【文章內容簡介】 石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 單片機的存儲器單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數據存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數據存儲器合二為一的結構，即普林斯頓(Princeton)結構。INTEL的MCS51系列單片機采用的是哈佛結構的形式。 程序存儲空間程序存儲空間可以被映射為內部程序存儲器或者外部程序存儲器。AT89C51單片機內部具有的4KB程序存儲器被映射到程序存儲空間的0000H～0FFFH區(qū)間。這部分程序存儲空間也可以被映射為外部程序存儲器，它具體被映射為哪一種程序存儲器取決于引腳 （引腳31）所接的電平。當引腳為高電平，內部程序存儲器被映射到這部分程序存儲空間；當引腳為低電平，外部程序存儲器被映射到這部分程序存儲空間。高于0FFFH的程序存儲空間只能被映射為外部程序存儲器。 數據存儲空間AT89C51的內部數據存儲器有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)的內部數據存儲器是真正的RAM區(qū)，可以被用來寫入或讀出數據。這一部分存儲容量不是很大，但有很大的作用。它可以進一步被分為3部分。 內部數據存儲器低128字節(jié)在內部數據存儲器低128字節(jié)中，地址從00H～1FH的最低32個字節(jié)組成4組工作寄存器，每組有8個工作寄存器。每組中的8個工作寄存器都被命名為從R0到R7。在一個具體時刻，CPU只能使用其中的一組工作寄存器。當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）的數據決定。程序狀態(tài)字寄存器中的數據可以通過編程來改變，這種功能為保護工作寄存器的內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應的內部數據存儲器也可以作為通用數據存儲器使用。 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，內部數據存儲器的地址從20H～2FH的16個字節(jié)范圍內，既可以通過字節(jié)尋址的方式進入，也可以通過位尋址的方式進入，位地址范圍從00H到7FH[5]。字節(jié)地址與位地址的對應關系。內部數據存儲器地址從30H～7FH部分僅可以用作通用數據存儲器。內部數據存儲器的高128字節(jié)被稱為特殊功能寄存器（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通過向相應的特殊功能存儲器寫入數據實現控制對應的在片外圍器件的工作，從相應的特殊功能存儲器讀出數據實現讀取對應的在片外圍器件的工作結果。在AT89C51單片機中，包括前面提到的程序狀態(tài)字寄存器（PSW）的特殊功能存儲器共有26個，它們離散地分布在80H～FFH的內部數據存儲器地址空間范圍內[7]，對于沒有定義的存儲單元用戶不能使用。如果向這些存儲單元寫入數據將產生不確定的效果，從它們讀取數據將得到一個隨機數。對于字節(jié)地址低位為8H或者FH的特殊功能存儲器，既可以進行字節(jié)操作，也可以進行位操作。例如前面提到的用來確定當前工作寄存器組的程序狀態(tài)字寄存器（PSW），它的地址為00H，因此對它可以進行字節(jié)操作，也可以進行位操作。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）數據而不影響其他位的數據。低位地址不為8H或FH的特殊功能存儲器只可以進行字節(jié)操作，當需要修改這些特殊功能存儲器中的某些位時，對其他的位應注意保護。片外數據存儲空間可以被映射為數據存儲器、擴展的輸入/輸出接口、模擬/數字轉換器和數字/模擬轉換器等。這些外圍器件統(tǒng)一編址，所有外圍器件的地址都占用數據存儲空間的地址資源，因此CPU與片外外圍器件進行數據交換時可以使用與訪問外部數據存儲器相同的指令。CPU通過向相應的外部數據存儲器地址單元寫入數據實現控制對應的片外外圍器件的工作，從相應的外部數據存儲器地址單元讀出數據實現讀取對應的片外外圍器件的工作結果。數字時鐘的硬件設計最小系統(tǒng)設計：單片機最小系統(tǒng)結構圖電路原理圖：從原理圖中可知用到的元器件只要有AT89C51單片機一塊、按鍵若干、電源模塊、電阻電容若干、數碼管、揚聲器一個。第三章 數碼管的簡介 數碼管的分類數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽極數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數碼管。共陽極數碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰極數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數碼管。共陰極數碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。七段數碼管的結構：八段數碼管的結構： 數碼管驅動方式的分類數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。數碼管的靜態(tài)顯示：所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示某一字符時，相應段的發(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8位輸出口控制。