【正文】 培養(yǎng)單片機(jī)應(yīng)用人才，特別是在工程技術(shù)人員中普及單片機(jī)知識有著重要的現(xiàn)實意義。因為我對單片機(jī)的掌握還不夠全面，硬件做的也不多，所以先做一個不帶實時時鐘芯片的電子鐘暫且練習(xí)對定時器／計數(shù)器的用法，還有一點就是系統(tǒng)簡單好調(diào)試，以保證按時完成設(shè)計任務(wù)。產(chǎn)生誤差的主要原因是我們用軟件計時，計 1秒是采用定時器的中斷服務(wù)程序。顯示分隔符 LCALL DELAY SETB 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 29 MOV A,MINUTE 。計時 1秒 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 28 INC SECOND MOV TCNT,0 MOV A,SECOND CJNE A,60,RETUNE INC MINUTE MOV SECOND,0 MOV A,MINUTE CJNE A,60,RETUNE INC HOUR MOV MINUTE,0 MOV A,HOUR CJNE A,24,RETUNE MOV HOUR,0 MOV MINUTE,0 MOV SECOND,0 MOV TCNT,0 RETUNE: RETI 。**************************************************** 。分鐘值加 1 MOV A,MINUTE CJNE A,60,J1。判斷是否有控制鍵按下 ,是哪一個鍵按下 A1: LCALL DISPLAY JNB S_SET,S1 JNB M_SET,S2 JNB H_SET,S3 LJMP A1 S1: LCALL DELAY 。小時控制位 SECOND EQU 30H MINUTE EQU 31H HOUR EQU 32H TCNT EQU 34H ORG 00H SJMP START ORG 0BH LJMP INT_T0 START: MOV DPTR,TABLE MOV HOUR,0 。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等，具體情況如表 1所列。 (1)proteus 的工作過程 運行 proteus 的 ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。 ②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、RS 一 232動態(tài)仿真、 1 C 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、信號發(fā)生器等。此系統(tǒng)受益于 15年來的持續(xù)開發(fā) ,被《電子世界》在其對 PCB 設(shè)計系統(tǒng)的比較文章中評為最好產(chǎn)品 — “ The Route to PCB CAD”。 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 24 第 6 章軟件設(shè)計與源程序代碼 軟件 選擇與 介紹 軟件介紹 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機(jī)，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。它帶有 8K Flash 可編程和擦除的只讀存儲器（ EPROM），該器件采用 ATMEL 的高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的 80C51和 80C52的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi) Flash 集成在一個芯片上，可用與解決復(fù)雜的問題，且成本較低。 LED8 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 37H 36H 35H 34H 33H 32H 31H 30H 時十位 時個位 分隔 分十位 分個位 分隔 秒十位 秒個位 計時 利用 AT89S52單片機(jī)內(nèi)部的定時 /計數(shù)器進(jìn)行中斷時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。 (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)。文中在討論部分隱含的給出了幾種數(shù)字鐘的設(shè)計方法，在最后給出了一種采用中斷方式設(shè)計的數(shù)字鐘，此方法得到了實驗的證明。 說明：狀態(tài) N 表示 KEY0鍵按下 N 次。 數(shù)字鐘的操作 按鍵 KEY0 狀態(tài) 1： KEY0=k0，調(diào)整數(shù)字鐘的秒數(shù)據(jù)，每按一次加 1秒。將其中斷優(yōu)先級設(shè)置為低于時鐘定時中斷，那么它就可以完全不影響時鐘定時。 （ 5）軟件消抖：消抖可以采用硬件（施密特觸發(fā)器）的方式，也可以采用軟件的方式。 （ 4）定時準(zhǔn)確性的討論：程序中定時器，一直處于運行狀態(tài)，也就是說定時器是理想運作的，其中斷程序每隔 ，在理想狀態(tài)下，定時器定時是沒有系統(tǒng)誤差的，但由于定時器中斷溢出 后，定時器從 0開始計數(shù)，直到被重新置數(shù)，才開始正確定時，這樣中斷溢出到中斷響應(yīng)到定時器被重新置數(shù)，其間消耗的時間就造成了定時器定時的誤差。調(diào)整數(shù)據(jù)只須改變 R1中的數(shù)據(jù)即可。將定時器中斷的優(yōu)先級設(shè)置為最高級， 那么中斷的方式和查詢的方式一樣不會影響到時鐘的記數(shù)。以上兩種方式的實現(xiàn)都可以采用查詢和中斷的方式。如果用比較少的鍵，那么可能會在進(jìn)入狀態(tài)后處于數(shù)據(jù)調(diào)整等待狀態(tài)，這樣會影響到顯示的掃描速度（顯示部分可以采用 8279芯片來控制，可以解決此問題）。在要求改變顯示數(shù)據(jù)的類別時，只須改變 R0（指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針）指向的十進(jìn)制數(shù)據(jù)緩沖區(qū)即可。顯示模塊是實現(xiàn)數(shù)字鐘的又一重要部分，其模塊的的獨立程度直接影響到數(shù)字鐘的可視化程度。 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 20 程序整體設(shè)計 定時模塊，顯示模塊，數(shù)據(jù)調(diào)整模塊，狀態(tài)調(diào)整模塊。 圖 41 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 19 60 進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計 24 進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計 計數(shù)器的級聯(lián)設(shè)計 （二）、數(shù)字鐘設(shè)計要點： EWB 軟件本身提供任意頻率的時鐘，因此振蕩器、分頻器不需設(shè)計； 另外 EWB 軟件也帶有內(nèi)置譯碼驅(qū)動的數(shù)碼管，故此 譯碼器和顯示器也不需設(shè)計。 本章小結(jié) 本章主要介紹了電子鐘的原理圖以及單片機(jī)的最小系統(tǒng)，通過時鐘電路原理圖介紹單片機(jī)的時鐘脈沖信號及其相關(guān)內(nèi)容。