【正文】 能 CMOS8 位微處理器，該器件采用 ATMEL 高密度非易失性存儲器制造技術(shù)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT8951 是一種高效微控制器，為很多嵌入控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價(jià)的方案。整體系統(tǒng)選用 AT89S51 單片機(jī)，時鐘芯片 DS1302，數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片MAX7219。共陰極數(shù)碼管 8 個，4511 七段譯碼芯片 1 片， 24M 晶振 1 個。1516圖 系統(tǒng)硬件電路圖17第 4 章 電子鬧鐘的軟件設(shè)計(jì)AT89S5l內(nèi)部定時/計(jì)數(shù)器T0和Tl設(shè)置為定時器模式l 工作方式．作為電子時鐘及電子秒表的計(jì)時基準(zhǔn)。定時器T0產(chǎn)生10 ms的中斷信號，每經(jīng)過1t30次中斷，時鐘秒位加一，秒位經(jīng)60次加一后向時位進(jìn)位，當(dāng)時問為23時59分59秒時，秒位再加一后變?yōu)?0時00分00秒．當(dāng)按鍵切換為電子秒表功能時，T0 每產(chǎn)生一次中斷，十毫秒單元加一，十毫秒單元經(jīng)過l0次加一后，百毫秒單元加一。依次進(jìn)位可實(shí)現(xiàn)最長為 9小時59分59秒990毫秒的秒表計(jì)時，可達(dá)到分辯10 ms的計(jì)時精度。利用K1～K4按鍵可對時鐘進(jìn)行對時當(dāng)首次按下K1按鍵時，顯示數(shù)碼管第一位閃爍，繼續(xù)按鍵時，下一位閃爍。當(dāng)某一位閃爍時，按下K2 按鍵可使閃爍位加一。在正常時鐘顯示方式下按下K2鍵時，轉(zhuǎn)為年、月、日顯示．按下 K3鍵，可進(jìn)入秒表狀態(tài)，按下K4鍵可顯示鬧鐘定時時間。軟件設(shè)計(jì)分為主程序、定時器T0和定時器T1中斷服務(wù)程序及相應(yīng)的子程序。 子程序及其功能簡介(1) 比較程序每當(dāng)秒存儲單元的內(nèi)容為 0 時，系統(tǒng)通過調(diào)用比較子程序可判斷當(dāng)前時間是否符合鬧鈴條件，若符合，則調(diào)用發(fā)音子程序使蜂鳴器發(fā)出鬧鈴聲音。(2) 檢測按鍵程序當(dāng)系統(tǒng)檢測到某個案件被按下時，轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序處理，可實(shí)現(xiàn)校時、設(shè)定鬧鈴時間的功能(3) 顯示程序系統(tǒng)通過調(diào)用顯示子程序，可將顯示緩沖區(qū)里的內(nèi)容通過動態(tài)掃描方式輸出到數(shù)碼管顯示器。(4) 時間設(shè)置程序系統(tǒng)通過按鍵檢測，更改顯示數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前時間修改的功能 程序設(shè)計(jì)子程序設(shè)計(jì)框圖 所示，具體程序見附錄 118圖 比較程序框圖 調(diào)試軟件及其環(huán)境單片機(jī)本身不具備自主開發(fā)能力，即使在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成以后用戶也不能直接對程序進(jìn)行修改。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)必須借助一套開發(fā)工具和軟件環(huán)境才能進(jìn)行。本節(jié)介紹一種單片機(jī)模擬調(diào)試軟件的使用。模擬調(diào)試軟件不僅可以在程序下載到單片機(jī)芯片之前驗(yàn)證它的正確性，而且模擬調(diào)試軟件也可以用來輔助學(xué)習(xí)單片機(jī)的基本知識。19圖 中斷程序框圖 Keil 單片機(jī)模擬仿真調(diào)試軟件的安裝和啟動Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件是目前獲得廣泛應(yīng)用的一種開發(fā) MCS51 系列兼容單片機(jī)的軟件。該軟件可以從 Keil 公司中國代理處購買，也可以從 Keil 公司的網(wǎng)站（：//. ）上下載它的免費(fèi)評估（Eval ）版本。下載獲得的 Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件是一個壓縮包，解壓后執(zhí)行其中的 程序就可以安裝這個軟件。軟件的安裝過程與一般的 Windows 應(yīng)用軟件類似，只要按照安裝提示操作即可，這里不作詳細(xì)介紹，僅需要注意的是，安裝方式要選擇 Eval Vision 安裝。