【正文】 microcontroller. Monolithic singlechip is the set of CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of interface integrated microcontrollers. Its small size, low cost, high performance, which are widely used in smart industries, and industrial automation. And 51 Series SCM is the most typical and the most represe ntative one. The graduation design Through the study, and thereby achieve the study, design, development hardware and software capabilities. Based on a microcontroller based on the will to achieve calendar of a multifunctional electronic clock design,Thereby achieve studying and understanding the relevant directives MCU in all aspects of the application. By main control AT89C5 keystroke circuit and restore circuit ponented, to achieve clock calendar display function can be carried out, hours seconds of the show and realtime temperature display. Keywords : Monolithic singlechip,lunar calendar demand, perpetual calendars 引言 隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)的個人領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。 而 電子萬年歷作為電子類小設(shè)計不僅是市場上的寵兒，也是是單片機(jī)實驗中一個很常用的題目。而且在操作的設(shè)計上要力求簡潔，功能上盡量齊全，顯示界面也要出色。 LED 數(shù)字顯示的日歷鐘顯示清晰直觀、走時準(zhǔn)確、可以進(jìn)行夜視，并且還可以擴(kuò)展出多種功能。 I 第一章 緒論 立題背景 在當(dāng)代繁忙的工作與生活中，時間與我們每一個人都有非常密切的關(guān)系，每個人都受到時間的影響。鐘表的發(fā)展是非常迅速的，從剛開始的機(jī)械式鐘表到現(xiàn)在普遍用到的數(shù)字式鐘表，即使現(xiàn)在鐘表千奇百怪，但是它們都只是完成一種功能 ——計時功能，只是工作原理不同而已，在人們的使用過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)了鐘表的功能太單一，沒有更大程度上的滿足人們的需求。在此設(shè)計中所設(shè)計的鐘表不但具有普通鐘表的功能，它還能實現(xiàn)額 外的功能：世界時、農(nóng)歷顯示。發(fā)展到現(xiàn)在人們廣泛使用的 電子 萬年歷。 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，但是所有這些，都是以鐘表 電子 化為基礎(chǔ)的。它可以對年、月、日、時、分、秒進(jìn)行計時，對于電子萬年歷采用直觀的數(shù)字顯示，可以同時顯示年、月、日、時、分、秒等信息，還具有時間校準(zhǔn)等功能。 本課題需要重點研究的關(guān)鍵問題、解決的思路及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 該電 子萬年歷使用 12MHZ 晶振與單片機(jī) 8052 相連接，通過軟件編程的方法實現(xiàn)了以24 小時為一個周期，同時顯示小時、分鐘和秒的要求。同時通過端口讀入當(dāng)前外部控制狀態(tài)來改變程序的不同狀態(tài)，實現(xiàn)不同功能。若用數(shù)字電路完成，所設(shè)計的電路相當(dāng)復(fù)雜，大概需要十幾片數(shù)字集成塊，其功能也主要依賴于 II 數(shù)字電路的各功能模塊的組合來實現(xiàn)，焊接的過程比較復(fù)雜，成本 也非常高。所以在該設(shè)計與制作中我選用了單片機(jī) 8051，它是低功耗、高性能的 CMOS 型 8 位單片機(jī)。 