【文章內(nèi)容簡介】 2 鍵切換到分鐘位，按 K1 鍵進(jìn)行分鐘調(diào)整，分位設(shè)置好后，再按 K2 鍵保存時間設(shè)定值，并返回顯示時間，按所設(shè)定的時間值進(jìn)行計(jì)時。 （ 3）連續(xù)按 K3 鍵顯示 3路定時及其開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)顯示某一路定時時， 3 秒后自動返回時間顯示， 3 秒內(nèi)按 K2 鍵進(jìn)入定時設(shè)置，設(shè)置同日期（ 6位顯示00 為當(dāng)路定時關(guān)，顯示 01為當(dāng)路定時開）。當(dāng)路定時設(shè)置完后按 K2 鍵保存定時設(shè)定值并返回時間顯示。 （ 4）按 K4 鍵顯示實(shí)時溫度和濕度， 5 秒后自動返回時間顯示。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 芯片的選擇 本設(shè)計(jì)選用 AT89S52 芯片，它是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K（ 0000H～ 1FFFH）在線系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在線編程，也適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活、高效的解決方案。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K（ 0000H～ 1FFFH） Flash， 256 字節(jié)（ 00H～FFH）數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 64K（ 0000H～ FFFFH）程序存儲器（ ROM）， 32 位 I/O口線，看門狗 定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器，一個 6 向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口內(nèi)晶振及時鐘電路。 其中，數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）用于存放各種運(yùn)算的中間結(jié)果，作緩存和數(shù)據(jù)暫存，以及設(shè)置特征標(biāo)志等。 AT89S52 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器用位尋址方式，最大尋址范圍為 256 字節(jié)（ 00H～ FFH）。按使用情況不同可分成低 128 字節(jié)（ 00H～ 7FH）和高 128 字節(jié)（ 80H～ FFH）。其中低 128 字節(jié)為真正的 RAM 存儲器，高 128 字節(jié)為特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)，如累加器 ACC、程序狀態(tài)字 PSW、數(shù)據(jù)指針 DPTR、程序計(jì)數(shù)器 PC等。整個片內(nèi) RAM 區(qū)分布如圖 41所示。 7 圖 41 片內(nèi) RAM 區(qū) 實(shí)驗(yàn)板電路原理圖 實(shí)驗(yàn)板電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 42所示，原理電路圖如圖 43 所示。 圖 42 實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)框圖 圖 43 實(shí)驗(yàn)板原理圖 8 功能電路分析 時鐘電路 實(shí)驗(yàn)板的時鐘振蕩源電路如圖 44 所示。其中 JT 為 的晶振，改變兩電容 CB 的值即可對此晶振頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。該電路提供單片機(jī)工作所需的振蕩頻率，計(jì)算定時器初值即需此晶振頻率，在通信時也需知道晶振頻率，以對波特率進(jìn)行計(jì)算。 圖 44 時鐘電路 復(fù)位電路 如圖 45 所示為實(shí)驗(yàn)板的復(fù)位電路，當(dāng) RESET 信號為低電平時，實(shí)驗(yàn)板為工作狀態(tài)，當(dāng) RESET 信號為高電平時，實(shí)驗(yàn)板為復(fù)位或下載程序狀態(tài)。由于AT89S52 具有 ISP 的功能，即可以通過并口線直接將程序下載到單片機(jī)內(nèi)，因此， AT89S52 具有兩種狀態(tài)，下載程序狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)。該復(fù)位電路能實(shí)現(xiàn)上電自動復(fù)位，也能手動復(fù)位，一般復(fù)位時 RESET 應(yīng)保持 20毫秒以上高電平，此復(fù)位時間由接地電容控制。 圖 45 復(fù)位電路 鍵盤電路 如圖 46所示為陣列按鍵電路， 各設(shè)置及轉(zhuǎn)換信號由此電路輸入，實(shí)驗(yàn)板提供了 16 個按鍵，由 P1口經(jīng) SN74F244（驅(qū)動芯片）輸出擴(kuò)展成 4 4的陣列按鍵，～ 為行線， ～ 為列線。 