【正文】 1口：P1口是一個內(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8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路管腳說明：圖3 AT89S51引腳圖VCC：供電電壓。 可編程串行通道216。 兩個16位定時器/計數(shù)器216。 128*8位內(nèi)部RAM216。 全靜態(tài)工作：0Hz24KHz216。 AT89S51 CPU與MCS51 兼容216。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 此外，AT89S51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。圖8 總電路圖 AT89S51概述及其特點AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 “+”、“”分別是調(diào)時時數(shù)字加1或者減1的功能，鍵盤上各位數(shù)字鍵則為其設(shè)定值。按下F3二下：調(diào)整分。按一下F1：顯示年月日，按二下F1: 調(diào)整年，按三下F1: 調(diào)整月，按四下F1: 調(diào)整日，按一下F2：顯示時分秒 。 設(shè)計方案系統(tǒng)由AT89S5LED數(shù)碼管、按鍵、發(fā)光二極管等部分構(gòu)成，能實現(xiàn)日期及時間的調(diào)整、定時日期及時間的設(shè)定，輸出等功能。2 具有定時、倒計時功能；3 能實現(xiàn)語音正點報時；4 具有鬧鈴功能。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使電子鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時，自動報時和自動控制等各個領(lǐng)域。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。 數(shù)字鐘的應(yīng)用時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時間。此外，無論是機械鐘、石英鐘還是電子鐘，都存在著共同的問題：時間誤差。要知道當(dāng)前的時間，必須先開燈，故較為不便。它功能強大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕杩谛酒?，可以?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。 課題意義在日常生活和工作中，我們常常用到定時控制，如擴印過程中的曝光定時等，早期常用的一些時間控制單元都是用模擬電路設(shè)計制作的，其定時準(zhǔn)確性和重復(fù)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。從古代的水漏、十二天干地支，到后來的機械鐘表以及當(dāng)今的石英鐘，都充分顯現(xiàn)出了時間的重要，同時也代表著科技的進(jìn)步。數(shù)字鐘具備單片機最小系統(tǒng)的基本組成，對于我們了解單片機有很大的幫助。單片機是自動控制系統(tǒng)的核心部件，主要用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器中。目前計算機硬件技術(shù)向巨型化、微型化和單片機化三個方向發(fā)展。關(guān)鍵字：AT89S51；單片機；數(shù)字鐘；LED數(shù)碼管Abstract This system using the single chip microputer timer, the school has, alarm clock, the function such as speech broadcast digital clock, is AT89S51 singlechip microputer as the core ponents as well as using digital tube display dynamic successive shows year, may, time, seconds modern timing device. Compared with the traditional mechanical clock, it is accurate, when direct display characteristics. In the daily life and the automatic control system, it is time to meet the needs of the realtime monitoring, this system for monitoring in time, and at the same time, to set time in advance if after all, can make the LED twinkle tip the time has e. In addition the program also has the function, can adjust in time, and at any time convenient to expand the expansion of the other, so using the single chip microputer multifunction of the digital clock has programming, facilitate the expansion of the flexible function etc. Key word:AT89S51；singlechip microputer；A digital clock；LED digital tube 目 錄引 言 1一 緒論 2 課題意義 2 數(shù)字鐘的應(yīng)用 2二 整體設(shè)計方案 3 設(shè)計任務(wù) 5 設(shè)計思路 3 設(shè)計方案 3三 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計 4 總電路圖 4 AT89S51概述及其特點 5 T0定時器/計數(shù)器 7 數(shù)碼管動態(tài)掃描 9 13 復(fù)位電路 15 13 語音錄放電路 17四 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計 19 系統(tǒng)軟件設(shè)計內(nèi)容 19 數(shù)據(jù)與代碼轉(zhuǎn)換 19 計時功能的實現(xiàn)與中斷服務(wù)程序 19 數(shù)字鐘流程圖 20 數(shù)字鐘程序 23五 總結(jié) 37致謝 37參考文獻(xiàn) 39 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 41 引 言計算機尤其是以微細(xì)加工技術(shù)支持的微型計算機技術(shù)飛速發(fā)展，其應(yīng)用滲透到了各行各業(yè)。