20圖 時間設(shè)置程序框圖21Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件安裝完成以后，計(jì)算機(jī)桌面上將產(chǎn)生一個標(biāo)注有“Keil μVision2”的圖標(biāo)，雙擊這個圖標(biāo)就可以進(jìn)入 Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件的集成開發(fā)環(huán)境。集成開發(fā)環(huán)境的界面如圖 所示，初次進(jìn)入的集成開發(fā)環(huán)境界面中只包括空的工程管理窗口和輸出窗口。圖 Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件的集成開發(fā)環(huán)境 工程的建立Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件對 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程采用工程（Project）管理。工程保存著程序編輯的信息和程序調(diào)試的環(huán)境。在開始編寫程序之前首先應(yīng)該建立一個工程。新建一個工程之前通常還需要建立一個文件夾，后面產(chǎn)生的工程文件和源程序文件等都將存儲在這個文件夾之中。在如圖 所示的集成開發(fā)環(huán)境的窗口中選擇 Project →New Project 命令將打開建立新工程的對話框，如圖 所示。圖 建立新工程的對話框22在“保存在”下拉列表框中選擇新建工程將要存儲的文件夾名，在 “文件名”文本框中輸入工程的名稱，注意對于工程不要添加擴(kuò)展名，單擊“保存” 按鈕即可完成一個工程的創(chuàng)建。單擊“保存”按鈕在完成一個工程創(chuàng)建的同時也打開了單片機(jī)芯片型號選擇對話框。如圖 所示的對話框已經(jīng)完成了芯片型號的選擇。圖 單片機(jī)芯片型號選擇對話框Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件支持許多公司生產(chǎn)的 MCS51 單片機(jī)兼容產(chǎn)品。如前所述，本書應(yīng)用電路中采用 Atmel 公司的 AT89S51 芯片，下面以這款芯片為例介紹如何實(shí)現(xiàn)選擇。在圖 所示的對話框中的 Data base 列表框中首先選擇生產(chǎn)芯片的公司名稱Atmel，雙擊這個公司名稱即可打開 Atmel 公司目前生產(chǎn)的所有芯片型號。接著在列出的產(chǎn)品清單中選擇將使用的 AT89S51 芯片，如圖 所示。最后單擊“確定”按鈕即可完成芯片的選擇。完成芯片的選擇后又回到如圖 所示的集成開發(fā)環(huán)境的窗口，但是這時該窗口中的工程管理窗口不再是空白，在它的文件選項(xiàng)卡中出現(xiàn)目錄列表 Target 1 和它的子目錄 Source Group 1。集成開發(fā)環(huán)境中的菜單 Project 內(nèi)還包含 Open Project 和 Close Project 等選項(xiàng)。Open Project 選項(xiàng)用來以后再次進(jìn)入已經(jīng)建立的工程，選擇 Project→Open Project 命令將打開選擇工程的對話框，該對話框與圖 類似。在 “查找范圍”下拉列表框中選擇欲打開的工程所在的文件夾，列表框中將出現(xiàn)該文件夾中的所有工程，選擇將要打開的工程，單擊“ 打開” 按鈕即可打開一個工程。選擇 Project→Close Project 命令將關(guān)23閉當(dāng)前的工程。 源文件的輸入Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件內(nèi)集成了一個文本編輯器，用該文本編輯器可以編輯源程序。在如圖 所示的集成開發(fā)環(huán)境中選擇 File → New 命令、單擊新建工具按鈕或者按快捷鍵 Ctrl+N 將打開一個新的文本編輯窗口，如圖 所示。在圖 中已經(jīng)完成了匯編語言源文件的輸入，并且完成了源程序向當(dāng)前工程的添加。圖 Keil 單片機(jī)模擬調(diào)試軟件的集成開發(fā)環(huán)境完成匯編語言源文件的輸入后，在集成開發(fā)環(huán)境中選擇 File→Save As 命令可以完成文件的第一次存儲。注意，匯編語言源文件的擴(kuò)展名應(yīng)該是 ASM，它應(yīng)該與工程文件存儲在同一文件夾內(nèi)。在完成文件的第一次存儲后，當(dāng)對匯編語言源文件又進(jìn)行了修改，再次存儲文件時則應(yīng)該選擇 File→Save 命令、單擊保存工具按鈕或者按快捷鍵 Ctrl+S 實(shí)現(xiàn)文件的保存。