【文章內(nèi)容簡介】 的內(nèi) 容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 2． 3 單片機外圍電路的設(shè)計 單片機的工作模式如圖 23所示： 圖 23 單片機工作模式 2． 3． 1 時鐘源電路的設(shè)計 計算機執(zhí)行指令的過程可分為取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個步驟，每個步驟又由許多微操作所組成，這些微操作必須在一個統(tǒng)一的時鐘脈沖的控制下才能按照正確的順序執(zhí)串行擴(kuò)展 I/O 口工作電路 時鐘 復(fù)位 通用 單片機 （總線型） 8DB 16AB 行。時鐘脈沖由振蕩器產(chǎn)生， AT89C51的時鐘振蕩器是由單片機內(nèi)部反相放大器和外接晶振及微調(diào)電容組成的一個三 點式振蕩器，將晶振和微調(diào)電容接 51 的 XTAL1和 XTAL2端即可產(chǎn)生振蕩。 石英晶體振蕩器的具體工作原理 ： 石英晶體振蕩器的特點是振蕩頻率準(zhǔn)確、電路結(jié)構(gòu)簡單、頻率易調(diào)整。它被廣泛應(yīng)用于彩電、計算機、遙控器等各類振蕩電路中。它還具有壓電效應(yīng)：在晶體某一方向加一電場，晶體就會產(chǎn)生機械變形；反之，若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。在這里，我們在晶體某一方向加一電場，從而在與此垂直的方向產(chǎn)生機械振動，有了機械振動，就會在相應(yīng)的垂直面上產(chǎn)生電場，從而使機械振動和電 場互為因果，這種循環(huán)過程一直持續(xù)到晶體的機械強度限制時，才達(dá)到最后穩(wěn)定，這種壓電諧振的頻率即為晶體振蕩器的固有頻率。 這里選擇的晶振頻率為 24： 圖 24 振蕩電路 2． 3． 2 單片機的復(fù)位電路 單片機復(fù)位電路如圖 25所示：單片機在工作中由于各種原因或者是意外事件，不時會產(chǎn)生程序跑飛或者死機等現(xiàn)象，這時我們通過 S4 復(fù)位鍵就可以使系統(tǒng)中的單片機重新正常運行。 圖 25 上電復(fù)位電路 2． 3． 3 鬧鐘和調(diào)時電 路圖 調(diào)時和鬧鐘 電路圖如圖 26所示，其中 S S S3 分別為時、分、秒的調(diào)整按鈕。 S8為鬧鈴定時控制鍵。 S5 為鬧鐘的控制開關(guān)，只有 S5 關(guān)閉且單片機對 端口置低電頻是鬧鐘才能響。 9（ RST/VPD） AT89C51 圖 26 鬧鐘和調(diào)時電路 2． 4 顯示電路的設(shè)計 LED顯示器應(yīng)用十分廣泛， 1972年開始有少量 LED顯示屏用于鐘表和計算器。全球首款采用 LED的手表最初還是在昂貴的珠寶商店出售的，其售價竟然高達(dá) 2,100美元。幾乎與此同時，惠普與德州儀器也推出了帶 7段紅色 LED顯示屏的計算器。 20世紀(jì) 70 年代，由于 LED器件在家庭與辦公設(shè)備中的大量應(yīng)用， LED的價格直線下跌。事實上， LED是那個時代主打的數(shù)字與文字顯示技術(shù)。然而在許多商用設(shè)備中， LED顯示屏也逐漸受到了來自其它顯示技術(shù)的激烈競爭，如液晶、等離子體和真空熒光管顯示器。 在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都要將數(shù)字量直觀的顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結(jié)果；兩一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作狀況。因此，數(shù)字顯示電路是許多師資設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成。 數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有多種不 同類型的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中，目前數(shù)碼管顯示器正朝著小型、低功耗、平面化的方向發(fā)展。 數(shù)碼管的顯示方式一般有三種：第一種是字形重疊式，它是將不同的電極重疊起來，要顯示某字符，只需使相應(yīng)的電極發(fā)亮即可，如輝光放電管、邊光顯示管等。第二種是分段式，數(shù)碼管是由一些按一定規(guī)律排列的顆發(fā)光的點陣所組成，利用光點的不同組便可以顯示不同的數(shù)碼，如場致發(fā)光記分牌。 目前應(yīng)用最為廣泛的是七段數(shù)字顯示器，按發(fā)光物質(zhì)的不同數(shù)字顯示器可分為以下幾類：（ 1）半導(dǎo)體顯示器，亦稱發(fā)光二極管顯示器 ； （ 2）熒光數(shù)字顯示器，如熒光數(shù) 碼管、場致發(fā)光數(shù)字板等；（ 3）液體數(shù)字顯示器，如液晶顯示器、電用顯示器等；（ 4）氣體放電顯示器，如輝光數(shù)碼管、等離子體顯示器等。 本設(shè)計中使用的是數(shù)碼管顯示器，它的價格比較便宜。同時又能很好的滿足本設(shè)計中的各種功能需求。 2． 4． 1 顯示電路 在本設(shè)計中由于要顯示時、分、秒需要顯示 6位數(shù)字，如果用上面的數(shù)碼管需要 6個，顯然這樣在電路焊接過程中，接線是特別復(fù)雜的，所以 為了方便，在顯示模塊中我們用四位一體數(shù)碼管來顯示我們的時、分、秒時間。