【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。 單片機(jī)的存儲(chǔ)器單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類(lèi)型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式。 程序存儲(chǔ)空間程序存儲(chǔ)空間可以被映射為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器或者外部程序存儲(chǔ)器。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部具有的4KB程序存儲(chǔ)器被映射到程序存儲(chǔ)空間的0000H～0FFFH區(qū)間。這部分程序存儲(chǔ)空間也可以被映射為外部程序存儲(chǔ)器，它具體被映射為哪一種程序存儲(chǔ)器取決于引腳 （引腳31）所接的電平。當(dāng)引腳為高電平，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器被映射到這部分程序存儲(chǔ)空間；當(dāng)引腳為低電平，外部程序存儲(chǔ)器被映射到這部分程序存儲(chǔ)空間。高于0FFFH的程序存儲(chǔ)空間只能被映射為外部程序存儲(chǔ)器。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間AT89C51的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有256字節(jié)，它們被分為兩部分：高128字節(jié)和低128字節(jié)。低128字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是真正的RAM區(qū)，可以被用來(lái)寫(xiě)入或讀出數(shù)據(jù)。這一部分存儲(chǔ)容量不是很大，但有很大的作用。它可以進(jìn)一步被分為3部分。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128字節(jié)在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128字節(jié)中，地址從00H～1FH的最低32個(gè)字節(jié)組成4組工作寄存器，每組有8個(gè)工作寄存器。每組中的8個(gè)工作寄存器都被命名為從R0到R7。在一個(gè)具體時(shí)刻，CPU只能使用其中的一組工作寄存器。當(dāng)前正在使用的工作寄存器組由位于高128字節(jié)的程序狀態(tài)字寄存器（PSW）中第3位（RS0）和第4位（RS1）的數(shù)據(jù)決定。程序狀態(tài)字寄存器中的數(shù)據(jù)可以通過(guò)編程來(lái)改變，這種功能為保護(hù)工作寄存器的內(nèi)容提供了很大的方便。如果用戶程序中不需要全部使用4組工作寄存器，那么剩下的工作寄存器所對(duì)應(yīng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也可以作為通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用。 工作寄存器地址映射表0組（RS1=0，RS0=0）1組（RS1=0，RS0=1）2組（RS1=1，RS0=0）3組（RS1=1，RS0=1）地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器00HR008HR010HR018HR001HR109HR111HR119HR102HR20AHR212HR21AHR203HR30BHR313HR31BHR304HR40CHR414HR41CHR405HR50DHR515HR51DHR506HR60EHR616HR61EHR607HR70FHR717HR71FHR7在工作寄存器區(qū)上面，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址從20H～2FH的16個(gè)字節(jié)范圍內(nèi)，既可以通過(guò)字節(jié)尋址的方式進(jìn)入，也可以通過(guò)位尋址的方式進(jìn)入，位地址范圍從00H到7FH[5]。字節(jié)地址與位地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址從30H～7FH部分僅可以用作通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的高128字節(jié)被稱(chēng)為特殊功能寄存器（SFR）區(qū)。特殊功能寄存器被用作CPU和在片外圍器件之間的接口。 殊功能寄存器（SFR）工作框圖CPU通過(guò)向相應(yīng)的特殊功能存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)控制對(duì)應(yīng)的在片外圍器件的工作，從相應(yīng)的特殊功能存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)讀取對(duì)應(yīng)的在片外圍器件的工作結(jié)果。在AT89C51單片機(jī)中，包括前面提到的程序狀態(tài)字寄存器（PSW）的特殊功能存儲(chǔ)器共有26個(gè)，它們離散地分布在80H～FFH的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間范圍內(nèi)[7]，對(duì)于沒(méi)有定義的存儲(chǔ)單元用戶不能使用。如果向這些存儲(chǔ)單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)將產(chǎn)生不確定的效果，從它們讀取數(shù)據(jù)將得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)。對(duì)于字節(jié)地址低位為8H或者FH的特殊功能存儲(chǔ)器，既可以進(jìn)行字節(jié)操作，也可以進(jìn)行位操作。例如前面提到的用來(lái)確定當(dāng)前工作寄存器組的程序狀態(tài)字寄存器（PSW），它的地址為00H，因此對(duì)它可以進(jìn)行字節(jié)操作，也可以進(jìn)行位操作。采用位操作可以直接控制程序狀態(tài)字寄存器中的第3位（RS0）或第4位（RS1）數(shù)據(jù)而不影響其他位的數(shù)據(jù)。低位地址不為8H或FH的特殊功能存儲(chǔ)器只可以進(jìn)行字節(jié)操作，當(dāng)需要修改這些特殊功能存儲(chǔ)器中的某些位時(shí)，對(duì)其他的位應(yīng)注意保護(hù)。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間可以被映射為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、擴(kuò)展的輸入/輸出接口、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器等。這些外圍器件統(tǒng)一編址，所有外圍器件的地址都占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的地址資源，因此CPU與片外外圍器件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)可以使用與訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同的指令。CPU通過(guò)向相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)控制對(duì)應(yīng)的片外外圍器件的工作，從相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址單元讀出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)讀取對(duì)應(yīng)的片外外圍器件的工作結(jié)果。數(shù)字時(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電路原理圖：從原理圖中可知用到的元器件只要有AT89C51單片機(jī)一塊、按鍵若干、電源模塊、電阻電容若干、數(shù)碼管、揚(yáng)聲器一個(gè)。第三章 數(shù)碼管的簡(jiǎn)介 數(shù)碼管的分類(lèi)數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(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。共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。