【文章內(nèi)容簡介】 路等組成。它的功能是對(duì)來自存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行譯碼，通過實(shí)時(shí)控制電路在限定的時(shí)間發(fā)出各種操作所需要的內(nèi)部和外部的控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令規(guī)定的操作。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯器部件 ALU、累加器 ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW， BCD 碼運(yùn)算調(diào)整電路等組成。 AT89C51 主要性能參數(shù) AT89C51 與 MCS51 控制系列產(chǎn)品兼容，片內(nèi)有 4K 可在線重復(fù)編程閃速電擦除存儲(chǔ)器（ Flash Memory),存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入 /擦除 1000 次；存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保存時(shí)間可達(dá) 10 年；工作電壓范圍寬： Vcc 可由 到 6V；全靜態(tài)工作可由 0HZ到 16MHZ；中繼結(jié)構(gòu)具有 3級(jí)所存保護(hù)； 128*8 位內(nèi)部 RAM； 32 條可編程 I/O 線；兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器；中斷結(jié)構(gòu)具有 5個(gè)中斷源和 2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；可編程全雙工串行通信；空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存儲(chǔ)存內(nèi)容。 AT89C51 單片機(jī)的功能特性概述 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè)I/O 口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量兩 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 － 51單片機(jī)的中斷系統(tǒng) （ 1）中斷源 MCS－ 51 單片機(jī)是一個(gè)多中斷源的單片機(jī)，有五個(gè)中斷源：外部中斷 0、定時(shí)器 0中斷、外部中斷 定時(shí)器 1 中斷和 串行接收或發(fā)送中斷。 各中斷源的中斷處理程序 入口地址如下表 所示： XXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 表 中斷向量表 中斷源 入口地址 外部中斷 0 0003H 定時(shí)器 0 000BH 外部中斷 1 0013H 定時(shí)器 1 001BH 串行口 0023H （ 2）中斷控制 1)中斷的開放或禁止是由中斷允許寄存器 IE控制的。 IE 的格式如下： EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0 ① EA－中斷總允許位。 EA＝ 1，開放總中斷，而各個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求是允許還是禁止，分別由各自的中斷允許位確定； EA=0，禁止一切中斷。 ② ES－串行口中斷允許位。 ③ ET1 和 ET0 分別 是定時(shí)器 T1 和 T0的中斷允許位。 ④ EX1 和 EX0 分別是外部中斷 1（ INT1）和外部中斷 0（ INT0）的中斷允許位。 以上五個(gè)中斷允許位的意義是： 0為禁止中斷 ,1為允許中斷。 2)中斷源優(yōu)先級(jí)控制－中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP。 MCS－ 51 單片機(jī)有高、低兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)， 5 個(gè)中斷源可由程序設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)中斷或低優(yōu)先級(jí)中斷，實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。一個(gè)正在執(zhí)行的低優(yōu)先級(jí)中斷源的中斷服務(wù)程序，能被高優(yōu)先級(jí)中斷源所中斷，但不能被同級(jí)別的另一個(gè)中斷源所中斷。 MCS－ 51單片機(jī)的 5個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 的相應(yīng)位設(shè)定 。 IP格式如下： / / / PS PT1 PX1 PT0 PX0 ① PS是串行口的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。 ② PT1 和 PT0 分別是定時(shí)器 T1 和 T0的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。 ③ PX1 和 PX0 分別是外部中斷 INT1 和 INT0 的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。 中斷優(yōu)先級(jí)控制位的意義是： 0 為設(shè)定為低優(yōu)先級(jí)中斷源； 1 為設(shè)定為高優(yōu)先級(jí)中斷。 