它一個管子可顯示四位數(shù)字，這樣就大大方便了硬件的調(diào)試難度，本設(shè)計重用的數(shù) 碼管型號是 SR*70561數(shù)碼管腳如圖 29： 圖 29 SR*70561 四位一體數(shù)碼管管腳圖 其中 1 5 七個管腳分便控制 7個段碼 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g的顯示。而 12 四個管腳控制 4 個數(shù)的選通。 圖 210 發(fā)射電路 系統(tǒng)的整體電路圖如 212 所示： d c b a g f e dp b b4 b1 g c dp d e b2 b3 f a 7 8 10 11 12 9 6 5 4 3 2 1 圖 212 系統(tǒng)電路圖 3 軟件設(shè)計 目前存在有 4種編程語言支持單片機，即匯編語言、 PL/M 語言、 C 語言和 BASIC 語言。其中匯編語言和 C語言應(yīng)用的較多，結(jié)合本控制器的特點，這里選用了功能強、效率高的 C高級語言。 51 系列 C 語言主要有以下特點：寄存器分配、不同存儲器的尋址及數(shù)據(jù)類型可由 編譯 器管理；程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)，這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化；編程及程序調(diào)試時間顯著縮短，從而縮短開發(fā)周期，提高作用效率；提供的庫包含許多子程序，具有較強 的數(shù)據(jù)處理能力 3． 1 主程序設(shè)計 主程序流程圖如圖 31 所示： 圖 31 主程序流程圖 本設(shè)計的一個重點是如何完成秒、分、時的記數(shù)和進(jìn)位。這需要先了解 AT89C51 的定時 /記數(shù)器。定時 /計數(shù)器的構(gòu)成 ，定時方法軟件延時，通過執(zhí)行循環(huán)而獲得延時，短時間延時，硬件延時由硬件電路實現(xiàn)延時，長時間延時， 可編程定時 通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)而獲得延時。 MCS51 單片機的定時 /計數(shù)器 ，包括 16 位定時 /計數(shù)器 T0、 T1，分別由 4 個 8 位計數(shù)器組成，均屬 SFR 寄存器。 T0 由 TH0、 TL0 構(gòu)成，字節(jié)地址為 8CH、 8AH； T1 由 THTL1 構(gòu)成，字節(jié)地址為 8DH、 8BH； MCS51單片機定時 /計數(shù)器的功能 ,歸根結(jié)底是計數(shù)器。 （ 1）定時功能 ， 對片內(nèi)機器周期進(jìn)行計數(shù)，即每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖，計數(shù)加1。（ 2）計數(shù)功能 對片外從 T0（ ）、 T1（ ）引腳輸入的外部脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，下降沿計數(shù)加 1。 顯示單元清零 開 始 T0， T1設(shè)置為 16 位記數(shù)模式 使 T0中斷 調(diào)用顯示子程序 =0 ？或=0 ？或=0 進(jìn)入調(diào)試子程序 N Y 3． 1． 1 定時 /計數(shù)器的工作 與定時 /計數(shù)器有關(guān)的控制寄存器有 3 個： 1． 定時器控制寄存器 TCON（ 88H） SFR 寄存器 TCON 既參與定時控 制又參與中斷控制，有關(guān)定時控制的有 4 位，表示如圖 32： 圖 32 定時器控制寄存器 TCON TF1/TF0：當(dāng) T1/T0的計數(shù)器計數(shù)溢出時，該位置 “1”。 TR1/TR0： T1/T0 運行控制位。軟件將其置 “1”時，啟動 T1/T0 工作。 2． 設(shè)定定時器工作方式寄存器 TMOD（ 89H） SFR 寄存器 TMOD 用于 2個定時器 /計數(shù)器 T1/T0 的工作方式設(shè)定，各位的含義表示如圖 33 所示 ： 圖 33 TMOD 方式 GATE：門控位，定義 T1/T0 的啟動方式，邏輯如圖 34： 圖 34 GATE 門控位 C/T ：定時 /計數(shù)功能選擇位。為 “0”，作定時器用；為 “1”，作計數(shù)器用。 M1M0：工作方式選擇位。 00 方式 0 13 位計數(shù)器 01 方式 1 16 位計數(shù)器 10 方式 2 初值自動重裝 8 位計數(shù)器 11 方式 3 2 個 8 位計數(shù)器，僅適用于 T0 中斷允許控制寄存器 IE（ A8H） IE 在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址 A8H，位地址分別是 A8H～ AFH。 3． 1． 2 定時器 /計數(shù)器工作方式 1． 工作方式 0： M1M0=00 ——13 位計數(shù)器 （ 1）結(jié)構(gòu) 是 由 TH0 的全部 8 位和 TL0 的低 5 位構(gòu)成，當(dāng) TL0 低 5 位計數(shù)滿時直接向 TH0進(jìn)位，并當(dāng)全部 13 位計數(shù)滿溢出時， TF0 置 “1”。 （ 2） TMOD值：作定時器： TMOD=0000 0 0 00=00H； 作計數(shù)器： TMOD=0000 0 1 00=04H （ 3）計數(shù)初值 ； 最大計數(shù)值為 213=8192， △ T=（ 213 — 計數(shù)初值） 機器周期（ 12/fosc）計數(shù)初值 =213 —欲計數(shù)脈沖數(shù) =213 —△ T/ 機器周期 2． 工作方式 1： M1