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。 芯片共有 40個引腳，引腳的排列順序為從靠芯片的缺口（見上圖）左邊那列逆時針數(shù)起，依次為 1， 2， 3， 4。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 17 兼容。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 振蕩器特性 : XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。注意加密方式 1時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。 GND：接地。 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 15 （ 2） ALE/PROG：地址所存允許信號。 *74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。動態(tài)顯示通常都是采用動態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即循環(huán)點亮每一個數(shù)碼管， 這樣雖然在任何時刻都只有一位數(shù)碼管被點亮，但由于人眼存在視覺殘留效應(yīng)，只要每位數(shù)碼管間隔時間足夠短，就可以給人以同時顯示的感覺 。至于如何具體定量計算，可以參考電路分析相關(guān)書籍。如圖 32 圖 32 最小系統(tǒng)電路圖 復(fù)位電路 :由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合 電容電壓不能突變 的性質(zhì)可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電， RST 腳將會出現(xiàn)高電平，并且，這個高電平持續(xù)的時間由電路的 RC 值來決定。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時鐘 脈沖信號。但這種工作方式下是 8 位計數(shù)結(jié)構(gòu)，計數(shù)值有限，最大只能到 255。 初始化時， 8 位計數(shù)初值同時裝入 TL0和 TH0中。 當(dāng)為計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是： 1～ 65536（ 216） 當(dāng)為定時工作方式時，定時時間計算公式為： （ 216－計數(shù)初值）晶振周期 12 或 （ 216－計數(shù)初值）機(jī)器周期 3. 定時工作方式２ 工作方式 2 是自動重新加載工作方式。 /計數(shù)器的四種工作方式 1. 定時工作方式 0 方式 0 是 13 位計數(shù) 結(jié)構(gòu)的工作方式，其計數(shù)器由 TH0全部 8 位和 TL0的低 5位構(gòu)成。也就是每個機(jī)器周期計數(shù)器加 1。 1. 計數(shù)功能 所謂計數(shù)是指對外部事件進(jìn)行計數(shù)。 MCS51 單片機(jī)的定時器 /計數(shù)器 MCS51 單片機(jī)共有兩個可編程的定時器 /計數(shù)器，分別稱定時器 /計數(shù)器 0 和定時器 /計數(shù)器 1。一般情況下難以安排下一個完整的中斷 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 6 服務(wù)程序。在 MCS51 單片機(jī)中，這些入口地址已由系統(tǒng)設(shè)定。寄存器的內(nèi)容及位地址表示如下： 位地址 BF BE BD BC BB BA B9 B8 位符號 ／ ／ ／ PS PT1 PX1 PT0 PX0 PX0 外部中斷 0 優(yōu)先級設(shè)定位 PT0 定時中斷 0 優(yōu)先級設(shè)定位 PX1 外部 中斷 1 優(yōu)先級設(shè)定位 PT1 定時中斷 1 優(yōu)先級設(shè)定位 PS 串行中斷優(yōu)先級設(shè)定位 為 0 的位優(yōu)先級為低；為 1 的位優(yōu)先級為高。 位地址 AF AE AD AC AB AA A9 A8 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 5 位符號 EA ／ ／ ES ET1 EX1 ET0 EX0 其中與中斷有關(guān)的控制位共六位： EA、 EX0和 EX1 、 ET0和 ET1 、 ES。 1. 定時器控制寄存器（ TCON） 該寄存器用于保存外部中斷請求和以及定時器的計數(shù)溢出。 2. 定時中斷 定時中斷是為滿足定時或計數(shù)的需要而設(shè)置的。 中斷源 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 4 MCS51 是一個多中斷源的單片機(jī)，以 80C51 為例，有三類共五個中斷源，分別是外部中斷兩個，定時中斷兩個和串行中斷一個。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。 （二）高速指令系統(tǒng)，單字節(jié)指令，精簡指令集易學(xué)易用。 單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。根據(jù)這種實際情況，設(shè)計了一個單片機(jī)多功 能時間系統(tǒng)，它可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器對多路電器進(jìn)行控制，同時又可以進(jìn)行時鐘校準(zhǔn)，可以任意設(shè)置時間。早期常用的一些時間控制單元都 使用模擬電路設(shè)計制作的，其定時準(zhǔn)確性和重復(fù)基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 2 精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機(jī)性能價格比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛，大可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能。 MCS51 系列及 80C51 單片機(jī)有多種品種。 20 世紀(jì) 80 年代中期以后， Intel 公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把 8051 內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家，如 ATMEL、 PHILIPS、 ANALOG、 DEVICES、 DALLAS等。 單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式 :一種是在通用微型計算機(jī)中廣泛采用的，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)，軟件仿真，原理圖， PCB 圖 基于單片機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 II Based on the design of singlechip digital clock Abstract Single Chip Microputer has achieved a immemse popularity in all fileds in recent industry