【文章內(nèi)容簡介】 內(nèi)程序存儲器， 128 B 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外， AT89S52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下， CPU 暫停工作，而 RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至 外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性： 主控器（ AT89S52）的主要性能特點是： （ 1） 與 MCS51單片 單片機 產(chǎn)品兼容； （ 2） 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； （ 3） 1000 次擦寫周期； （ 4） 全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz； （ 5） 三級加密程序存儲器； 4 （ 6） 32 個可編程 I/O 口線； （ 7） 三個 16 位 定時器 /計數(shù)器； （ 8） 六個 中斷源 ； （ 9） 全雙工 UART 串行通道； （ 10） 低功耗空閑 和掉電模式； （ 11） 掉電后中斷可喚醒； （ 12） 看門狗定時器； （ 13） 雙數(shù)據(jù)指針； （ 14） 掉電 標(biāo)識符 。 3 基本原理及 總體方案的介紹 3． 1 基本原理 本設(shè)計基于單片機技術(shù)原理，以單片機芯片 AT89S52 作為核心控制器，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計制作出一個多功能數(shù)字時鐘系統(tǒng)。單片機擴展的 LED 顯示器用來顯示秒、分、時計數(shù)單元中的值。整個設(shè)計包括兩大部分 : 硬件部分和軟件部分 ,以單片機為核心 , 配以一定的外圍電路和軟件。硬件是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ) , 軟件部分則要合理、充分地支持和使用系 統(tǒng)的硬件 , 從而完成系統(tǒng)所要完成的任務(wù)。 該時鐘系統(tǒng)主要由時鐘模塊、液晶顯示模塊、鍵盤控制模塊組成。能夠準(zhǔn)確顯示時間（顯示格式為時時：分分：秒秒， 24 小時制），可隨時進行時間調(diào)整。設(shè)計以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機功能，大部分功能通過軟件編程來實現(xiàn)，電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。單片機在這種情況下誕生了基于單片機電子時鐘。 下面，就對時鐘系統(tǒng)的幾大模塊制定一下具體的方案。 時鐘 方案 計時方案 利用 AT89S52 單片機內(nèi)部的定時 /計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。該 方案節(jié)省硬件成本，且能使讀者在定時 /計數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計方面得到鍛煉與提高，對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而對學(xué)好單片機技術(shù)這門課程起到一定的作用。 定時方案 5 在本設(shè)計中用到了幾個定時模塊，第一個定時是用于定時一秒的，用到了單片機的定時器 TR0，在定時的過程中采用的是查詢的方式，查詢定時時間是否到的定時器所采用 。 第二個定時是用于定時按鍵的抖動時間，因為當(dāng)按鍵時都會出現(xiàn)電壓抖動，但對鍵盤工作有影響的是鍵閉合時的抖動，所以為了確保鍵掃描的正確性，每當(dāng)掃描到有閉合鍵時，都要進行去抖動 處理。本設(shè)計中采用的是軟件去抖動的方法，抖動的定時采用的軟件的延時進行定時的。 第三個定時的功能是在液晶顯示時的延時時間，即在液晶顯示時是采用查表的方法進行顯示的，因此需要用到一定的延時，使得我們能夠看的清楚所顯示的內(nèi)容，在這里用到的延時也是采用軟件的延時。 鍵盤方案 在本次程序設(shè)計中對于鍵盤的設(shè)計，我專門設(shè)計了一個鍵盤掃描子程序，它所完成的功能是，首先對鍵盤進行處理，給每一個鍵都設(shè)置了一個鍵碼，那么只要判斷鍵盤的鍵碼就可以知道是否有鍵按下，如若有鍵按下也可以判斷是哪一個鍵按下了。 在按鍵的程序掃 描中是采用查詢的方法對按鍵進行操作的，當(dāng)查詢到按鍵有動作時，則執(zhí)行相應(yīng)的操作。獨立式鍵盤的程序設(shè)計一般把鍵盤掃描程序設(shè)計成子程序，以便其它各程序調(diào)用。本設(shè)計中的鍵盤掃描子程序的名稱為 KEY，則鍵盤掃描子程序 KEY 應(yīng)具有以下功能：判定有無按鍵動作；去抖動；確認是否真正有閉合鍵；計算并保存閉合鍵鍵碼；判定閉合鍵是否釋放；恢復(fù)閉合鍵鍵碼。 顯示方案 本系統(tǒng)公用 ，從右到左依次顯示秒個位，秒時位，分隔符，分個位，分十位，分隔符，時個位，時十位。數(shù)碼管顯示的信息用 8個內(nèi)存單元存放，這個 8 內(nèi)存 單元為顯示緩沖區(qū)，其中秒個位和秒十位，分個位和分十位，時個位和時十位分別由秒數(shù)據(jù)，分數(shù)據(jù)和小時數(shù)據(jù)分拆得到。在本系統(tǒng)中數(shù)碼管顯示采用軟件譯碼動態(tài)顯示。在存儲器中首先建立一張顯示信息字字段碼，顯示的時候，先從顯示緩沖區(qū)中取出顯示信息，然后通過查表程序在字斷碼表中查出的所顯示的字斷碼。從 P0口輸出，同時在 P2口將對應(yīng)的位選碼輸出，選中顯示的數(shù)碼管，就能在相應(yīng)的數(shù)碼管上顯示顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容。 4 電子鐘的工作原理 6 實現(xiàn)時鐘計時的基本方法 利用 MCS51系列單片機的可編程定時 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)時鐘 計數(shù)。 (1) 計數(shù)初值計算 : 把定時器設(shè)為工作方式 1，定時時間為 50ms，則計數(shù)溢出 20 次即得時鐘計時最小單位秒，而 100 次計數(shù)可用軟件方法實現(xiàn)。 假設(shè)使用 T/C0，方式 1， 50ms 定時， fosc=12MHz。 則初值 X 滿足（ 216X） 1/12MHz 12μ s =50000μ s X=15536→ 0011110010110000→ 3CB0H (2) 采用中斷方式進行溢出次數(shù)累計 ,計滿 20 次為秒計時（ 1秒）； (3) 從秒到分和從分到時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)。 5 軟件系統(tǒng)設(shè)計 各模塊的劃分 數(shù)碼管顯示模塊 本系統(tǒng)共用 4 個二合一數(shù)碼管，從右到左一次顯示秒個位，秒時位，分隔符，分個位，分十位，分隔符，時個位，時十位。數(shù)碼管顯示的信息用 8個內(nèi)存單元存放，這個 8 內(nèi)存單元為顯示緩沖區(qū)，其中秒個位和秒十位，分個位和分十位，時個位和時十位分別由秒數(shù)據(jù)，分數(shù)據(jù)和小時數(shù)據(jù)分拆得到。在本系統(tǒng)中數(shù)碼管顯示采用軟件譯碼動態(tài)顯示。在存儲器中首先建立一張顯示信息字字段碼，顯示的時候，先從顯示緩沖區(qū)中取出顯示信息，然后通過查表程序在字斷碼表中查出的所顯示的字斷碼。從 P0口輸出，同時在 P2口將對應(yīng)的位選碼輸出，選 中顯示的數(shù)碼管，就能在相應(yīng)的數(shù)碼管上顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某個字符時，相應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個字符為止。 LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極接地；若為共陽極則接 +5V 電源。每位的段選線分別與一個 8位鎖存器的輸出口相連，顯示器中的各位相互獨立，而且各位的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存的輸出將維持不變。正因為如此，靜態(tài)顯AT89S52電路顯示方框圖 按鍵電路晶振電路復(fù)位電路AT 89 S 52 驅(qū)動電路 LED電源 7 示器的亮度較高。這種顯示方式編程容易，管理也較簡單，但占用 I/O 口線資源較多。因此，在顯示位數(shù)較多的情 況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。 由于所有 8位段皆由一個 I/O 口控制，因此，在每一瞬間， 8位 LED會顯示相同的字符。要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點亮各位 LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字符。在此瞬間，段選控制 I/O 口輸出相應(yīng)字符段選碼（字型碼），而位選則控制 I/O口在該顯示位送入選通電平（因為 LED 為共陰，故應(yīng)送低電平），以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位分時顯示該位應(yīng)顯示字符。在多位 LED 顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個 8位 I/O 口控制。而共陰（共陽）極公共端分別由相應(yīng)的I/O 口線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。段選碼，位選碼每送入一次后延時 1MS，因人的視覺暫留時間為 （ 100MS），所以每位顯示的時間不能超過 20MS，并保持延時一段時間，以造成視覺暫留效果，給人看上去每個數(shù)碼管總在亮。這種方式稱為軟件掃描方式。 定時器計數(shù)器 T0 中斷服務(wù)程序： 定時器計數(shù)器 T0用于時間計時，選擇方式 1，重復(fù)定時，定時時間設(shè)為 50MS，定時時間到則溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中用一個計數(shù)器對 50MS 計數(shù)，計 20次則對秒單元加 1，秒單元到 60 則 對分單元加 1，同時秒單元清零。分單元加到60的時候，則對時單元加 1，同時分單元清零，時單元加到 24的時候則對時單元清零，標(biāo)志一天時間計滿。在對各單元計數(shù)的同時，把他們的值放到存儲器單元的制定位置。 按鍵處理模塊： 按鍵處理設(shè)置為：如果沒有按鍵，則時鐘正常走下去，當(dāng)?shù)谝淮伟聪?K0 按鍵時候，進入調(diào)秒狀態(tài)時鐘停止走動，按下 K1 鍵可以對秒個位進行加 1 操作，按下 K2 鍵的時候可以對秒個位進行減 1操作。當(dāng)?shù)诙伟聪?K0按鍵時候，進入調(diào)秒十位狀態(tài)，按下 K1 可以對秒十位進行加 1 操作，按下 K2 可以對秒十位進行減 1 操作 。第三次，第四次，第五次，第六次按下 K0分別對分鐘的個位、十位、小時的個位、十位進行調(diào)整， K1 進行相應(yīng)的加操作， K2 進行相應(yīng)的減操作。當(dāng)K0第七次按下的時候時鐘恢復(fù)正常走動，退出調(diào)時間的模式 。 8 主程序及各模塊執(zhí)行流程圖 主程序流程圖 主程序先對現(xiàn)實單元和定時器計數(shù)器初始化，然后重復(fù)調(diào)用數(shù)碼管顯示模塊和按鍵處理模塊，當(dāng)有按鍵按下，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能程序。 開始 T0、方式 1 設(shè)為 16 位計數(shù)器模式 允許 T0 中斷，設(shè) 中斷次數(shù)為 20 次 清零計時單元 開中斷 啟動T0 調(diào)用顯示子程序 9 中斷子程序流程圖： T0 中斷 保護現(xiàn)場 20 次中斷到否 秒單元加 1 單元清零 恢復(fù)現(xiàn)場、中斷返回 N Y 10 鍵掃程序設(shè)計流程圖