對于51單片機，可以在并行口上擴展多片鎖存74LS573作為靜態(tài)顯示器接口。靜態(tài)顯示器的優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導通電注一定的情況下顯示器的亮度高，控制系統(tǒng)在運行過程中，僅僅在需要更新顯示內容時，CPU才執(zhí)行一次顯示更新子程序，這樣大大節(jié)省了CPU的時間，提高了CPU的工作效率；缺點是位數較多時，所需I/O口太多，硬件開銷太大，因此常采用另外一種顯示方式——動態(tài)顯示。數碼管的動態(tài)顯示：所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于顯示器的每一位而言，每隔一段時間點亮一次。雖然在同一時刻只有一位顯示器在工作（點亮），但利用人眼的視覺暫留效應和發(fā)光二極管熄滅時的余輝效應，看到的卻是多個字符“同時”顯示。顯示器亮度既與點亮時的導通電流有關，也與點亮時間和間隔時間的比例有關。調整電流和時間參烽，可實現亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示器的位數不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個8位I/O口（稱為掃描口或字位口），控制各位LED顯示器所顯示的字形也需要一個8位口（稱為數據口或字形口）。動態(tài)顯示器的優(yōu)點是節(jié)省硬件資源，成本較低，但在控制系統(tǒng)運行過程中，要保證顯示器正常顯示，CPU必須每隔一段時間執(zhí)行一次顯示子程序，這占用了CPU的大量時間，降低了CPU工作效率，同時顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。綜合以上考慮，由于溫度顯示為精確到小數點后兩位，故只需4個數碼管，又考慮到CPU工作效率與電源效率，本畢業(yè)設計采用靜態(tài)顯示。為共陽極顯示。 靜態(tài)顯示驅動靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動5個數碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來驅動，要知道一個89S51單片機可用的I/O端口才32個呢：），實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。 動態(tài)顯示驅動數碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極COM增加位選通控制電各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的COM端，就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數據，不會有閃爍感，動態(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。 數碼管的應用數碼管是一類顯示屏 通過對其不同的管腳輸入相對的電流會使其發(fā)亮從而顯示出數字。可以顯示、時間、日期、溫度等所有可以用數字代替的參數。由于它的價格便宜使用簡單，所以在電器特別是家電領域應用極為廣泛，如：空調、熱水器、冰箱等等。絕大多數熱水器用的都是數碼管其他家電也用液晶屏與熒光屏。 數碼管使用的電流與電壓電流：靜態(tài)時，推薦使用1015mA；動態(tài)時，16/1動態(tài)掃描時，平均電流為45mA，峰值電流5060mA。電壓：當選擇紅色時，；當選擇綠色時。第四章 電子時鐘的設計 可實現的功能1．采用六位數碼管顯示小時、分鐘、秒，并且可以任意設定時間。2．可以查看并且設定日期，日期采用年、月、日的顯示方式。3．可以查看并設定鬧鐘，鬧鐘的顯示方式采用與時間相同的顯示方式。4．可以查看并設定星期，數碼管的最后一位顯示星期，用數字8表示星期日。5．系統(tǒng)設定詳細說明：系統(tǒng)的初始狀態(tài)為顯示時鐘狀態(tài)，此時顯示小時、分鐘、秒。初始狀態(tài)下，按K0鍵進入時間調整程序，按K1鍵查看鬧鐘，按K2鍵查看日期，按K3鍵查看星期。進入時間調整狀態(tài)后，首先調整分鐘，此時分鐘閃爍顯示，按K1鍵加一，按K2鍵減一。按K0鍵開始調整小時，此時小時閃爍顯示，按K1鍵加一，按K2鍵減一，再按K0鍵后系統(tǒng)返回到顯示時間狀態(tài)。在調整時間狀態(tài)下按下K3鍵進入調整鬧鐘狀態(tài)，此時顯示原先的鬧鐘時間，并且鬧鐘分鐘閃爍顯示，此時按K1鍵加一，按K2鍵減一；調整后按K0鍵轉換到鬧鐘小時調整單元，此時按K1鍵加一，按K2鍵減一。鬧鐘調整完畢后按K0鍵回到調整時間狀態(tài)，按K3鍵轉到調整日期狀態(tài)。在調整日期狀態(tài)下，日單元閃爍顯示，此時按K1鍵加一，按K2鍵減一；按下K0鍵進入調整月，此時按K1鍵加一，按K2鍵減一；按下K0鍵進入調整年，此時按K1鍵加一，按K2鍵減一。此時按下K0鍵返回到調整時間狀態(tài)，按下K3鍵進入調整星期狀態(tài)。在調整星期狀態(tài)下，星期閃爍顯示，此時按K1鍵加一，按K2鍵減一。按下K0鍵返回到調整時間狀態(tài)。此時分鐘閃爍顯示，按K0鍵開始調整小時，此時小時閃爍顯示，再按K0鍵后系統(tǒng)返回到顯示時間狀態(tài)。 軟件設計流程 秒計數器的計數時鐘信號為1Hz的標準信號，可以由CPLD板上提供的20MHZ的信號通過分頻得到。秒計數器的進位輸出信號作為分鐘計數器的計數信號，分鐘計數器的進位輸出信號又作為小時計數器的計數信號。設計一個同時顯示時、分、秒6個數字的數字鐘