在日常生活和自動控制系統(tǒng)中，經(jīng)常遇到對時間實時監(jiān)控的需求，本系統(tǒng)在對時間監(jiān)控的同時，若達(dá)到預(yù)先設(shè)定的時間后，能使LED不停閃爍提示時間已到。 摘 要本系統(tǒng)利用單片機實現(xiàn)具有計時、校時、鬧鐘、語音播報等功能的數(shù)字時鐘，是以單片機AT89S51為核心元件同時采用數(shù)碼管顯示器動態(tài)逐次顯示“年”，“月日”，“時分”，“秒”的現(xiàn)代計時裝置。與傳統(tǒng)機械時鐘相比，它具有走時精確,顯示直觀等特點。另外本程序還具有校時功能，能夠隨時調(diào)整時間，而且能夠隨時方便的擴充擴展其他多功能，因此利用單片機實現(xiàn)的本數(shù)字時鐘具有編程靈活，便于功能的擴充等優(yōu)點。以單片機、嵌入式處理器、數(shù)字信號處理器（DSP）為核心的計算機系統(tǒng)，以其軟硬件可裁剪、高度的實時性、高度的可靠性、功能齊全、低功耗、適應(yīng)面廣等諸多優(yōu)點而得到極為廣泛的應(yīng)用。自1975年美國德州儀器公司（Texas Instruments）第一塊微型計算機芯片TMS1000問世以來，在短短的20年間，單片機技術(shù)已發(fā)展成為計算機領(lǐng)域一個非常有前途的分支，它有自己的技術(shù)特征、規(guī)范和應(yīng)用領(lǐng)域。它具有體積小、性能突出可靠性高（某些方面的性能指標(biāo)大大優(yōu)于通用微機中央處理器）、價格低廉等一系列優(yōu)點，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，除了工業(yè)控制、智能化儀表、通信、家用電器外，在智能化高檔電子玩具產(chǎn)品中也大量采用單片機芯片作為核心控制部件，已經(jīng)滲入到人們工作和生活的各個角落，有力地推動了各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代，前景廣闊。一 緒 論時間是人類生活必不可少的重要元素，如果沒有時間的概念，社會將不會有所發(fā)展和進(jìn)步。致力于計時器的研究與充分發(fā)揮時鐘的作用，將有著重要的意義。小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。目前市場上提供的無論機械鐘還是石英鐘在晚上無照明的情況下都是不可見的?，F(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了一些電子鐘，它以LED數(shù)碼管來顯示具體時間，與傳統(tǒng)的以指針顯示時間的方式不同，違背了人們傳統(tǒng)的習(xí)慣與理念，而且這類電子鐘一般是采用大型顯示器件，適用于銀行、車站等公共場所，且外觀設(shè)計欠美觀，很少進(jìn)入百姓家庭。針對以上存在的問題，我們設(shè)計了一款采用LED數(shù)碼管顯示的電子時鐘，有效克服了時鐘存在的誤差。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇院、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作和娛樂帶來極大的不便。二 整體設(shè)計方案 設(shè)計任務(wù)1 能實現(xiàn)顯示時間的時、分、秒，并具有時間的設(shè)置和調(diào)控功能。 設(shè)計思路以AT89S51作為核心控制，配以語音模塊、LED顯示模塊、時鐘模塊、控制模塊作為外圍電路達(dá)到設(shè)計要求。系統(tǒng)的功能選擇由“F1”、“F2”、“F3”、“+”、“”五個功能鍵來完成。按下F3一下：調(diào)整時。按下F4一下：設(shè)定時開的時，按下F4二下: 設(shè)定時開的分。其中，本設(shè)計的整體思路框圖如下所示：圖1 數(shù)字鐘整體設(shè)計圖三 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計 總電路圖如圖8所示：P0口控制按鍵電路，P1口控制LED顯示段碼顯示，P2口控制位碼選通，P3口控制語音錄放電路。AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。主要特性有：216。 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán))216。 三級程序存儲器保密鎖定216。 32條可編程I/O線216。 6個中斷源216。 低功耗的閑置和掉電模式216。 GND：接地。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。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。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。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。是一個強大易用的功能。 (4) 具有雙工UART串行通道。雙數(shù)據(jù)指示器。 (5) 全新的加密算法，這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。比如80589C51等等早期MCS51兼容產(chǎn)品。 T0定時器/計數(shù)器MCS51內(nèi)有兩個獨立的可編程定時器/計數(shù)器，既可用于計數(shù)，也可用來定時。TO定時特性功能寄存器由TL0(低8位)和TH0(高8位)構(gòu)成。程序開始時需對TL0和TH0進(jìn)行預(yù)設(shè)初值，用指令改變TMOD和TCON的內(nèi)容，以定義它們的工作方式和控制T0和T1的計數(shù)，這樣定時器/計數(shù)器就會從下一條指令的第一個機器周期開始按設(shè)定的方式自動進(jìn)行工作。圖4 定時器/計數(shù)器T0工作方式1的邏輯結(jié)構(gòu)時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍地工作。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時鐘方式；另一種為外部時鐘方式。電路設(shè)計如圖5所示。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 數(shù)碼管動態(tài)掃描單片機應(yīng)用系統(tǒng)中使用較多的是7段LED數(shù)碼管，本系統(tǒng)所用的AT89S51板中的數(shù)碼管是4位七段共陽極數(shù)碼管，其結(jié)構(gòu)和引腳如圖6所示。（1）靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的I/O端口才32個，實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。本數(shù)字鐘系統(tǒng)將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的