【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)，片內(nèi)含4K的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器和128B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，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)MCS51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，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，31個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。（其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖214所示）同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。圖214 AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 主要性能參數(shù)： 與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容。 4K字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃存儲(chǔ)器。 1000次擦寫(xiě)周期。 全靜態(tài)操作：0Hz~24Hz。 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器。 1288字節(jié)內(nèi)部RAM。 32個(gè)可編程I/O口線。 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 6個(gè)中斷源。 可編程串行UART通道。 低功耗空閑和掉電模式。(2) 管腳描述AT89C51單片機(jī)采用40只引腳的雙列直插封裝方式。引腳主要包括電源的引腳、外接晶體的引腳、4跳控制或與其他電源復(fù)用的引腳、31條I/O引腳。引腳按其功能可分為3類(lèi)： 主電源引腳（Vcc、GND）和時(shí)鐘引腳（XTALXTAL2）。 控制引腳，包括RST、/PSEN、ALE/PROG、/EA/VPP。 接口引腳AT89C51單片機(jī)的引腳具有以下特點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)功能多但引腳較少，I/O接口線不是全部用于用戶I/O接口線，許多引腳都具有雙重功能。這種雙重功能的設(shè)置為單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。使單片機(jī)對(duì)外呈現(xiàn)3總線形式，即由PP0口構(gòu)成外部存儲(chǔ)器16位地址線，由P0口分時(shí)復(fù)用為數(shù)據(jù)總線，由ALE 、/PSEN 、RST 、/EA與P3口中的/INTO、/INTT0、T/WR 、/RD共10個(gè)引腳組成控制總線，如圖215所示：圖215 AT89C51單片機(jī)的對(duì)外總線結(jié)構(gòu)管腳說(shuō)明：Vcc：接+5V電源正端。GND：接+5V電源地端。XTAL1：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端， 這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘事，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL2：接外部石英晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)CHMOS單片機(jī),該引腳接收振蕩器的 信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對(duì)CHMOS單片機(jī)此引腳應(yīng)懸空。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表24所示： 時(shí)鐘電路其中XTAL提供單片機(jī)工作的時(shí)鐘脈沖。其中兩個(gè)電容的作用有兩個(gè)：一是幫組振蕩器起振；二是對(duì)振蕩器的頻率起微調(diào)作用。具體電路如圖217所示：圖217 AT89C51外部時(shí)鐘電路  復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位電路一般有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位兩種。本文采用手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。具體電路如圖218所示：圖218 AT89C51復(fù)位電路+5V上電時(shí)，22uF電容充電，在1K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后，C充滿，1K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下S，C放電。S松手，C又充電，在1K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 直流電源電路本文設(shè)計(jì)的電源電路包括變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓這幾部分。具體電源電路如圖219所示。圖219 系統(tǒng)直流電源電路220V交流電通過(guò)雙12V變壓器變?yōu)?2V的交流電，12V交流電通過(guò)四個(gè)二極管的全橋整流后變?yōu)?2V直流電，然后經(jīng)過(guò)電解電容（470μF）進(jìn)行一級(jí)濾波，以去除直流電里面的雜波，防止干擾。12V直流電出來(lái)后再經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓成為穩(wěn)定的5V電源，其中7805的Vin腳是輸入腳，接12V直流電源正極，GND是接地腳，接12V直流電源負(fù)極，Vout為輸出腳，它和接地腳的電壓就是+5V了。5V電源出來(lái)再經(jīng)過(guò)電解電容的二級(jí)濾波，使5V電源更加穩(wěn)定可靠。3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)中的計(jì)時(shí)是由DS1302來(lái)完成的，主程序主要是讀DS1302中的時(shí)間并調(diào)用顯示程序把讀到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)，并且判斷是否有鍵按下。