【正文】 。 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(gè)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。 XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 一 章 整體設(shè)計(jì)方案 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)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(jì)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(jià)格、大存儲容量、強(qiáng) 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(jì)數(shù)器陣列）、 WDT（監(jiān)視定時(shí)器 看家狗）、高速 I/O 口及計(jì)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(shí)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(shí)，十分注意降低其產(chǎn)品的價(jià)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(jì)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(jì)算機(jī)接口。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)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。因?yàn)椋? STC89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS52 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的 微型計(jì)算機(jī)的 AT89C52提供了高 性價(jià)比的解決方案。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本 。 XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 8052 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問， 而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表 。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 (ROM)： 8052有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 全雙工串行口： 8052 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 時(shí)鐘電路： 8052 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 8052單片機(jī)需外置振蕩電容。 INTEL 的 MCS52 系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 22 MCS52 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) MCS52 的引腳說明： MCS52系列單片機(jī)中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組 8位共 32 個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 圖 23 單片機(jī)的引腳圖 XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng) 8052通電，時(shí)鐘電路開始工作，在 RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 8051 的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖 4。而訪問內(nèi)部程序存儲器時(shí)， ALE 端將有一個(gè) 1/6 時(shí)鐘頻率的正脈沖信號，這個(gè)信號可 以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。 如果單片機(jī)是 EPROM，在 編程其間， 將用于輸入編程脈沖。 Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線， 8051 和 8751 單片機(jī)，內(nèi)置有 4kB 的程序存儲器，當(dāng) EA 為高電平并且程序地址小于 4kB 時(shí)， 讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過 4kB 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的 8031,EA 端必須接地。 Vcc 電源端 GND 接地端 工作電壓為 5V，另有 AT89LV51 工作電壓則是 , 引腳功能一樣。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時(shí)鐘頻率就為 6MHz。電容取 30PF 左右。AT89 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的 高增益反相放大器。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保 證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。復(fù)位后 P0－ P3 口均置 1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。 復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是按鈕復(fù)位電路。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動 8個(gè) TTL。校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。 (2) P1 端口 [－ ] P1 是一個(gè)帶有內(nèi)部 上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。 (3) P2 端口 [－ ] P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。 在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， P2 口送出高 8 位地址。 (4) P3 端口 [－ ] P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。除此之外 P3 端口還用于一些專門功能，具體請看下表。 LED 顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一，如下圖所示。分段式顯示器（ LED 數(shù)碼管）由 7條線段圍成 8 字型，每一段包含一個(gè)發(fā)光二極管。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。圖是共陽式、共陰式 LED 數(shù)碼管的原理圖和符號 . 圖 33 共陽式、共陰式 LED 數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號圖 顯示電路 顯示模塊需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間 ,即時(shí)、分、秒，因此需要 6 個(gè)數(shù)碼管，另 需兩個(gè)數(shù)碼管來顯示橫。 LED 顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。 XXXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 34 數(shù)碼管的硬件連接示意圖 數(shù)碼管使用條件： a、段