【文章內容簡介】 復雜 ,所以在此選擇的是方案二，采用動態(tài)顯示。 （ 2）鍵盤方案 方案一 :獨立式鍵盤。獨立式鍵盤的各個按鍵相互獨立，每個按鍵獨立地與一根數(shù)據(jù)輸入線（單片機并行接口或其他芯片的并行接口）連接。獨立式鍵盤配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根接口線，在按鍵數(shù)量不多時，接口線占用多。所以，獨立式按鍵常用于按鍵數(shù)量不多的場合。 方案二 :矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤采用的是行列式結構 ,按鍵設置在行列的交點上 .(當接口線數(shù)量為 8 時 ,可以 將 4 根接口線定義為行線 ,另 4 根接口線定義為列線 ,形成 4*4 鍵盤 ,可以配置 16 個按鍵。 ) 由于本設計只用了 四 個按鍵，不需要采用矩陣式鍵盤，所以選用第一種方案 ,采用獨立式鍵盤。 （ 3）計時方案 采用軟件控制 : 利用單片機內部的定時 /計數(shù)器進行定時，配合軟件定時實現(xiàn)時、分、秒的計時。該方案能夠使設計者，在設計的過程中容易實現(xiàn)，且節(jié)省硬件成本，因此本系統(tǒng)將采用軟件方法實現(xiàn)計時。 第 3 章 硬件設計與分析 硬件設計原理 時鐘電路的核心是 AT89C51 單片機，其內部帶有 2KB 的可反復擦寫的只讀 Flash程序 存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 無須外擴程序存儲器。電腦時鐘沒有大量的運算和暫存數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的 128B 片內 RAM 已能滿足要求，也不必外擴片RAM。系統(tǒng)配備 8 位 LED 數(shù)碼管 顯示和 3 個獨立式按鍵 ，用 P0 口作為鍵盤接口電路，P1 口和 P3 口作為段碼和位碼輸出口，并在字段碼輸出口接 74LS245 芯片，用該芯片來驅動 LED 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 單片機介紹 AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 2k bytes 的可反復擦寫的只讀 Flash程序存儲器和 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS－ 51 指令系統(tǒng)，片內置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲單元 ，所以說 AT89C51 是 一個功能強大的單片機 。 AT89C51是一個低功耗高性能單片機， 它有 40個引腳， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內含 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 同時 AT89C51 的時鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 RAM、定時 /計數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內 RAM 將被凍結，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作， 直至系統(tǒng)被硬件復位方可繼續(xù)運行。 單片機最小應用系統(tǒng) 時鐘電路和復位電路是單片機最小應用系統(tǒng)中必不可少的。 單片機時鐘電路圖，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振蕩器。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。 圖 31 單片機時鐘電路圖 復位是使單片機或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初 始狀態(tài)。單片機的工作就是從復位開始的，當在單片機的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個機器周期時，單片機內部就執(zhí)復位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)）。 實際應用中，復位操作有兩種基本的形式：一種是上電復位，另一種是上電與按鍵均有效的復位。由于本次設計采用的是上電復位，所以這里只介紹上電復位，如下圖 33所示： 圖 33 上電復位電路 上電復位要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復位操作。常用的上電復位如上圖所示。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 顯示器是單片機應用系統(tǒng)常用的設備，包括 LED、 LCD 等。 LED 顯示器由若干個發(fā)光二極管組成。七段 LED 通常構成字型 “8”，還有一個發(fā)光二極管用來顯示小數(shù)點。