SN74F244 有一片選信號線 G ，當(dāng)此口線為低電平時， A1～ A4 與 Y1～ Y4接通，反之， A1～ A4 與 Y1～ Y4 斷開。 此鍵盤用掃描工作方式，若有鍵按下，則相應(yīng)位端口被拉低為低電平，由于本系統(tǒng)只用了 4 個按鍵，所以只需對 4 個按鍵進(jìn)行掃描。掃描時，先置 口為高電平，向 P1 口送 0EFH（ MOV P1， 0EFH），再置 口為低電平，讀 P1口（ MOV A， P1），最后判斷 P1 口低 4 位哪位是低電平，若某位為低電平，則相應(yīng)按鍵被按下，如 為低電平（ =0），則 K1鍵被按下。 9 圖 46 陣列按鍵 數(shù)碼顯示電路 如圖 47 所示為數(shù)碼顯示電路，實(shí)驗(yàn)板使用了 6 個共陽數(shù)碼管， P0 口為段碼信號線， B1～ B6為位控線，是 P1 口經(jīng) SN74F573（反向驅(qū)動芯片，即輸入為高電平，則輸出為低電平，反之則輸出為高電平，該芯片也有一片選信號 C，當(dāng)此信號為高電平時有效）反向得到，再 由 B1～ B6 控制晶體管 Q1～ Q6，以達(dá)到控制每位數(shù)碼管的目的。 系統(tǒng)采用動態(tài)顯示，先向 P0 口送第一位數(shù)碼管需要顯示的段碼值，再給 P1口送 0FEH，延時 1毫秒使第一位數(shù)碼管顯示，又向 P0 口送第二位數(shù)碼管需要顯示的段碼值， P1 口送 0FDH，延時 1 毫秒，使第二位數(shù)碼管顯示。依次遞推，直到最后一位數(shù)碼管，然后再循環(huán)。改變延時時長可以調(diào)節(jié)數(shù)碼管顯示的亮度，由于單片機(jī)執(zhí)行速度很快（微秒級），所以看上去數(shù)碼管一直亮著。 圖 47 數(shù)碼顯示電路 蜂鳴器電路 其硬件原理圖如圖 48所示。此電路用于定時時發(fā)出 提示音。 SPEAKER與 口相連，當(dāng) SPEAKER 輸出高電平時蜂鳴器不響，而 SPEAKER 輸出低電平時蜂鳴器發(fā)出響聲。只需控制 SPEAKER 輸出高低電平的時間和變化頻率，就可以讓蜂鳴器發(fā)出不同的聲音。此電路用于產(chǎn)生定時器提示音。 圖 48 蜂鳴器電路 10 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實(shí)質(zhì)性功能）的設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)通常要考慮以下幾個方面的問題： （ 1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨(dú)立的部分，設(shè) 計(jì)出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理； （ 2）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、實(shí)行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改； （ 3）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)； （ 4）繪制程序流程圖； （ 5）合理分配系統(tǒng)資源 ； （ 6）為程序加入注釋，提高可讀性，實(shí)施軟件工程； （ 7）注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。 數(shù)據(jù)單元分配 數(shù)據(jù)存儲單元分配 數(shù)據(jù)存儲單元分配如下表所示： 項(xiàng)目 秒 分 時 日 月 年 存儲單元 30H 31H 32H 33H 34H 35H 項(xiàng)目 定時1：開關(guān) 定時 1：分 定時 1：時 定時2：開關(guān) 定時 2：分 定時 2：時 存儲單元 36H 37H 38H 39H 3AH 3BH 項(xiàng)目 定時3：開關(guān) 定時 3：分 定時 3：時 存顯示首地址 堆棧起始單元 存儲單元 3CH 3DH 3EH 3FH 50H 標(biāo)志位單元分配 標(biāo)志位單元（ 20H）分配如下表所示： 位單元 項(xiàng)目 位單元 項(xiàng)目 01H 2 位數(shù)碼管閃爍標(biāo)志位 08H 定時 1 顯示標(biāo)志位 02H 09H 定時 2 顯示標(biāo)志位 03H 4 位數(shù)碼管閃爍標(biāo)志位 0AH 定時 3 顯示標(biāo)志位 04H 0BH 定時 1 響鈴標(biāo)志位 05H 6 位數(shù)碼管顯示標(biāo)志位 0CH 定時 2 響鈴標(biāo)志位 06H 0DH 定時 3 響鈴標(biāo)志位 07H 日期顯示標(biāo)志位 0EH 總響鈴標(biāo)志位 計(jì)時時鐘實(shí)現(xiàn)的基本方法 時鐘的最小計(jì)時單位是秒，使用定時器的方式 1，最大的定時時間也只能達(dá) 11 到 131 毫秒?？砂讯〞r器的定時時間定為 50 毫秒，這樣，計(jì)數(shù)溢出 20 次即可得到時鐘的最小計(jì)時單位─秒。計(jì)數(shù) 20 次可以用軟件實(shí)現(xiàn)，對定時器溢出次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)滿 20 次 即為 1秒。