，便轉(zhuǎn)入調(diào)時(shí)功能程序；，進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)。~。，開(kāi)啟蜂鳴器。同理，當(dāng)查詢到作息時(shí)間時(shí)，語(yǔ)音芯片處于工作狀態(tài)。（部分程序見(jiàn)附錄1）其主程序流程圖如圖31所示：初始化定時(shí)器 調(diào)用顯示子程序N判斷是否有鍵按下？Y調(diào)用DS1302讀時(shí)間子程序調(diào)用鍵盤(pán)子程序判斷是否分值滿60？NYN調(diào)用整點(diǎn)報(bào)時(shí)程序判斷是否與作息時(shí)間一致？ Y調(diào)用語(yǔ)音打鈴子程序圖31 主程序流程圖 顯示電路設(shè)計(jì)思路數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元中，分別存放秒數(shù)據(jù)，分?jǐn)?shù)據(jù)，時(shí)數(shù)據(jù)，每一地址單元內(nèi)存均為十進(jìn)制壓縮BCD碼，故顯示前應(yīng)將對(duì)應(yīng)的壓縮BCD碼轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD碼，由于采用軟件動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進(jìn)制BCD碼數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)段碼放在ROM表中。顯示時(shí)，先取出內(nèi)存單元某一地址中的數(shù)據(jù)，先轉(zhuǎn)換成非壓縮BCD碼，然后查得對(duì)應(yīng)的顯示段碼并從P0口輸出。P2口將對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管選中，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。其流程圖如圖32所示： 開(kāi)始數(shù)碼管LED1置0工作發(fā)送數(shù)據(jù)給LED1延時(shí)數(shù)碼管LED1置1熄滅數(shù)碼管LED2置0工作數(shù)碼管LED6置0發(fā)送數(shù)據(jù)給LED6延時(shí) 數(shù)碼管LED6置1熄滅圖32 顯示程序流程圖 整點(diǎn)報(bào)時(shí)和語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)思路通過(guò)不斷的判斷是否存放分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元中的分值到達(dá)60，、低電平的狀態(tài)進(jìn)而控制蜂鳴器的工作；利用不斷提取DS1302的時(shí)間與存儲(chǔ)的作息時(shí)間對(duì)比，開(kāi)啟語(yǔ)音芯片；，關(guān)閉語(yǔ)音芯片。其流程圖分別如圖334所示：開(kāi)始 初始化定時(shí)器調(diào)用顯示子程序判斷分值是否滿60？YN，蜂鳴器工作，蜂鳴器關(guān)閉圖33 整點(diǎn)報(bào)時(shí)程序流程圖 開(kāi)始初始化DS1302不斷提取DS1302時(shí)間判斷是否與作息時(shí)間一致？ YN，語(yǔ)音芯片工作P2,1置0，語(yǔ)音芯片關(guān)閉圖34 語(yǔ)音程序流程圖 校時(shí)電路設(shè)計(jì)思路當(dāng)按下鍵S1時(shí)，便進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)，這時(shí)數(shù)碼管中的時(shí)鐘數(shù)字停止變化，并且時(shí)鐘數(shù)據(jù)開(kāi)始閃亮，此時(shí)按下S4便可以分鐘數(shù)據(jù)加1操作； 當(dāng)按下鍵S2時(shí)，便進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)，這時(shí)數(shù)碼管中的時(shí)鐘數(shù)字停止變化，并且時(shí)鐘數(shù)據(jù)開(kāi)始閃亮，此時(shí)按下S4便可以分鐘數(shù)據(jù)加1操作。其流程圖如圖34所示：閃爍標(biāo)志位置零判斷是否S2 按下？YN開(kāi)啟分閃爍標(biāo)志，通過(guò)S3調(diào)分N判斷S3是否按下？Y通過(guò)S3調(diào)分 調(diào)顯示程序關(guān)閉分閃爍標(biāo)志位，開(kāi)啟時(shí)閃爍標(biāo)志位，通過(guò)S3調(diào)時(shí)判斷S1是否按下？YN通過(guò)S3調(diào)時(shí)調(diào)顯示程序退出鍵盤(pán)程序，返回主程序 圖34 校時(shí)程序流程圖結(jié) 論本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心控制元件，選用時(shí)鐘芯片DS130HY1系列語(yǔ)音芯片并采用數(shù)碼管LED的動(dòng)態(tài)顯示電路。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能如下：、分、秒值計(jì)時(shí)且6位數(shù)字顯示；，判斷是否處于校時(shí)狀態(tài)，進(jìn)而完成時(shí)、分的校時(shí)功能； ，即整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能； ，通過(guò)軟件方式控制在特定作息時(shí)間達(dá)到之時(shí)控制打鈴電路（播放樂(lè)曲）。 本次設(shè)計(jì)主要涉及了單片機(jī)原理及接口技術(shù)的相關(guān)知識(shí)和匯編語(yǔ)言編程的諸多要領(lǐng)。設(shè)計(jì)中涉及的許多問(wèn)題，更是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)的回顧及在過(guò)去的四年中學(xué)到知識(shí)的系統(tǒng)總結(jié)，這次設(shè)計(jì)對(duì)我們將來(lái)的工作有很大的幫助。在設(shè)計(jì)中，我積極查閱資料，細(xì)心鉆研各個(gè)細(xì)節(jié)，完成了多功能時(shí)鐘的開(kāi)發(fā)與調(diào)試，也讓我們明白了在設(shè)計(jì)中考慮問(wèn)題應(yīng)該全面。在設(shè)計(jì)中既鍛煉了我的動(dòng)手能力，又學(xué)會(huì)查閱資料，提煉需要的信息。效果展示圖：正面:反面： 致 謝本文是在王仁波老師的精心指導(dǎo)下完成的。