【正文】 以它也不需要 ALEPSEN、 RD、 WR 一類的引腳。由于 2051 內(nèi)部設(shè)計全靜態(tài)工作，所以允許工作的時鐘為 0～ 20MHz,也就是說，允許在低速工作時，不破壞 RAM 內(nèi)容。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。 2 電源 89C2051 有很寬的工作電源電壓，可為 ～ 6V,當(dāng)工作在 3V 時，電流相當(dāng)于 6V 工作時的1/4。 圖 3 為測量示意圖。 為了增加對模擬量的輸入功能， 2051 在內(nèi)部構(gòu)造了一個模擬信號比較器，其輸入端連到 和 口，比較結(jié)果存入 對應(yīng)寄存器，（ 在 2051 外部無引腳），原理見圖 2。但是限定 9 腳電流之和小于，引腳的平均電流只 9mA。 ～ 共 7 腳，準(zhǔn)雙向端口，并且保留了全部的 P3 的第二功能，如 、 P3..1 的串行通訊功能， 、 P3..3 的中斷輸入功能 ,、 的定時器輸入功能。其主要特點為采用 Flash 存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與 MCS51 完全兼容，可以很快被中國廣大用戶接受，其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易。 7 AT89C2051 89C2051 是由 ATMEL 公司推出的一種小型單片機(jī)。 （ 6）現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域 通常應(yīng)用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)控系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運行監(jiān)視系統(tǒng)等。將單片機(jī)和傳感器相結(jié)合，可以構(gòu)成新一代的智能傳感器。 （ 4）工業(yè)自動化 在工業(yè)控制和機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計算機(jī)外，很多都是以單片機(jī)為核心的單片機(jī)和多機(jī)系統(tǒng)。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計量儀器、收款機(jī)、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等，都采用了單片機(jī)構(gòu)成的專用系統(tǒng)。 （ 2）辦公自動化領(lǐng)域 單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公設(shè)備，如計算機(jī)的鍵盤、磁盤驅(qū)動、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電話機(jī)和傳真機(jī)等。 6 下面大致介紹一下單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點。 低價格 單片機(jī)應(yīng)用面廣，使用 數(shù)量大，帶來的直接好處就是成本的降低。由于 CMOS 等工藝的大量采用，很多單片機(jī)可以在更低的電壓下工作（ 或 ），功耗已經(jīng)降低到 uA 級。使用高級語言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強軟件的可讀性和可移植性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。 高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機(jī)開始使用 RISC、流水線和 DSP 的設(shè)計技術(shù)，使單片機(jī)的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：單片機(jī)的時鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機(jī)運行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi) ROM（ FLASH）和 RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。 有的單片機(jī)針對某一個應(yīng)用領(lǐng)域，集 成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個方面： 多功能 單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲器和 I/O 口都集成在一塊芯片上，使得單片機(jī)可以實現(xiàn)更多的功能。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng) 的軟件及外部設(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)微型計算機(jī)簡 稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。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)，使數(shù)字鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個 領(lǐng)域。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。 數(shù)字電子鐘的意義 數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對 .時 ,分 ,秒 .數(shù)字顯示的計時裝置 ,廣泛用于個人家庭 ,車站 , 碼頭辦公室等公共場所 ,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?,由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用 ,使得數(shù)字鐘的精度 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表 , 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴(kuò)展了鐘表原先的報時功能。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。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。 關(guān)鍵字：數(shù)字電子鐘 單片機(jī) 2 目 錄 第一章 緒論 數(shù)字電子鐘的 背 景 …………………………………………………………………… 4 數(shù)字電子鐘的 意義 ?????????????????????????? 4 數(shù)字 電子 鐘的應(yīng)用 ?????????????????????????? 4 第 二章 整體設(shè)計方案 單片機(jī)的選擇 ????????????????????????????? 6 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) ?????????????????????????? ? 8 第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計 最小系統(tǒng)設(shè)計 ????????????????????????????? 12 LED 顯示電路 ????????????????????????????? 15 第四章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖 ?????????????????????????? 18 數(shù)字電子鐘的原理圖 ?????????????????????????? 21 主程序 ???????????????????????????????? 22 時鐘設(shè)置 子程序 ???????????????????????????? 21 定時器中斷子程序 ??????????????????????????? 21 LED 顯示子程序 ???????????????????????????? 22 按鍵控制子程序 ???????????????????????????? 