如果同優(yōu)先級(jí)的多個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，則按 MCS－ 51單片機(jī)的 CPU 查詢次序確定那個(gè)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)，其查詢次序?yàn)椋?IE0、 TF0、 IE TF RI 或 TI。 XXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 － 51的定時(shí)系統(tǒng) 在控制系統(tǒng)中， 常常要求有一些實(shí)時(shí)時(shí)鐘以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制，如定時(shí)中斷、定時(shí)檢測、定時(shí)掃描等等，也往往要求有計(jì)數(shù)器能對(duì)外部事件計(jì)數(shù)。 MCS－ 51 單片機(jī)有 2個(gè)定時(shí)器，稱為定時(shí)器 0（ T0）和定時(shí)器 1（ T1）。 (1)定時(shí)器的結(jié)構(gòu) MCS－ 51 單片機(jī)的定時(shí)器由計(jì)數(shù)器 0、計(jì)數(shù)器 方式控制寄存器和定時(shí)器控制寄存器組成。計(jì)數(shù)器 0 和計(jì)數(shù)器 1 分別由 8 位計(jì)數(shù)器 TH0、 TL0 和 TH1 和 TL1 構(gòu)成。 TH0、TL0、 TH TL1 是不能位尋址的特殊功能寄存器，通過對(duì) TH0、 TL0、 TH TL1 的初始化編程來控制 T0 和 T1的計(jì)數(shù)初值。 MCS－ 51 單片機(jī)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器 TH0、 TL0 和 TH TL1 可以構(gòu)成 16 位的計(jì)數(shù)器、 13位的計(jì)數(shù)器和 8位的計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器是定時(shí)器 T0 和 T1 的核心，它可以對(duì)引線 T0 和 T1來的外部事件計(jì)數(shù)；也可以對(duì)單片機(jī)的機(jī)器周期計(jì)數(shù)。一個(gè)機(jī)器周期等于 12 個(gè)振蕩脈沖周期，因此計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的 1/12。這樣，不但可以根據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)算出定時(shí)時(shí)間，也可以反過來按定時(shí)時(shí)間的要求計(jì)算出計(jì)數(shù)器的預(yù)置值。計(jì)數(shù)器是加法計(jì)數(shù)器，所以預(yù)置的計(jì)數(shù)初值應(yīng)為計(jì)數(shù)值的補(bǔ)碼。 (2)定時(shí)器的工作方式 MCS－ 51 單片機(jī)的 T0 有方式 0、方式 方式 2和方式 3 四種工 作方式。 T1 有方式0、方式 1和方式 2三種工作方式。 工作方式控制寄存器 TMOD:TMOD 寄存器是不能位尋址的特殊功能寄存器，用于控制T1 和 T0 的工作方式。 TMOD 的高半字節(jié)和低半字節(jié)的定義相同，高半字節(jié)用于控制 T1，低半字節(jié)用于控制 T0，其中， GATE 是門控位。 GATE 為 1 時(shí)，定時(shí)器的計(jì)數(shù)器受外部引線 INT0 或 INT1 輸入電平的控制，輸入高電平計(jì)數(shù)，輸入低電平停止計(jì)數(shù)，這時(shí)可以用于測量在 INTx 引線出現(xiàn)的正脈沖寬度； GATE 為 0 時(shí)，定時(shí)器的計(jì)數(shù)不受 INT0 或 INT1引線的控制。 C/T 是定時(shí)器和計(jì)數(shù)器選擇位 。 C/T 為 1，選擇計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)器 THi 和 TLi 對(duì)Ti 引線輸入的外部事件計(jì)數(shù)； C/T 為 0，選擇定時(shí)器方式，計(jì)數(shù)器 THi 和 TLi 對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)。 M1 和 M0 是定時(shí)器的工作方式選擇位。 M1 和 M0這 2 位有 00－ 11四個(gè)狀態(tài)，分別選擇方式 0（ 13 位定時(shí)器）、方式 1（ 16 位定時(shí)器）、方式 2（ 8 位自動(dòng)重裝載定時(shí)器）和方式 3（ T0分成兩個(gè) 8位的定時(shí)器）。 XXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 。 。 ，校時(shí)電路是必不可少的，鍵盤用來校正數(shù)碼管上顯示的時(shí)間。 定時(shí)鬧鐘的功能。 設(shè)計(jì)的電路主要由四模塊構(gòu)成：單片機(jī)控制電路，顯示電路、鬧鈴電路以及校正電路。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電路如圖 所示，左邊按鍵控制時(shí)分秒加一減一操作，右邊開關(guān)切換數(shù)碼管顯示時(shí)鐘，秒表，倒計(jì)時(shí)定時(shí)器等功能。右上角是八位一體的數(shù)碼管 LED，用于顯示。數(shù)碼管左邊的上拉電阻具有自動(dòng)拉高 P0 I/O 口的功能。 