【正文】 表所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 16 /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取 時(shí)， P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 ： VCC：供電電壓。 （ 3） PSEN：外部存儲(chǔ)器讀選通訊信號(hào)。 AT89C51 介 紹 引腳功能介紹 3 引腳結(jié)構(gòu)（圖 21）與并行 I/O 口 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 13 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 14 主電源引腳（ 2根） (1) VCC:電源輸入，接 +5V 電源 （ 2） GND：接地線 外接晶振引腳（ 2根） (1) XTAL1：片內(nèi)晶振電路的輸入端 （ 2） XTAL2：片內(nèi)晶振電路的輸出端 控制引腳（ 4根） (1) RST/VPP：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 *當(dāng) 8051 單片機(jī)的 P0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0 最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74LS245 等總線驅(qū)動(dòng)器。 二、 軟件流程及儲(chǔ)器地址分配： 本電子鐘的軟件流程可分為以下幾個(gè)功能模塊 ? 主程序 : 初始化與按鍵監(jiān)控 . ? 計(jì)時(shí)子程序 : 為定時(shí)器 1 中斷服務(wù)子程序 ,完成刷新計(jì)時(shí)緩沖區(qū)的功能 ? 時(shí)間設(shè)置 : 由按鍵輸入設(shè)置當(dāng)前時(shí)間 . ? 顯示 : 完成 6 位動(dòng)態(tài)顯示 . ?按鍵掃描 : 判斷是否有鍵按下 ,并取鍵號(hào) . （ 6）其它輔助子程序 ,如按鍵設(shè)置、顯示、延時(shí)等 三、 完成功能： ? 時(shí)間顯示 : 上電后 ,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入時(shí)鐘顯示 ,從 00:00:00 開始計(jì)時(shí) ,此時(shí)可以設(shè)定當(dāng)前時(shí)間 . ? 時(shí)間調(diào)整 : 按下 k1 鍵 ,系統(tǒng)停止計(jì)時(shí) ,進(jìn)入設(shè)定狀態(tài) ,系統(tǒng)保持原有顯示 ,等待鍵入當(dāng)前時(shí)間 ,按下 k2， k3 鍵可以順序設(shè)置時(shí)、分 ,并在相應(yīng)數(shù)碼管上顯示設(shè)置值 ,直至 6 位設(shè)置完畢 .放開 k4 開始計(jì)時(shí)顯示 . 74LS245 介紹 引腳圖 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 12 74LS245 說明 74LS245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動(dòng) led 或者其他的設(shè)備 ,用法很簡(jiǎn)單如上圖 ,這里簡(jiǎn)單的給出一些資料，他是 8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。 元件清單 數(shù)字鐘元件清單如表 1所示： 表 1 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) AT89c51 1 晶振 1 電容 30pF 2 電容 22μ F 1 按鍵 BUTTON 4 排阻 RESPACK8/10K 1 鎖存器 74ls245 2 液晶顯示 7SEGMPX6CC 1 設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn) 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 11 本課題采用軟件程序設(shè)計(jì)的方案 ,利用 MCS— 51內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時(shí)， LED 數(shù)碼顯示器和按鍵，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。 顯示器工作原理 系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示方式，用 P0口來控制 LED數(shù)碼管的段控線，而用 P2口來控制其位控線。 晶振電路 :典型的晶振取 (因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到 9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場(chǎng)合 )/12MHz(產(chǎn)生精確的 uS 級(jí)時(shí)歇 ,方便定時(shí)操作 ) 特別注意 :對(duì)于 31腳 (EA/Vpp),當(dāng)接高電平時(shí) ,單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部 ROM的 0000H開始執(zhí)行 。當(dāng)然也有其他取法的，原則就是要讓 RC 組合可以在基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 10 RST 腳上產(chǎn)生不少于 2個(gè)機(jī)周期的高電平。典型的 51 單片機(jī)當(dāng) RST 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周 上就將復(fù)位，所以，適當(dāng)組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位。下面給出一個(gè) 51單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng) ,或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng) ,是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。而在芯片內(nèi)部， XTAL1和 XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 這種自動(dòng)重新加載工作方式非常適用于循環(huán)定時(shí)或循環(huán)計(jì)數(shù)應(yīng)用，例如用于產(chǎn)生固定脈寬的脈沖，此 外還可以作串行數(shù)據(jù)通信的波特率發(fā)送器使用。這不但省去了用戶程序中的重裝指令，而且也有利于提高定時(shí)精度。當(dāng) TL0計(jì)數(shù)溢出時(shí)，置位TF0，同時(shí)把保存在預(yù)置寄存器 TH0中的計(jì)數(shù)初值自動(dòng)加載 TL0，然后 TL0重新計(jì)數(shù)。變軟件加載為硬件加載。在這種工作方式下，把 16 位計(jì)數(shù)器分為兩部分，即以 TL作計(jì)數(shù)器，以 TH 作預(yù)置寄存器，初始化時(shí)把計(jì)數(shù)初值分別裝入 TL 和 TH 中。 2. 定時(shí)工作方式 1 方式 1 是 16 位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工 作方式，計(jì)數(shù)器由 TH0全部 8 位和 TL0全部 8位構(gòu)成。當(dāng) TL0的低 5 位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，向 TH0進(jìn)位，而全部 13 位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，則向計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位 TF0進(jìn)位。這些內(nèi)容只能以軟件方法使用。由于一個(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。 不過此時(shí)的計(jì)數(shù)脈沖來自單片機(jī)的內(nèi)部，即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。