電路介紹 單片機(jī)介紹 AT89C51 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀 Flash 程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS－51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，所以說(shuō) AT89C51 是一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)。 AT89C51 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，它有 40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。同時(shí) AT89C51 的時(shí)鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi) RAM 將被凍結(jié)，時(shí)鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運(yùn)行。 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)鐘電路和復(fù)位電路是單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)中必不可少的。單片機(jī)時(shí)鐘電路圖，如圖 31 所示:XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。圖 31 單片機(jī)時(shí)鐘電路圖復(fù)位是使單片機(jī)或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初始狀態(tài)。單片機(jī)的工作就是從復(fù)位開(kāi)始的，當(dāng)在單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)） 。實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本的形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位。由于本次設(shè)計(jì)采用的是上電復(fù)位，所以這里只介紹上電復(fù)位，如下圖33 所示： 圖 33 上電復(fù)位電路上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位如上圖所示。上電瞬間 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C1 的充電，RST 引腳的高電平將逐漸下降。 顯示電路一、七段 LED 顯示器的原理顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用的設(shè)備，包括 LED、LCD 等。LED 顯示器由若干個(gè)發(fā)光二極管組成。七段 LED 通常構(gòu)成字型“8”，還有一個(gè)發(fā)光二極管用來(lái)顯示小數(shù)點(diǎn)。每段 LED 分別引出一個(gè)電極，電極的名為 a、b、 c、d、e、d、g、dp，其中 dp 是小數(shù)點(diǎn)段的引出電極。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)筆畫或一個(gè)點(diǎn)就發(fā)光?？刂葡鄳?yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出對(duì)應(yīng)字符。說(shuō)明：在該設(shè)計(jì)中，沒(méi)有用到電極（dp） ，而是用單位的數(shù)碼管來(lái)顯示分隔符，其七段 LED 顯示器如圖 34 所示圖 34 七段 LED 顯示器二、動(dòng)態(tài)顯示本設(shè)計(jì)共用了八位 LED 顯示器，因此采用動(dòng)態(tài)顯示方式。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位的輪流點(diǎn)亮顯示器的各個(gè)位。對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。雖然在同一時(shí)刻只有一位顯示器在工作，但由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余暉，我們看到的卻是多個(gè)字符“同時(shí)“ 顯示。顯示器亮度既與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間長(zhǎng)短和時(shí)間間隔有關(guān)。顯示器的位數(shù)不大于 8 位，則控制顯示器公共極電位只需要一個(gè) I/O 接口，稱為掃描口或字位口，控制各位 LED 顯示器所顯示的字型也需要一個(gè) 8 位接口，稱為段數(shù)據(jù)口或字型口。圖 35 為驅(qū)動(dòng)顯示電路框圖。圖 34 驅(qū)動(dòng)顯示電路框圖74LS244 是我們常用的芯片，用來(lái)驅(qū)動(dòng) led 或者其他的設(shè)備當(dāng) 8051 單片機(jī)的 P1 口總線負(fù)載達(dá)到或超過(guò) P1 最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74LS244 等總線驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)片選端/CE 低電平有效時(shí)，DIR=“0”，信號(hào)由 B 向 A 傳輸；（接收） 鍵盤及其接口鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的，它是單片機(jī)最簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備。通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，就可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。