【正文】 圖 562 按鍵波形 計(jì)算機(jī)處理的速度是在微秒級(jí)，按鍵是機(jī)械觸點(diǎn)，機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間至少是毫秒級(jí)，對(duì)計(jì)算機(jī)而言，這已是一個(gè) “漫長(zhǎng) ”的時(shí)間了 。如下圖所示。 按 下 抖 動(dòng)釋 放 抖 動(dòng)理 想 波 形實(shí) 際 波 形穩(wěn) 定 閉 合＋ 5 V＋ 5 VAB無(wú) 抖 動(dòng)有 抖 動(dòng)基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 26 圖 563 按鍵閉合和斷開時(shí)的波形 為使 CPU 能正確地讀出端口的狀態(tài)，對(duì)每一次按鍵只作一次響應(yīng)，就必須考慮如何去除抖動(dòng)，常用的去抖動(dòng)的方法有兩種：硬件方法和軟件方法。單片機(jī)中常用軟件法，軟件法其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是在單片機(jī)獲得端口為低的信息后，不是立即認(rèn)定按鍵已被按下，而是延時(shí) 10 毫秒或更長(zhǎng)一些時(shí)間 后再次檢測(cè)端口，如果仍為低，說(shuō)明按鍵的確按下了，這實(shí)際上是避開了按鍵按下時(shí)的抖動(dòng)時(shí)間。而在檢測(cè)到按鍵釋放后（端口為高）再延時(shí) 510 個(gè)毫秒，消除后沿的抖動(dòng)，然后再對(duì)鍵值處理。不過(guò)一般情況下，我們通常不對(duì)按鍵釋放的后沿進(jìn)行處理，實(shí)踐證明，也能滿足一定的要求。以上是消除鍵抖動(dòng)的原則。 校時(shí)電路主要靠鍵盤來(lái)控制。鍵盤是一組按鍵的集合。共有四個(gè)按鍵，分別是：時(shí)調(diào)整，分調(diào)整，秒調(diào)整，啟停動(dòng)能。它是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的外圍電路。是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶，借助鍵盤可以向計(jì)算機(jī)輸入程序、置數(shù)、邏輯操作以及寫入程序和程序 檢測(cè)等。 LED 數(shù)碼管顯示電路 單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管 LED 顯示器、液晶 LCD 顯示器、CRT 顯示器等。 [10]LED、 LCD 顯示器有兩種顯示結(jié)構(gòu)：段顯示（ 7 段、米字型等）和點(diǎn)陣顯示（ 5 8 8 點(diǎn)陣等）。 a bcdegGNDfdpGNDabcefgddpabcdefgdpdpgfedcba＋ 5V（a ） （b ）基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 27 使用 LED 顯示器時(shí)，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必須對(duì)數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì) 8 段。因此為L(zhǎng)ED 顯示器提供的編碼正好是一個(gè)字節(jié)。 TX 實(shí)驗(yàn)板用共陰 LED 顯示器，根據(jù)電路連接圖顯示 16 進(jìn)制數(shù)的編碼已列在下表。 以下圖 57 是 LED 數(shù)碼管顯示電路圖 共陰 極 數(shù)碼管碼表 0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d , 0 1 2 3 4 5 0x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c , 6 7 8 9 A B 0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00 C D E F 無(wú)顯示 A L EWRRDR X DT X DI N T 0E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10V C C40GND20U18 9 C 5 2P S E NP 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17T0T1I N T 1P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P00P01P02P03P04P05P06P07P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P20P21P22P23abfcgdeD P Y11 7 4 2 1 10 5a b c d e f g3dpdpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpC06C28C39C412LEDD P Y 4 L E D1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R1KP00P01P02P03P04P05P06P075V 圖 57 LED 數(shù)碼管顯示電路圖 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 28 第六章 系統(tǒng)的軟件設(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(gè)方面的問(wèn)題： （ 1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個(gè)相對(duì)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(jiǎn)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(guò)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。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 這次的數(shù)字 鐘設(shè)計(jì)用到很多子程序， 最好將它們分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立且相互聯(lián)系的部分。主程序是先開始，然后啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器啟動(dòng)后在進(jìn)行按鍵檢測(cè)，檢測(cè)完后，就可以顯示時(shí)間。 以下是數(shù)字鐘工作的流程圖。 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 29 圖 61 數(shù)字鐘工作流 程圖 系統(tǒng)中斷流程圖 在這里，我們有必要介紹一下單片機(jī)的中斷系統(tǒng)，以利于我們的學(xué)習(xí)。 中斷的概念 CPU 在處理某一事件 A 時(shí)，發(fā)生了另一事件 B 請(qǐng)求 CPU 迅速去處理（中斷發(fā)生）； CPU 暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件 B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)）；待開始 顯示初始化，設(shè)置定時(shí)器，定時(shí) 50 毫秒，開斷斷。器 根據(jù)計(jì)數(shù)值顯示時(shí)間 到 60 秒？ S 鍵按下？ M 鍵按下？ H 鍵按下？ 到 60 分？ 到 24 小時(shí)？ 