第二章 單片機(jī) 單片機(jī)簡介 單片機(jī)原理 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把 具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU隨機(jī)存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。 “創(chuàng)新模式 ”獲得成功，奠定了 SCM 與通用計算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。 2) MCU 即微控制器（ Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。從這一角度來看， Intel 逐漸淡出 MCU的發(fā)展也有其客觀因素。 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 定時 /計數(shù)器 定時 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu) 定時 /計數(shù)器的實質(zhì)是加 1 計數(shù)器（ 16 位），由高 8 位和低 8 位兩個寄存器組成。 組成圖如下圖 () 圖（ ） 定時 /計數(shù)器的工作原理 加 1 計數(shù)器輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源 ,一個是由系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12 分頻后送來；一個是 T0 或 T1 引腳輸入的外 部脈沖源。如果定時 /計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿。 TMOD 用于設(shè)置其工作方式； TCON 用于控制其啟動和中斷申請。其格式如下 表 ()： 表 () GATE：門控位。即此時定時器的啟動條件，加上了或引腳為高電平這一條件。 ＝ 0 為定時模式 ； =1 為計數(shù)模式。定時 /計數(shù)器有四種工作方式，由 M1M0 進(jìn)行設(shè)置。 TCON 的高 4 位用于控制定時 /計數(shù)器的啟動和中斷申請。 T1 計數(shù)溢出時由硬件自動置TF1 為 1。 T1 工作時， CPU 可隨時C/T C/T C/T V 查詢 TF1 的狀態(tài)。 TF1 也可以用軟件置 1 或清 0，同硬件置 1 或清 0 的效果一樣。 TR1 置 1 時， T1 開始工作； TR1 置 0時， T1 停止工作。所以，用軟件可控制定時 /計數(shù)器的啟動與停止。 ? TR0（ ）： T0 運(yùn)行控制位，其功能與 TR1 類同 。 原理圖如下圖 (): 圖 () 計數(shù)個數(shù)與計數(shù)初值的關(guān)系為： 定時時間 =（ 216T0 初值 ） 時鐘周期 12 定時器的初始化過程 (1)根據(jù)要求選擇方式，確定方式控制字，寫入方式控制寄存器 TMOD。 (3)根據(jù)需要開放定時 /計數(shù)器中斷。 (5)等待定時 /計數(shù)時間到，則執(zhí)行中斷服務(wù)程序；如果查詢處理則編寫查詢程序，判斷溢出標(biāo)志，溢出標(biāo)志等于 1，則進(jìn)行相應(yīng)處理?！?110T 0 引 腳I N T 0 引 腳10機(jī) 器 周 期T H 0 T L 08 位 8 位溢 出T C O NT M O DD 0D 7D 7D 0申 請中 斷 VI 中斷系統(tǒng) 中斷概述 中斷是指計算機(jī)在執(zhí)行某一程序的過程中 , 由于計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、 外的某種原因 , 而必須中止原程序的執(zhí)行 , 轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序 , 待處理結(jié)束之后 , 再回來繼續(xù)執(zhí)行被中止的原程序的過程。當(dāng) CPU 正在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時 , 又有中斷優(yōu)先級更高的中斷申請產(chǎn)生 , 這時 CPU 就會暫停當(dāng)前的中斷服務(wù)轉(zhuǎn)而處理高級中斷申請 , 待高級中斷處理程序完畢再返回原中斷程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行 , 這一過程稱為中斷嵌套。當(dāng)計數(shù)器發(fā)生計數(shù)溢出時，表明設(shè)定的定時時間到或計數(shù)值滿，這時可以向 CPU 申請中斷。 