24 第五章 系統(tǒng)仿真 PROTUES 軟件介紹 ??????????????????????????? 31 電子鐘系統(tǒng) PROTUES 仿真 ????????????????? ??????? 31 第六章 調(diào)試與功能說明 系統(tǒng)性能測試與功能說明 ???????????????????????? 32 系統(tǒng)時鐘誤差分析 ??????????????????????????? 32 硬盤調(diào)試 ??????????????????????????????? 32 軟件調(diào)試問題及解 決 ?????????????????????????? 32 3 結(jié) 束語 ………………………………………………………………………………………… .34 參考文獻(xiàn) ……………………………………… ……………………………………………… 35 致謝 …………………………………………………………………………………………… ..36 4 第一章 緒論 數(shù)字電子鐘的背景 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。在此次設(shè)計中，電路具有顯示時間的其本功能，還可以實現(xiàn)對時間的調(diào)整。數(shù)字鐘的精度、 穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式機(jī)械鐘。而機(jī)械式的依賴于晶體震蕩器，可能會導(dǎo)致誤差。對于那些 對時間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來說，時間的不準(zhǔn)確會帶來非常大的麻煩，所以以數(shù)碼 管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。 1 基于單片機(jī)的 電子時鐘設(shè)計 摘 要 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會 的 各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn) 品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 現(xiàn)代生活的人們越來越重視起了時間觀念，可以說是時間和金錢劃上了等號。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀 數(shù)快、時間準(zhǔn)確顯示到 秒。 數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。在這次設(shè)計中，我們采用 LED 數(shù)碼管顯示時、分、秒，以 24 小時計時方式，根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進(jìn)行顯示，用 12MHz 的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定 時器計數(shù)。數(shù)字 鐘是其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費的喜愛 ， 因此得到了廣泛的使用。 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。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實現(xiàn)了。 單片機(jī)模塊中最常見的是數(shù) 字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。諸如定時自動報警、 按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。 數(shù)字電子鐘的應(yīng)用 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。 5 第二章 整體設(shè)計方案 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)微型計算機(jī)是微型計算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。 單片機(jī)經(jīng)過 3代的發(fā)展， 正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強 I/O 功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。比如 A/D、 PWM、 PCA（可編程計數(shù)器陣列）、 WDT（監(jiān)視定時器 看家狗）、高速 I/O 口及計數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。例如，有的芯片以 51 內(nèi)核為核心，集成了 USB 控制器、 SMART CARD 接口、 MP3 解碼器、 CAN或者 I*I*C 總線控制器等， LED、 LCD 或 VFD 顯示驅(qū)動器也開始集成在 8 位單片機(jī)中。 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用高級語言（如 C 語言）來開發(fā)單片機(jī)的程序。 低電壓和低功耗 單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。這些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時間。目前世界各大公司為了提高競爭力，在提高單片機(jī)性能的同時，十分注意降低其產(chǎn)品的價格。 （ 1）家用電器領(lǐng)域 用單片機(jī)控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路，使家用電器（如洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機(jī)等）功能更完善，更加智能化和易于使用。 （ 3）商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部分 與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似，但更加注重設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。與通用計算機(jī)相比，這些系統(tǒng)由于比較封閉，可以更有效地防止病毒和電磁干擾等，可靠性更高。 （ 5）智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測 量系統(tǒng)，使得測量系統(tǒng)具有存儲、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。它將傳感器變換后的物理量作進(jìn)一步的變化和處理，使其成為數(shù)字信號，可以遠(yuǎn)距離傳輸并與計算機(jī)接口。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實時性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高，因此采用單片機(jī)系統(tǒng)更加重要。 95年出現(xiàn)在 中國市場。 89C2051 共有 20 條引腳，詳見圖 ， 2051 繼承了 8031 最重要引腳： P1 口共 8 腳，準(zhǔn)雙向端口。 在引腳的驅(qū)動能力上面， 89C2051 具有很強的下拉能力， P1,P3 口的下拉能力均可達(dá)到 20mA.相比之下， 89C51/87C51 的端口下拉能力每腳最大為 15mA。 89C2051 驅(qū)動能力的增強，使得它可以直接驅(qū)動 LED數(shù)碼管。 對于一些不大復(fù)雜的控制電路我們就可以增加少量元件來實現(xiàn)，例如，對溫度的控制 ，過壓的控制等。其中， R 用于測量門限的調(diào)節(jié)， IN 端接輸入模擬信號。 89C2051 工作于 12Hz時，動態(tài)電流為 ，空閑態(tài)為 1mA,掉電態(tài)僅為 20nA。 3 存儲器 89C2051 片內(nèi)含有 2k 字節(jié)的 Flash 程序存儲器， 128 字節(jié)的片內(nèi) RAM,與 80C31 內(nèi)部完全類似。相比之下，一般 8031 對最低工作時鐘限制為 ，因為其內(nèi)部的 RAM 是動態(tài)刷新的。 4