本設(shè)計(jì)采用 C 語言程序設(shè)計(jì)， 使單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒，當(dāng)秒計(jì)數(shù)計(jì)滿 60時(shí)就向分進(jìn)位，分計(jì)數(shù)器計(jì)滿 60 后向時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)位，小時(shí)計(jì)數(shù)器按“ 23 翻 0”規(guī)律計(jì)數(shù)。時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示。當(dāng)計(jì)時(shí)發(fā)生誤差的時(shí)候可以用 圖 詳細(xì)電路功能圖 XXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 校時(shí)電路進(jìn)行校正。設(shè)計(jì)采用的是時(shí)、分、秒顯示，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理同時(shí)在數(shù)碼管上顯示。 時(shí)鐘各功能分析及圖解 電路各功能圖解分析 仿真開始運(yùn)行時(shí)，或按下仿真軟件的開始按鍵時(shí)，時(shí)鐘從 12： 00： 00 開始運(yùn)行，其中 K3鍵對(duì)時(shí)進(jìn)行調(diào)整， K2 對(duì)分鐘進(jìn)行調(diào)整， K6鍵可以讓 鐘表 顯示 暫停。 時(shí)鐘運(yùn)行圖如圖 ： 圖 時(shí)鐘運(yùn)行圖 當(dāng)按下 K1鍵進(jìn)入秒表計(jì)時(shí)狀態(tài)， K6 鍵是秒表暫停鍵，可按 K4鍵跳出秒表計(jì)時(shí)狀態(tài)。 如圖 所示： 圖 秒表計(jì)時(shí)圖 （ 3）鬧鈴設(shè)置圖及運(yùn)行圖 當(dāng)按下 k5，開始定時(shí)，分別按 k2 調(diào)分， k3 調(diào)時(shí)設(shè)置鬧鈴時(shí)間，然后按下 k4 鍵恢復(fù)a b c d e f g dp1 2 3 4 5 6 7 8單片機(jī)電子時(shí)鐘時(shí)間顯示區(qū)主要功能：1 、 秒表2 、 時(shí)間調(diào)整3 、 數(shù)字顯示4 、 鬧鈴設(shè)置a b c d e f g dp1 2 3 4 5 6 7 8單片機(jī)電子時(shí)鐘時(shí)間顯示區(qū)主要功能：1 、 秒表2 、 時(shí)間調(diào)整3 、 數(shù)字顯示4 、 鬧鈴設(shè)置 XXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài) (圖 )當(dāng)鬧鈴設(shè)置時(shí)間到時(shí)，蜂鳴器將發(fā)出 10秒鐘蜂鳴聲（圖 ） 圖 時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)圖 圖 鬧鈴狀態(tài)圖 該數(shù)字鐘是用一片 AT89C51 單片機(jī)通過編程去驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)的。通過 6 個(gè)開關(guān)控制 ,從上到下 6 個(gè)開關(guān) K1K6 按鍵的功能分別為： K1 鍵是切換至秒表； K2 鍵是調(diào)節(jié)時(shí)間 ,每調(diào)一次時(shí)加 1； K3 鍵調(diào)節(jié)時(shí)間 ,每調(diào)一次分加 1； K4 鍵從其它狀態(tài)切換至?xí)r鐘狀態(tài)； K5 XXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 是切換至鬧鐘設(shè)置狀態(tài) ,也可以對(duì)秒表清零； K6 鍵是秒表暫停 .控制鍵分別與 口連接．其中： A通過 P2 口和 P3 口去控制數(shù)碼管的顯示如圖所示 P2口接數(shù)碼管的 a—— g端，是控制輸出編碼 ,P3 口接數(shù)碼管的 1—— 8端 ,是控制動(dòng)態(tài)掃描輸出． B 從 輸出一個(gè)信號(hào)使二極管發(fā)光，二極管在設(shè)置的鬧鐘時(shí)間到了時(shí)候發(fā)光，若有樂曲可以去驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)。 電路功能使用說明 ：可對(duì)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)節(jié)（只能加１）；按下設(shè)置鍵數(shù)字時(shí)鐘進(jìn)入鬧鐘設(shè)置狀態(tài)，設(shè)置鬧鐘的時(shí)間；時(shí)加１、分加１鍵是在校準(zhǔn)時(shí)間時(shí)或設(shè)置鬧鐘時(shí)間對(duì)小時(shí)數(shù)或分鐘數(shù)調(diào)節(jié)而設(shè)置的；按下秒切換鍵就可以進(jìn)入秒表模式，同時(shí)秒表也開始計(jì)時(shí)，按下秒表暫停、復(fù)位鍵就暫停、歸零，如果要重新對(duì)秒計(jì)時(shí)則可以按秒表開始、復(fù)位；清零鍵可以對(duì)鬧鐘清零。 單片 機(jī)是整個(gè)數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)的核心所在，它通過預(yù)先要實(shí)現(xiàn)的功能對(duì)其進(jìn)行編程。當(dāng)程序經(jīng)調(diào)試完全正確后，將程序燒錄到單片機(jī)內(nèi)，以完成用戶對(duì)數(shù)字時(shí)鐘各種需求的直接操作。 XXXXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 3 軟件總體設(shè)計(jì)方案 主程序流程圖 軟件程序從開始執(zhí)行，先通過初始化各個(gè)寄存器，經(jīng)過掃描按鍵來決定是否設(shè)定參數(shù)