一、按鍵的抖動(dòng)現(xiàn)象按鍵就是一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)。當(dāng)按鍵按下時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)按鍵松開(kāi)時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。按鍵在閉合和斷開(kāi)時(shí)，觸點(diǎn)會(huì)存在抖動(dòng)現(xiàn)象。按鍵抖動(dòng)時(shí)間一般為5ms～ 10ms，抖動(dòng)可能造成一次按鍵的多次處理問(wèn)題。應(yīng)采取措施消除抖動(dòng)的影響。消除的方法很多，本設(shè)計(jì)采用軟件延時(shí)的方法來(lái)消除抖動(dòng)。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)先定時(shí)，然后再檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，若仍是閉合狀態(tài)則認(rèn)為真的有鍵按下。當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放時(shí)，亦需要做同樣的處理。二、按鍵電路 獨(dú)立式鍵盤的各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵獨(dú)立地與一根數(shù)據(jù)輸入線（單片機(jī)并行接口或其他芯片的并行接口）連接。獨(dú)立式鍵盤配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根接口線，在按鍵數(shù)量不多時(shí)，接口線占用多。所以，獨(dú)立式按鍵常用于按鍵數(shù)量不多的場(chǎng)合。該設(shè)計(jì)只用了三個(gè)按鍵，來(lái)實(shí)現(xiàn)功能控制。在運(yùn)行狀態(tài)下，按動(dòng)控制按扭SSET，可對(duì)秒進(jìn)行調(diào)整；按動(dòng)控制按扭MSET，可對(duì)分進(jìn)行調(diào)整；按動(dòng)控制按扭HSET，可對(duì)時(shí)進(jìn)行調(diào)整；因此采用獨(dú)立式鍵盤方式，設(shè)計(jì)起來(lái)比較簡(jiǎn)單。如圖36所示圖35 鍵盤電路 系統(tǒng)原理圖 AT89C51的P1 口接入三個(gè)按鍵，對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行調(diào)整。P0 口輸出字段碼，控制要顯示的字符，外接74LS245芯片，驅(qū)動(dòng)LED顯示。 P3口輸出字位碼，去控制要顯示的位，其原理圖如圖36所示。A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0S7B7B6B5B4B3B2B1B0S6S5S4S3S2S1S0B01B23B45B67S01S23S45S67XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0./U1AT89C51SETMSETHSETA02 B018A13 B117A24 B216A35 B315A46 B414A57 B513A68 B612A79 B71CE19AB/A1U274LS245圖 36 電子鐘原理圖當(dāng)接入電源時(shí)，數(shù)字電子鐘以秒為單位開(kāi)始計(jì)時(shí)。運(yùn)行狀態(tài)下，按下控制按鍵 SSET，對(duì)秒進(jìn)行調(diào)整；按下 MSET 調(diào)整分鐘；按下 HSET 對(duì)小時(shí)進(jìn)行調(diào)整。這樣通過(guò)三個(gè)按鍵，分別對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)。第 4 章 軟件設(shè)計(jì)在軟件設(shè)計(jì)中，整個(gè)程序的主框架是以定時(shí) 1s 計(jì)算的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鐘。定時(shí) 1s的程序段，使用動(dòng)態(tài)顯示程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)，既完成了延時(shí)，也完成了數(shù)字的顯示。在計(jì)算程序中，使對(duì)應(yīng)于時(shí)、分、秒的變化量按照 60 進(jìn)制和 24 進(jìn)制進(jìn)行計(jì)算，動(dòng)態(tài)顯示程序直接引用這些變量，達(dá)到顯示的數(shù)字也隨之不斷變化，即完成了電子鐘的功能。其軟件功能模塊主要有鍵輸入程序、中斷程序、顯示程序，以及延時(shí)程序。需要說(shuō)明的是，這里設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)易的電子鐘，主要是用程序運(yùn)行來(lái)計(jì)算時(shí)間，這樣用程序來(lái)確定出 1s 的時(shí)間精度是很有限的，所以整個(gè)時(shí)鐘的精度不太高。 主程序的設(shè)計(jì)初始化將時(shí)、分、秒各單元的內(nèi)容清空，置 T0 為計(jì)數(shù)器方式 1，分別給計(jì)數(shù)器的高 8 位和低 8 位賦計(jì)數(shù)初值，啟動(dòng) T0 工作。鍵入一個(gè)按鍵，如執(zhí)行此動(dòng)作，秒值加1，否則重新鍵如按鍵。 主程序模塊:主程序流程圖，如圖 41 所示 初始化鍵輸入開(kāi)始鍵執(zhí)行結(jié)束圖 41 主程序流程圖 鍵輸入程序鍵輸入程序用于調(diào)整時(shí)間。以秒為例，按下按鍵 SSET，判斷 SSET 是否真的被按下，若沒(méi)有鍵按下，轉(zhuǎn)到 A1 程序段，再次鍵入按鍵，重新判斷。若按鍵按下了，則調(diào)用延時(shí)程序，消除抖動(dòng)現(xiàn)象秒值加 1，當(dāng)秒值大于 60 時(shí)，秒清零，進(jìn)行下一次計(jì)時(shí)，