外 部事件的發(fā)生以輸入脈沖表示，因此計(jì)數(shù)功能的實(shí)質(zhì)就是對(duì)外來脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 MCS51 的每個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器都具有定時(shí)和計(jì)數(shù)兩種功能。它們都是十六位加法計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)，分別由 TH0（地址 8CH）和 TL0（地址 8AH）及 TH1（地址 8DH）和 TL1（地址 8BH）兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器組成。 中斷服務(wù)程序的最后一條指令必須是中斷返回指令 RETI， CPU執(zhí)行這條指令時(shí)，把響應(yīng)中斷時(shí)置位的優(yōu)先級(jí)觸發(fā) 器復(fù)位，再?gòu)亩褩Ｖ袕棾鰯帱c(diǎn)地址送入程序計(jì)數(shù)器 PC，以便從斷點(diǎn)處重新執(zhí)行被中斷的主程序。因此通?？偸窃诟髦袛鄥^(qū)入口地址處放置一條無條件轉(zhuǎn)移指令，使程序執(zhí)行轉(zhuǎn)向在其它地址存放的中斷服務(wù)程序。但由于各中斷區(qū)只有 8 個(gè)單元。 例如，對(duì)于外部中斷 0 的響應(yīng)，產(chǎn)生的長(zhǎng)調(diào)用指令為： LCALL 0003H 生成 LCALL 指令后，緊接著就由 CPU 執(zhí)行。其格式為 LCALL addr16，這里的 addr16 就是程序存儲(chǔ)器中斷區(qū)中相應(yīng)中斷的入口地址。 中斷響應(yīng) 中斷響應(yīng)就是對(duì)中斷源提出的中斷請(qǐng)求的接受，是在中斷查詢之后進(jìn)行的，當(dāng)查詢到有效的中斷請(qǐng)求時(shí)，緊接著就進(jìn)行中斷響應(yīng)。 IP 寄存器地址 B8H，位地址為 BFH～ B8H。 3. 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（ IP） MCS51 的中斷優(yōu)先級(jí)控制只定義了高、低兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。 2. 中斷允許控制寄存器（ IE） 寄存器地址 A8H，位地址 AFH～ A8H。寄存器地 址88H，位地址 8FH～ 88H。在 MCS51 單片機(jī)中，用于此目的的控制寄存器共有四個(gè)，即定時(shí)器控制寄存器、中斷允許控制寄存器、中斷優(yōu)先控制寄存器以及串行口控制寄存器。 3. 串行中斷 串行中斷是為串行數(shù)據(jù)傳送的需要而設(shè)置的。 外部中斷請(qǐng)求有兩種信號(hào)方式，即 電平方式和脈沖方式，可通過有關(guān)控制位進(jìn)行定義。 1. 外中斷 外中斷是由外部原因引起的，共有兩個(gè)中斷源，即外部中斷 0 和外部中斷1。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理 及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 單片機(jī)的中斷與定時(shí)系統(tǒng) MCS－ 51 單片機(jī)中斷系統(tǒng) 中斷是一項(xiàng)重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用中斷技術(shù)可以使多項(xiàng)任務(wù)共享一個(gè)資源，所以中斷技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是一種資源共享技術(shù)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 （五）方便的開發(fā)工具（仿真器與燒入器） 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 目前單片機(jī)滲透 到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。 （三）內(nèi)部 ROM 結(jié)構(gòu)，且具有廉價(jià) OTP（一次性寫入程式） ROM，以便小批量生產(chǎn)，減少 MASK 風(fēng)險(xiǎn)。目前單片機(jī)的系列也十分多，各有各的特點(diǎn)，如目前的 MCS51 系列、 PIC 系列等等，通過這幾年的應(yīng)用，普通感覺到特別需要單片機(jī)具有如下幾個(gè)應(yīng)用特點(diǎn)： （一）低功耗、寬電壓工作范圍，內(nèi)部看門狗。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！ ......它主要是作為控制部分的核心部件 它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的 最佳選擇。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。這種具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來很不方便。小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。 課題來源 在日常生活和工作中，我們常常用到定時(shí)控制，如擴(kuò)印過程中的曝光定時(shí)等。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容，主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有些區(qū)別。其功能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)，不該把它們直接稱呼為 MCS51 系列單片機(jī)，因?yàn)?MCS 只是 Intel 公司專用的單片機(jī)系列型號(hào)。這些廠家生產(chǎn)的芯片是 MCS51 系列的兼容產(chǎn)品，準(zhǔn)確地說是與 MCS51指令系統(tǒng)兼容的單片機(jī)。不僅能滿足所需要求而且還有很多功能可供開發(fā)，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲(chǔ)器，目前的單片機(jī)以采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開的結(jié)構(gòu)為多。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品 、辦公自動(dòng)化、汽車電子、 PC 機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。 Key words: SCM； software emulation； schemetic ； PCB 基于單片機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) III 目 錄 摘要 ................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................... II 目 錄 ........................................................................................................................... III 第 1章 緒 論 ................................................................................................................... 1 課題背景 ............................................................................................................ 1 課題來源 ............................................................................................................ 1 第 2章 MCS51單片 機(jī)的知識(shí)介紹 .................................................................................... 2 ...................