每段 LED 分別引出一個電極，電極的名為 a、 b、 c、 d、 e、 d、 g、 dp，其中 dp 是小數(shù)點段的引出電極。當發(fā)光二極管導通時，相應的一個筆畫或一個點就發(fā)光?？刂葡鄳亩O管導通，就能顯示出對應字符。 說明：在該設計中，沒有用到電極（ dp），而是用單位的數(shù)碼管來顯示分隔符，其 七段 LED 顯示器如圖 34 所示 圖 34 七段 LED 顯示器 二、 動態(tài)顯示 本設計共用了八位 LED 顯示器，因此采用動態(tài)顯示方式。所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮顯示器的各個位。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，但由于人眼的視覺暫留效應和發(fā)光二極管熄滅時的余暉，我們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，也與點亮時間長短和時間間隔有關。 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 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 8 位接口，稱為段數(shù)據(jù)口 或字型口。圖 35 為驅動顯示電路框圖。 圖 34 驅動顯示電路框圖 74LS244 是我們常用的芯片，用來驅動 led 或者其他的設備 當 8051 單片機的 P1 口總線負載達到或超過 P1 最大負載能力時，必須接入 74LS244等總線驅動器。 當片選端 /CE 低電平有效時， DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收） 鍵盤及其接口 鍵盤是由若干個按鍵組成的，它是單片機最簡單的輸入設備。通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，就可實現(xiàn)簡單的人機對話。 一、按鍵的抖動現(xiàn) 象 按鍵就是一個簡單的開關。當按鍵按下時，相當于開關閉合；當按鍵松開時，相當于開關斷開。按鍵在閉合和斷開時，觸點會存在抖動現(xiàn)象。按鍵抖動時間一般為 5ms～10ms，抖動可能造成一次按鍵的多次處理問題。應采取措施消除抖動的影響。消除的方法很多，本設計采用軟件延時的方法來消除抖動。當單片機檢測到有按鍵按下時先定時， 然后再檢測按鍵的狀態(tài)，若仍是閉合狀態(tài)則認為真的有鍵按下。當檢測到按鍵釋放時，亦需要做同樣的處理。 二、按鍵電路 獨立式鍵盤的各個按鍵相互獨立，每個按鍵獨立地與一根數(shù)據(jù)輸入線（單片機并行接口或 其他芯片的并行接口）連接。獨立式鍵盤配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根接口線，在按鍵數(shù)量不多時，接口線占用多。所以，獨立式按鍵常用于按鍵數(shù)量不多的場合。 該設計只用了三個按鍵，來實現(xiàn)功能控制。在 運行狀態(tài)下，按動控制按扭 SSET，可對秒進行調整；按動控制按扭 MSET，可對分進行調整；按動控制按扭 HSET，可對時進行調整； 因此采用獨立式鍵盤方式，設計起來比較簡單。如圖 36所示 圖 35 鍵盤電路 系統(tǒng)原理圖 AT89C51的 P1口接入三個按鍵，對時、分、秒進行調整。 P0口輸出字段碼，控制要顯示的字符，外接 74LS245芯片，驅動 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。 A7 A7A6 A6A5 A5A4 A4A3 A3A2 A2A1 A1A0 A0S7B7B6B5B4B3B2B1B0S6S5S4S3S2S1S0B0B1B2B3B4B5B6B7S0S1S2S3S4S5S6S7X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1S S E TM S E TH S E TA02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19A B / B A1U27 4 L S 2 4 5 圖 36 電子鐘原理圖 當接入電源時，數(shù)字電子鐘以秒為單位開始計時。 運行狀態(tài)下， 按下控制按鍵 SSET，對秒進行調整；按下 MSET 調整分鐘；按下 HSET 對小時進行調整。這樣通過三個按鍵，分別對時、分、秒進行調整，從而實現(xiàn)調時。 第 4 章 軟件設計 在軟件設計中，整個程序的主框架是以定時 1s 計算的方式來實現(xiàn)電子鐘。定時 1s的程序段，使用動態(tài)顯示程序實現(xiàn)延時，既完成了 延時，也完成了數(shù)字的顯示。在計算程序中，使對應于時、分、秒的變化量按照 60 進制和 24 進制進行計算，動態(tài)顯示程序直接引用這些變量，達到顯示的數(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，以及延時程序。 需要說明的是，這里設計的是簡易的電子鐘，主要是用程序運行來計算時間，這樣用程序來確定出 1s 的時間精度是很有限的，所以整個時鐘的精度不太高。 主程序的設計 初始