從秒到分，從分到時，以及日、月、年都是通過軟件累加并進(jìn)行比較的方法實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)現(xiàn)時鐘程序設(shè)計(jì)步驟 系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，主程序只需調(diào)用各個子程序模塊即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。其模塊結(jié)構(gòu)圖如圖 51所示。 圖 51 程序各模塊方框圖 主程序模塊設(shè)計(jì) 整個程序進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，主程序只需調(diào)用相應(yīng)的程序即可。主程序流程如圖 52所示。 圖 52 主程序流程圖 計(jì)時子程序模塊的實(shí)現(xiàn) 當(dāng) T0 中斷時，執(zhí)行本程序，因 T0 設(shè)為 50 毫秒中斷，故中斷 20次為 1秒。中斷程序分別有 20 次計(jì)數(shù)（ 1秒）， 60 次計(jì)數(shù)（ 1 分）， 60 次計(jì)數(shù)（ 1 小時）， 24次計(jì)數(shù)（ 1 天）， 2 2 31 次計(jì)數(shù)（ 1 個月）， 12 次計(jì)數(shù)（ 1 年）。當(dāng)前位到設(shè)定數(shù)值時寫 0 或 1，下一位加 1。由于本世紀(jì)是 21 世紀(jì)，年位前兩位是 4的倍數(shù)，故判斷閏年時只需對年的后兩位進(jìn)行計(jì)算，能被 4 整除為閏年，否則為平年，年位只進(jìn)行加 1，大于 99 時又重新開始。計(jì)時中斷流程圖如圖 53 所示。 12 圖 53 計(jì)時子程序流程圖 圖 54 顯示子程序流程圖 顯示子程序模塊的實(shí)現(xiàn) 顯示原理在前面已給予了說明，流程圖如圖 54所示。 時鐘設(shè)定子程序模塊的實(shí)現(xiàn) 當(dāng)設(shè)定時間時，斷開 T0 中斷，秒單元清 0，進(jìn)入時、分單元設(shè)定。設(shè)定好后重裝 T0 初值，開 T0中斷。流程圖如圖 55所示。 圖 55 時鐘設(shè)定子程流程圖 日期、定時設(shè)定子程序模塊的實(shí)現(xiàn) 日期、定時的設(shè)定同時鐘設(shè)定。定時設(shè)定時，把時鐘的秒位換成定時標(biāo)志位，“ 00”為當(dāng)路定時關(guān)，“ 01”為當(dāng)路定時開 ，流程圖與時鐘設(shè)定程序相似。 程序說明 定時器初值計(jì)算 因定時器工作于方式 1，需要 50ms 的中斷，所以計(jì)數(shù)初值 : 13 χ =216 t fosc／ 12=65536 50 103 106／ 12=19456 表示成十六進(jìn)制為χ =4C00H，故（ TH0） =4CH，（ TL0） =00H。 程序初始化 程序初始化時，清相應(yīng)內(nèi)存單元（ 20H～ 4FH 共 48 個單元），送時間（ 00 時00 分 00 秒）、日期（ 07 年 10 月 01 日）初值，送定時器 T0、 T1 初值， TH0= TH1=4CH，TL0= TL1=00H，特殊寄存器（ SP=50H、 TMOD=11H）值等。 誤差分析及校正 當(dāng) T0 中斷時，需重裝定時初值，且要加上從斷開 T0中斷到允許 T0中斷共有 13 個周期，以減小誤差，故理論重裝定時初值為（ TH0） =4CH，（ TL0） =13H。但該外接晶振電路的晶振頻率可調(diào)，可能出現(xiàn)誤差，所以實(shí)際不是這個值。 經(jīng)調(diào)試，當(dāng)定時初值為（ TH0） =4CH，（ TL0） =06H 時， 24小時約慢 2秒，所以每當(dāng)計(jì)時 24 小時之后，給秒單元（ 30H）送 02H，使秒累加時從 2 加起， 24小時就少加 2秒，即可使 時間得到校正。 實(shí)現(xiàn)閃動設(shè)定 閃動可選用段碼送 00H 實(shí)現(xiàn)，也可禁止當(dāng)前位顯示，選通位送 0實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)選用后者實(shí)現(xiàn)閃動，用定時器 T1 進(jìn)行控制。 實(shí)現(xiàn)連續(xù)加 1 先判斷鍵是否松開，若松開，則只執(zhí)行一次加 1程序段，進(jìn)行單次加 1；若未松開則連續(xù)執(zhí)行加 1程序段，實(shí)現(xiàn)連續(xù)加 1。每執(zhí)行一次加 1程序段就調(diào)用顯示子程序進(jìn)行延時，以對調(diào)節(jié)速度進(jìn)行控制。本系統(tǒng)以 5Hz 的速度連續(xù)加 1，這樣能快速對時間、日期、定時進(jìn)行設(shè)定。 定時音與顯示相沖突問題及解決方案 由于蜂鳴器響時 口的電平呈高頻變化 ，頻率 1K～ 2K，其間隙時間為～ 1毫秒，小于 6 毫秒，因顯示時每個數(shù)碼管顯示 1毫秒，至少需要 6 毫秒，故蜂鳴器響時無法進(jìn)行顯示。為解決此問題，可增加鎖存器，采用靜態(tài)顯示；也可增加一語音芯片，既可解決此問題，也可把定時音換成音樂或語音提示，或增加其它功能，使系統(tǒng)功能更強(qiáng)。 6 設(shè)計(jì)程序 ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP INTT0