七段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)：八段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)： 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式的分類(lèi)數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。數(shù)碼管的靜態(tài)顯示：所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地尋能可截止。這種顯示方法為每一們都需要有一個(gè)8位輸出口控制。對(duì)于51單片機(jī)，可以在并行口上擴(kuò)展多片鎖存74LS573作為靜態(tài)顯示器接口。靜態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電注一定的情況下顯示器的亮度高，控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，僅僅在需要更新顯示內(nèi)容時(shí)，CPU才執(zhí)行一次顯示更新子程序，這樣大大節(jié)省了CPU的時(shí)間，提高了CPU的工作效率；缺點(diǎn)是位數(shù)較多時(shí)，所需I/O口太多，硬件開(kāi)銷(xiāo)太大，因此常采用另外一種顯示方式——?jiǎng)討B(tài)顯示。數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示：所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），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（點(diǎn)亮），但利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝效應(yīng)，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間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參烽，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè)8位I/O口（稱(chēng)為掃描口或字位口），控制各位LED顯示器所顯示的字形也需要一個(gè)8位口（稱(chēng)為數(shù)據(jù)口或字形口）。動(dòng)態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省硬件資源，成本較低，但在控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，要保證顯示器正常顯示，CPU必須每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次顯示子程序，這占用了CPU的大量時(shí)間，降低了CPU工作效率，同時(shí)顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。綜合以上考慮，由于溫度顯示為精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位，故只需4個(gè)數(shù)碼管，又考慮到CPU工作效率與電源效率，本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用靜態(tài)顯示。為共陽(yáng)極顯示。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。 數(shù)碼管的應(yīng)用數(shù)碼管是一類(lèi)顯示屏 通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流會(huì)使其發(fā)亮從而顯示出數(shù)字。可以顯示、時(shí)間、日期、溫度等所有可以用數(shù)字代替的參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜使用簡(jiǎn)單，所以在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如：空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管其他家電也用液晶屏與熒光屏。 數(shù)碼管使用的電流與電壓電流：靜態(tài)時(shí)，推薦使用1015mA；動(dòng)態(tài)時(shí)，16/1動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，平均電流為45mA，峰值電流5060mA。電壓：當(dāng)選擇紅色時(shí)，；當(dāng)選擇綠色時(shí)。第四章 電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 可實(shí)現(xiàn)的功能1．采用六位數(shù)碼管顯示小時(shí)、分鐘、秒，并且可以任意設(shè)定時(shí)間。2．可以查看并且設(shè)定日期，日期采用年、月、日的顯示方式。3．可以查看并設(shè)定鬧鐘，鬧鐘的顯示方式采用與時(shí)間相同的顯示方式。4．可以查看并設(shè)定星期，數(shù)碼管的最后一位顯示星期，用數(shù)字8表示星期日。5．系統(tǒng)設(shè)定詳細(xì)說(shuō)明：系統(tǒng)的初始狀態(tài)為顯示時(shí)鐘狀態(tài)，此時(shí)顯示小時(shí)、分鐘、秒。初始狀態(tài)下，按K0鍵進(jìn)入時(shí)間調(diào)整程序，按K1鍵查看鬧鐘，按K2鍵查看日期，按K3鍵查看星期。進(jìn)入時(shí)間調(diào)整狀態(tài)后，首先調(diào)整分鐘，此時(shí)分鐘閃爍顯示，按K1鍵加一，按K2鍵減一。按K0鍵開(kāi)始調(diào)整小時(shí)，此時(shí)小時(shí)閃爍顯示，按K1鍵加一，按K2鍵減一，再按K0鍵后系統(tǒng)返回到顯示時(shí)間狀態(tài)。在調(diào)整時(shí)間狀態(tài)下按下K3鍵進(jìn)入調(diào)整鬧鐘狀態(tài)，此時(shí)顯示原先的鬧鐘時(shí)間，并且鬧鐘分鐘閃爍顯示，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一；調(diào)整后按K0鍵轉(zhuǎn)換到鬧鐘小時(shí)調(diào)整單元，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一。鬧鐘調(diào)整完畢后按K0鍵回到調(diào)整時(shí)間狀態(tài)，按K3鍵轉(zhuǎn)到調(diào)整日期狀態(tài)。在調(diào)整日期狀態(tài)下，日單元閃爍顯示，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一；按下K0鍵進(jìn)入調(diào)整月，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一；按下K0鍵進(jìn)入調(diào)整年，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一。此時(shí)按下K0鍵返回到調(diào)整時(shí)間狀態(tài)，按下K3鍵進(jìn)入調(diào)整星期狀態(tài)。在調(diào)整星期狀態(tài)下，星期閃爍顯示，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一。按下K0鍵返回到調(diào)整時(shí)間狀態(tài)。此時(shí)分鐘閃爍顯示，按K0鍵開(kāi)始調(diào)整小時(shí)，此時(shí)小時(shí)閃爍顯示，再按K0鍵后系統(tǒng)返回到顯示時(shí)間狀態(tài)。 軟件設(shè)計(jì)流程 秒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)為1Hz的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，可以由CPLD板上提供的20MHZ的信號(hào)通過(guò)分頻得到。秒計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出信號(hào)作為分鐘計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)，分鐘計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出信號(hào)又作為小時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)。設(shè)計(jì)一個(gè)同時(shí)顯示時(shí)、分、秒6個(gè)數(shù)字的數(shù)字鐘