接著需要把匯編語言源文件加入工程之中。選擇圖 中的工程管理器窗口的子目錄 Source Group 1，再單擊鼠標(biāo)右鍵打開快捷菜單。在快捷菜單中選擇 Add File to Group “Source Group 1”，加入文件對話框被打開。在這個對話框的“查找范圍”下拉列表框中選擇存儲匯編語言源文件的文件夾，在“文件類型” 下拉列表框中選擇 Asm Source file（ *.a*；*.src） ，這時存儲的匯編語言源文件將顯示出來。雙擊要加入的文件名，或者選擇要加入的文件名再單擊 Add 按鈕即可完成把匯編語言源文件加入工程。文件加入以后，加入文件對話框并不消失，更多的文件也可以利用它加入工程。如果不需要加入其他文件，單擊 Close 按鈕可以關(guān)閉加入文件對話框。這時工程管理24窗口的文件選項(xiàng)卡中子目錄 Source Group 1 下出現(xiàn)一個匯編語言源文件，如圖 所示。需要注意的是，當(dāng)把匯編語言源文件加入工程但還沒有關(guān)閉加入文件對話框時，有可能被誤認(rèn)為文件沒有成功地加入工程而再次進(jìn)行加入操作，系統(tǒng)將顯示所需的文件已經(jīng)加入的提示。在這種情況下，單擊提示框中的“確定” 按鈕，再單擊 Close 按鈕可以關(guān)閉加入文件對話框。25結(jié) 論本文首先介紹了課題的研究意義，并說明本課題的主要工作。介紹并通過對MSC51 系列產(chǎn)品性能及價(jià)格對比，確定了電子鬧鐘的核心芯片為 AT89S51 型號。本課題以單片機(jī)最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行電子鬧鐘的硬件電路設(shè)計(jì)，添加如溫度檢測設(shè)備等，并根據(jù)需要適當(dāng)改換部分元件的型號：AT89S51 工作于工作方式 1，時鐘芯片型號為 DS1302，數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片為 MAX7219，七段譯碼芯片型號為4511，晶振選擇 24M 晶振，以達(dá)到設(shè)計(jì)所需。軟件設(shè)計(jì)方面，程序由以下子程序構(gòu)成：實(shí)現(xiàn)子程序的中斷程序、實(shí)現(xiàn)鬧鐘定時功能的時間比較程序、實(shí)現(xiàn)設(shè)定鬧鐘時間的時間設(shè)置程序、實(shí)現(xiàn)記時功能的秒記時程序、實(shí)現(xiàn)修改顯示時間的時間調(diào)整程序、實(shí)現(xiàn)顯示功能的顯示程序及清零程序；基本模塊參考單片機(jī)最小系統(tǒng)應(yīng)用程序。通過 Keil 軟件對本文所設(shè)計(jì)的電子鬧鐘硬件及軟件進(jìn)行仿真操作，顯示該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是比較成功的?？梢酝瓿深A(yù)先設(shè)定的所有功能。由于時間有限，準(zhǔn)備不夠充分，本課題的完成存在很多缺陷，如對單片機(jī)的了解不夠深入，未能夠選擇最佳的硬件型號及參數(shù)等。這些缺陷將在我日后的工作學(xué)習(xí)中進(jìn)行修改及完善。2627參考文獻(xiàn)[1] 代啟化．基于 PROTEUS 的電路設(shè)計(jì)與方針[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2022， 19：1921．[2] 夏繼強(qiáng)，沈德金．單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2022：5174．[3] 曹巧媛．單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2022：83107．[4] 集成電路原理及應(yīng)用[M].北京:光明日報(bào)出版社，1987．184187 ．[5] 石文茂，宋若川， LM8376 用于定時記錄中的編碼方[J].1994．21(7)：1214 ．[6] 肖朝青．單片機(jī)原理及接口技術(shù)（修訂版）[M]．杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，1998：171184．[7] 沈紅衛(wèi)．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2022 年 1 月：94121．[8] 肖華等． MCS51 系列實(shí)用接口技術(shù)[M] 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