秒計(jì)數(shù)加 1 小時(shí)計(jì)數(shù)加 1 分計(jì)數(shù)加 1 小時(shí)計(jì)數(shù)值清 0 是 否 否 否 是 是 是 否 否 是 否 R 鍵按下？ 否 是 秒計(jì)數(shù)清零 是 分計(jì)數(shù)清零 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 30 CPU 將事件 B 處理完畢后，再回到原來(lái)事件 A 被中斷的地方繼續(xù)處理事件 A（中斷返回），這一過(guò)程稱為中斷。 中斷技術(shù)在單片系統(tǒng)中有著十分重要的作用，它不僅可以提高單片機(jī) CPU的效率，也可以對(duì)突發(fā)事件處理。所謂中斷就是當(dāng) CPU 正在執(zhí)行程序 A 時(shí)，發(fā)生了另一個(gè)急需處理的事件 B，這是 CPU 暫停當(dāng)前執(zhí)行的程序 A，立即轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理事件 B 的程序，處理完事件 B 后，再返回到程序 A 繼續(xù)執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程被叫做中斷。關(guān)于中斷的概念有下列幾個(gè)名詞：（ 1）程序 A 稱為主程序，（ 2）處理事件 B 的程序稱為中斷服務(wù)程序，（ 3）主程序中轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的地方稱為斷點(diǎn)，（ 4）引起中斷的原因即事件 B 稱為中斷源，（ 5）轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序稱為中斷響應(yīng)。關(guān)于中斷的概念可以打個(gè)如下的比喻。領(lǐng)導(dǎo)（ CPU）在自己的房間辦公（執(zhí)行主程序），下屬（外設(shè)）有問(wèn)題打電話來(lái)請(qǐng)示（中斷源），領(lǐng)導(dǎo)停下正在進(jìn)行的工作，通過(guò)電話給下屬做指示（ 執(zhí)行中斷服務(wù)程序），指示完后，領(lǐng)導(dǎo)掛斷電話，繼續(xù)做自己的工作（返回主程序繼續(xù)執(zhí)行）。 中斷是一個(gè)過(guò)程，當(dāng)中央處理器 CPU 在處理某件事情時(shí)，外部又發(fā)生了另一緊急事件，請(qǐng)求 CPU 暫停當(dāng)前的工作而去迅速處理該緊急事件。處理結(jié)束后，再回到原來(lái)被中斷的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作。引起中斷的原因或發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源，稱為中斷源。 單片機(jī)一般允許有多個(gè)中斷源，當(dāng)幾個(gè)中斷源同時(shí)向 CPU 請(qǐng)求中斷時(shí)，就存在 CPU 優(yōu)先響應(yīng)哪一個(gè)中斷請(qǐng)求源的問(wèn)題（優(yōu)先級(jí)問(wèn)題），一般根據(jù)中斷源的輕重緩急排隊(duì)，優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請(qǐng)求，于是便規(guī)定每一個(gè) 中斷源都有一個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)別，并且 CPU 總是響應(yīng)級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。 當(dāng) CPU 正在處理一個(gè)中斷源請(qǐng)求的時(shí)候，又發(fā)生了另一個(gè)優(yōu)先級(jí)比它高的中斷源請(qǐng)求，如果 CPU 能夠暫時(shí)中止對(duì)原來(lái)中斷處理程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理優(yōu)先級(jí)更高的中斷源請(qǐng)求，待處理完以后，再繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的低級(jí)中斷處理程序，這樣的過(guò)程稱為中斷嵌套。 以下圖是定時(shí)器中斷服務(wù)子 程序 流程圖 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 31 圖 62 定時(shí)器中斷服務(wù)子 程序 流程圖 子程序 說(shuō)明 按鍵掃描 按鍵處理是先檢測(cè)秒按鍵是否按下， 秒按鍵如果按下，秒就加 1；如果沒(méi)有按下，就檢測(cè)分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加 1；如果沒(méi)有按下，就檢測(cè)時(shí)按鍵是否按下，時(shí)按鍵如果按下，時(shí)就加 1；如果沒(méi)有按下，就檢測(cè)復(fù)位鍵是否按下，復(fù)位健按鍵如果按下，時(shí)鐘就復(fù)位。如果沒(méi)有按下，把時(shí)間顯示出來(lái)。 開始 顯示初始化，設(shè)置定時(shí)器，定時(shí) 50 毫秒 根據(jù)計(jì)數(shù)值顯示時(shí)間 到 60 秒？ 到 60 分？ 到 24 小時(shí)？ 秒計(jì)數(shù)加 1 小時(shí)計(jì)數(shù)加 1 分計(jì)數(shù)加 1 所有計(jì)數(shù)值清 0 是 否 是 否 是 否 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 32 數(shù)碼管 動(dòng)態(tài)掃描 時(shí)間顯示是先秒個(gè)位計(jì)算顯示，然后是秒十位計(jì)算顯示，再是分個(gè)位計(jì)算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示，最后是時(shí)十位顯示。 動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃 描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留特性，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。 基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 33 第七章 數(shù)字鐘元件清單 和軟件介紹 數(shù)字鐘元件清單 列元件清單的主要目的是為了更好地理論聯(lián)系實(shí)際， 為了硬件設(shè)計(jì)和仿真起到了不可磨滅的作用，做 到心中有數(shù) 。 以下是數(shù)字鐘的元件清單 表 71 電子鐘元器件清單 元件名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量（個(gè)） 單片機(jī) AT89C52 1 電阻 RES/10K,RES/220 5,8 晶振 1 電容 30pF/220uf 2,1 按鍵 BUTTON 4 排阻 RESPACK8/10K 1 鎖存器 74LS245 1 液晶顯示 7SEGMPX6CC 1 二極管 1N4148 4 軟件介紹 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其 外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同基于匯編語(yǔ)言的 51 單片機(jī)可調(diào)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 34 時(shí)支持第三方的 軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?