【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外， AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM定時(shí)計(jì)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(shí)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(diǎn)是： （ 1） 與 MCS51單片 單片機(jī) 產(chǎn)品兼容； （ 2） 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器； （ 3） 1000 次擦寫周期； （ 4） 全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz； （ 5） 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器； 4 （ 6） 32 個(gè)可編程 I/O 口線； （ 7） 三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； （ 8） 六個(gè) 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(shí)器； （ 13） 雙數(shù)據(jù)指針； （ 14） 掉電 標(biāo)識(shí)符 。 3 基本原理及 總體方案的介紹 3． 1 基本原理 本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)原理，以單片機(jī)芯片 AT89S52 作為核心控制器，通過(guò)硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計(jì)制作出一個(gè)多功能數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)。單片機(jī)擴(kuò)展的 LED 顯示器用來(lái)顯示秒、分、時(shí)計(jì)數(shù)單元中的值。整個(gè)設(shè)計(jì)包括兩大部分 : 硬件部分和軟件部分 ,以單片機(jī)為核心 , 配以一定的外圍電路和軟件。硬件是整個(gè)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(shí)鐘系統(tǒng)主要由時(shí)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(shí)間（顯示格式為時(shí)時(shí)：分分：秒秒， 24 小時(shí)制），可隨時(shí)進(jìn)行時(shí)間調(diào)整。設(shè)計(jì)以硬件軟件化為指導(dǎo)思想，充分發(fā)揮單片機(jī)功能，大部分功能通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，電路簡(jiǎn)單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。單片機(jī)在這種情況下誕生了基于單片機(jī)電子時(shí)鐘。 下面，就對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)的幾大模塊制定一下具體的方案。 時(shí)鐘 方案 計(jì)時(shí)方案 利用 AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。該 方案節(jié)省硬件成本，且能使讀者在定時(shí) /計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉與提高，對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而對(duì)學(xué)好單片機(jī)技術(shù)這門課程起到一定的作用。 定時(shí)方案 5 在本設(shè)計(jì)中用到了幾個(gè)定時(shí)模塊，第一個(gè)定時(shí)是用于定時(shí)一秒的，用到了單片機(jī)的定時(shí)器 TR0，在定時(shí)的過(guò)程中采用的是查詢的方式，查詢定時(shí)時(shí)間是否到的定時(shí)器所采用 。 第二個(gè)定時(shí)是用于定時(shí)按鍵的抖動(dòng)時(shí)間，因?yàn)楫?dāng)按鍵時(shí)都會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)，但對(duì)鍵盤工作有影響的是鍵閉合時(shí)的抖動(dòng)，所以為了確保鍵掃描的正確性，每當(dāng)掃描到有閉合鍵時(shí)，都要進(jìn)行去抖動(dòng) 處理。本設(shè)計(jì)中采用的是軟件去抖動(dòng)的方法，抖動(dòng)的定時(shí)采用的軟件的延時(shí)進(jìn)行定時(shí)的。 第三個(gè)定時(shí)的功能是在液晶顯示時(shí)的延時(shí)時(shí)間，即在液晶顯示時(shí)是采用查表的方法進(jìn)行顯示的，因此需要用到一定的延時(shí)，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(shí)也是采用軟件的延時(shí)。 鍵盤方案 在本次程序設(shè)計(jì)中對(duì)于鍵盤的設(shè)計(jì)，我專門設(shè)計(jì)了一個(gè)鍵盤掃描子程序，它所完成的功能是，首先對(duì)鍵盤進(jìn)行處理，給每一個(gè)鍵都設(shè)置了一個(gè)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(gè)鍵按下了。 在按鍵的程序掃 描中是采用查詢的方法對(duì)按鍵進(jìn)行操作的，當(dāng)查詢到按鍵有動(dòng)作時(shí)，則執(zhí)行相應(yīng)的操作。獨(dú)立式鍵盤的程序設(shè)計(jì)一般把鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)成子程序，以便其它各程序調(diào)用。本設(shè)計(jì)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(wú)按鍵動(dòng)作；去抖動(dòng)；確認(rèn)是否真正有閉合鍵；計(jì)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(gè)位，秒時(shí)位，分隔符，分個(gè)位，分十位，分隔符，時(shí)個(gè)位，時(shí)十位。數(shù)碼管顯示的信息用 8個(gè)內(nèi)存單元存放，這個(gè) 8 內(nèi)存 單元為顯示緩沖區(qū)，其中秒個(gè)位和秒十位，分個(gè)位和分十位，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位分別由秒數(shù)據(jù)，分?jǐn)?shù)據(jù)和小時(shí)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(dòng)態(tài)顯示。在存儲(chǔ)器中首先建立一張顯示信息字字段碼，顯示的時(shí)候，先從顯示緩沖區(qū)中取出顯示信息，然后通過(guò)查表程序在字?jǐn)啻a表中查出的所顯示的字?jǐn)啻a。從 P0口輸出，同時(shí)在 P2口將對(duì)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(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)的基本方法 利用 MCS51系列單片機(jī)的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘 計(jì)數(shù)。 (1) 計(jì)數(shù)初值計(jì)算 : 把定時(shí)器設(shè)為工作方式 1，定時(shí)時(shí)間為 50ms，則計(jì)數(shù)溢出 20 次即得時(shí)鐘計(jì)時(shí)最小單位秒，而 100 次計(jì)數(shù)可用軟件方法實(shí)現(xiàn)。 假設(shè)使用 T/C0，方式 1， 50ms 定時(shí)， 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(jìn)行溢出次數(shù)累計(jì) ,計(jì)滿 20 次為秒計(jì)時(shí)（ 1秒）； (3) 從秒到分和從分到時(shí)的計(jì)時(shí)是通過(guò)累加和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)。 5 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 各模塊的劃分 數(shù)碼管顯示模塊 本系統(tǒng)共用 4 個(gè)二合一數(shù)碼管，從右到左一次顯示秒個(gè)位，秒時(shí)位，分隔符，分個(gè)位，分十位，分隔符，時(shí)個(gè)位，時(shí)十位。數(shù)碼管顯示的信息用 8個(gè)內(nèi)存單元存放，這個(gè) 8 內(nèi)存單元為顯示緩沖區(qū)，其中秒個(gè)位和秒十位，分個(gè)位和分十位，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位分別由秒數(shù)據(jù)，分?jǐn)?shù)據(jù)和小時(shí)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(dòng)態(tài)顯示。在存儲(chǔ)器中首先建立一張顯示信息字字段碼，顯示的時(shí)候，先從顯示緩沖區(qū)中取出顯示信息，然后通過(guò)查表程序在字?jǐn)啻a表中查出的所顯示的字?jǐn)啻a。從 P0口輸出，同時(shí)在 P2口將對(duì)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(dòng)態(tài)顯示方式兩種。靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個(gè)字符為止。 LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極接地；若為共陽(yáng)極則接 +5V 電源。每位的段選線分別與一個(gè) 8位鎖存器的輸出口相連，顯示器中的各位相互獨(dú)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?yàn)槿绱?，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(dòng)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(jiǎn)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(dòng)態(tài)顯示方式。 由于所有 8位段皆由一個(gè) I/O 口控制，因此，在每一瞬間， 8位 LED會(huì)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(diǎn)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?yàn)?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(shí)顯示該位應(yīng)顯示字符。在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8位 I/O 口控制。而共陰（共陽(yáng)）極公共端分別由相應(yīng)的I/O 口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。段選碼，位選碼每送入一次后延時(shí) 1MS，因人的視覺(jué)暫留時(shí)間為 （ 100MS），所以每位顯示的時(shí)間不能超過(guò) 20MS，并保持延時(shí)一段時(shí)間，以造成視覺(jué)暫留效果，給人看上去每個(gè)數(shù)碼管總在亮。這種方式稱為軟件掃描方式。 定時(shí)器計(jì)數(shù)器 T0 中斷服務(wù)程序： 定時(shí)器計(jì)數(shù)器 T0用于時(shí)間計(jì)時(shí)，選擇方式 1，重復(fù)定時(shí)，定時(shí)時(shí)間設(shè)為 50MS，定時(shí)時(shí)間到則溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中用一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì) 50MS 計(jì)數(shù)，計(jì) 20次則對(duì)秒單元加 1，秒單元到 60 則 對(duì)分單元加 1，同時(shí)秒單元清零。分單元加到60的時(shí)候，則對(duì)時(shí)單元加 1，同時(shí)分單元清零，時(shí)單元加到 24的時(shí)候則對(duì)時(shí)單元清零，標(biāo)志一天時(shí)間計(jì)滿。在對(duì)各單元計(jì)數(shù)的同時(shí)，把他們的值放到存儲(chǔ)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(méi)有按鍵，則時(shí)鐘正常走下去，當(dāng)?shù)谝淮伟聪?K0 按鍵時(shí)候，進(jìn)入調(diào)秒狀態(tài)時(shí)鐘停止走動(dòng)，按下 K1 鍵可以對(duì)秒個(gè)位進(jìn)行加 1 操作，按下 K2 鍵的時(shí)候可以對(duì)秒個(gè)位進(jìn)行減 1操作。當(dāng)?shù)诙伟聪?K0按鍵時(shí)候，進(jìn)入調(diào)秒十位狀態(tài)，按下 K1 可以對(duì)秒十位進(jìn)行加 1 操作，按下 K2 可以對(duì)秒十位進(jìn)行減 1 操作 。第三次，第四次，第五次，第六次按下 K0分別對(duì)分鐘的個(gè)位、十位、小時(shí)的個(gè)位、十位進(jìn)行調(diào)整， K1 進(jìn)行相應(yīng)的加操作， K2 進(jìn)行相應(yīng)的減操作。當(dāng)K0第七次按下的時(shí)候時(shí)鐘恢復(fù)正常走動(dòng)，退出調(diào)時(shí)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(duì)現(xiàn)實(shí)單元和定時(shí)器計(jì)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(kāi)始 T0、方式 1 設(shè)為 16 位計(jì)數(shù)器模式 允許 T0 中斷，設(shè) 中斷次數(shù)為 20 次 清零計(jì)時(shí)單元 開(kāi)中斷 啟動(dòng)T0 調(diào)用顯示子程序 9 中斷子程序流程圖： T0 中斷 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 20 次中斷到否 秒單元加 1 單元清零 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、中斷返回 N Y 10 鍵掃程序設(shè)計(jì)流程圖