80C51 有二個 定時 中斷源，即： (1) TF0()— T0 溢出中斷 (2) TF1()— T1 溢出中斷 中斷響應(yīng)的過程 (1) 在每條指令結(jié)束后 , 系統(tǒng)都自動檢測中斷請求信號 , 如果有中斷請求，且 CPU 處于開中斷狀態(tài)下 , 則響應(yīng)中斷。保護(hù)現(xiàn)場一般是用堆棧指令將原程序中用到的寄存器推入堆棧。 (4) 恢復(fù)現(xiàn)場 , 用堆棧指令將 保護(hù)在堆棧中的數(shù)據(jù)彈出來 , 在恢復(fù)現(xiàn)場前要關(guān)中斷 , 以防止現(xiàn)場被破壞。 (5) 返回 , 此時 CPU將推入到堆棧的斷點地址彈回到程序計數(shù)器 , 從而使 CPU繼續(xù)執(zhí) VII 行剛才被中斷的程序。 其基本特征是發(fā)送與接收時鐘始終保持嚴(yán) 格同步。其基本特征是每個字符必須用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志 , 它是以字符為單位一個個地發(fā)送和接收的。 2247。 串行口控制寄存器 SCON SCON 用于控制和監(jiān)視串行口的工作狀態(tài) , 其各位定義如圖 所示。其中 fOSC 是振蕩器頻率 , UART 為通用異步接收和發(fā)送器的英文縮寫。 在模式 2 和 3 中 , 若 SM2 = 1, 且接收到的第 9 位數(shù)據(jù)（ RB8）是 0, 則接收中斷標(biāo)志（ RI）不會被激活。 在模式 0 中 , SM2 必須是 0 串行口操作模式選擇 表 （ ） 表（ ） 80C51 串行口的工作方式 方式 1 方式 1 是 10 位數(shù)據(jù)的異步通信口。其中 1 位起始位， 8 位數(shù)據(jù)位， 1 位停止位 。 停止位數(shù) 據(jù) 位 8 位起始位L S B M S B空閑空閑D 0D 71 幀 共 1 0 位 IX 圖（ ） 用軟件置 REN 為 1 時，接收器以所選擇波特率的 16 倍速率采樣 RXD 引腳電平，檢測到 RXD 引腳輸入電平發(fā)生負(fù)跳變時，則說明起始位有效，將其移入輸入移位寄存器，并開始接收這一幀信息的其余位。當(dāng) RI=0，且 SM2=0（或接收到的停止位為 1）時，將接收到的 9 位數(shù)據(jù)的前 8位數(shù)據(jù)裝入接收 SBUF，第 9 位（停止位）進(jìn)入 RB8，并置 RI=1，向 CPU 請求中斷。 按鍵的連線引到行線、列線的交叉點出，行線、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到 +5V 電平上。如果列線電平為低，則行線電平為低；如果列線電平為高，則行線電平也為高。 由于矩陣式鍵盤中行線、列線為多鍵公用，各按鍵均影 響該鍵所在行和列的電平，因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行線、列線信號配合起來 并作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。 用掃描法識別按鍵狀態(tài)時分兩步進(jìn)行： 1) 識別按鍵有無按下。若有，則說明有鍵按下；若無，則說明武鍵按下。 X 2) 采用掃描法識別具體的按鍵。如果行電平由高電平變成低電平，則可確定此行和此列交叉點處的按鍵被按下。 2) 同第 1)步完全相反，將行線編程為輸出線，并使輸出線的輸出全為零電平，則行線中電平由高到低所在行為按鍵所在行。體現(xiàn)在鍵盤工作方式上就是編程掃描、定時掃描和中斷掃描三種工作方式。體現(xiàn)在鍵盤識別方法上就是掃描法和線反轉(zhuǎn)法。 同獨(dú)立式按鍵的接口一樣，一般可用下列方法組成矩陣式鍵盤接口。 2) 用并行接口芯片擴(kuò)展 I/O 口線。 還可用 8051 的串行端口 RXD和 TXD線擴(kuò)展矩陣式鍵盤的掃描線或用譯碼器擴(kuò)展掃描線。這樣一來，就沒有必要每一位數(shù)碼管配一個鎖存器，從而大大地簡化了硬件電路。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。 LED 顯示器的接法 接法如下圖 （ ） XII 圖（ ） 第三章 Keil C 軟件使用 1) 建立一個新工程 單擊 Project 菜單，在彈出的下拉菜單中選中 New Project 選項 3) 然后選擇你要保存的路徑 ,輸入工程文件的名字 ,比如保存到 C51 目錄里 ,工程文件的名字為 C51,然后點擊保存 . 3) 這時會彈出一個對話框 ,要求你選擇單片機(jī)的型號 ,你可以根據(jù)你使用的單片 機(jī)來選擇 ,keil c51 幾乎支持所有的 51 核的單片機(jī) ,我這里還是以大家用的比較多 的Atmel 的 89C51來說明 ,如下圖所示 ,選擇 89C51之后 ,右邊欄是對這個單片機(jī) 的基本的說明 ,然后點擊確定 . XIII 4) 完成上一步驟后，屏幕如下圖所示 到現(xiàn)在為止，我們還沒有編寫一句程序，下面開始編寫我們的第一個程序