【正文】 另加外部設(shè)備就能完成。由單片機(jī)設(shè)計的作息時間控制系統(tǒng)從硬件到軟件都易于實(shí)現(xiàn)，外圍電路的晶體震蕩器可以選擇頻率為12MHZ，這樣計時的精確度可以提高到百萬分之一秒。 本系統(tǒng)所研究的作息時間控制系統(tǒng)是由MCS51系列單片機(jī)89S51做主控部件，外圍電路用12MHZ晶體震蕩器、74LS164寄存器、復(fù)位電路、三個按鍵、四聯(lián)LED數(shù)碼管做顯示時間的器件，不需要外擴(kuò)展存儲器，就能實(shí)現(xiàn)其功能。具有相當(dāng)可靠的實(shí)用價值。其可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S51是一種高效微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖1 AT89S51引腳圖（1）．主要特性：與MCS51 兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；壽命：1000次寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz24Hz；三級程序存儲器鎖定；128*8位內(nèi)部RAM；32可編程I/O線；兩個16位定時器/計數(shù)器；5個中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；（2）．管腳說明： VCC：供電電壓；GND：接地；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。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。 P1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。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。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。P3口也可作為AT89S51的一些特殊功能口，如下所示：管腳備選功能。 RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入；XTAL2：來自反向振蕩器的輸出；（3）．振蕩器特性： XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在閑置模式下，CPU停止工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止[1]。C to 70176。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng)A、B有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決定Q0的狀態(tài)。LED靜態(tài)顯示接口電路由筆段代碼鎖存器、筆段譯碼器(有軟件譯碼的LED靜態(tài)顯示驅(qū)動電路不需要筆段譯碼器)等部分組成。圖7便是一種并行共陰極LED數(shù)碼管的靜態(tài)顯示電路。動態(tài)顯示方法中各顯示筆段引腳a~dp并聯(lián)在一起，共用一個筆段代碼鎖存器（由于單片機(jī)I/O口，I/O擴(kuò)展電路，如8255等都具有輸出鎖存功能，一般不要再添加筆段代碼鎖存器）、筆段譯碼器（采用軟件譯碼時不需要筆段譯碼器）以及驅(qū)動器；為了控制LED數(shù)碼管輪流工作，各顯示位的公共端與位譯碼、鎖存、驅(qū)動電路相連?？梢娫趧討B(tài)顯示方式中只要一個筆段代碼鎖存、驅(qū)動器和一個為掃描碼鎖存驅(qū)動器，硬件開銷較小，經(jīng)濟(jì)且容易實(shí)現(xiàn)。圖8 LED動態(tài)掃描電路：單片機(jī)最小系統(tǒng)LED顯示器接口電路按鍵控制模塊 圖9 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖本系統(tǒng)設(shè)計的原理是利用單片機(jī)AT89S51的定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)的原理。SW1~SW3用來進(jìn)行時間校準(zhǔn)及控制時間點(diǎn)的設(shè)定。另有鈴響信號輸出（鈴響信號驅(qū)動蜂鳴發(fā)聲）。每按動一下SW2小時自動加1；持續(xù)按住不放，小時將自動連續(xù)加1。每按動一下SW3分鐘自動加1；持續(xù)按住不放，分鐘將自動連續(xù)加1。當(dāng)需要設(shè)定控制時間點(diǎn)時，應(yīng)首先按按鍵控制模塊中的SW1按鈕，然后再按動SW2和SW3，使在LED數(shù)碼管上指示時間與要求時間一致，再按SW1按鈕進(jìn)入“控制碼”設(shè)置狀態(tài)，按SW3進(jìn)行對象切換，最后按SW2保存時間點(diǎn)；也可以用SW1取消本次設(shè)定。 電路設(shè)計硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方面很多，主要考慮以下幾個因素[7]：（1） 系統(tǒng)穩(wěn)定度；（2） 器件的通用性或易選購性；（3） 軟件編程的易實(shí)現(xiàn)性；（4） 系統(tǒng)其它功能及性能指標(biāo)；系統(tǒng)電路設(shè)計思想是按照圖10進(jìn)行的，有四位LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前的小時及分鐘，通過外繼電器、光光電耦合器或固體繼電器還可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多路電氣設(shè)備的控制。電路采用單片機(jī)AT89S51，顯示器采用四聯(lián)共陰極LED數(shù)碼顯示器。SWSWSW3用來進(jìn)行時間校準(zhǔn)及控制時間點(diǎn)的設(shè)定。另有鈴響信號輸出（鈴響信號驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲）。再在proteus環(huán)境下畫好圖12，然后把輸出的HEX文件下載到電路的AT89S51芯片中，點(diǎn)擊運(yùn)行，即可進(jìn)行電路模擬仿真。每按動一下SW2，小時自動加1；持續(xù)按動不放，小時將自動連續(xù)加1。每按動一下SW3，分鐘自動加1；持續(xù)按住SW3按鈕不放，分鐘將自動連續(xù)加1。（2）控制時間設(shè)定： 需要設(shè)定控制時間點(diǎn)時，應(yīng)首先按SW1按鈕，然后再按動SW2和SW3，使指示時間與要求時間一致，再按SW1按鈕進(jìn)入“控制對象”設(shè)置狀態(tài)，按SW3進(jìn)行對象切換，最后按SW2保存時間點(diǎn)；也可以按SW1取消本次設(shè)定。 在正常狀態(tài)下按下SW1不放，然后再按SW3按鈕可刪除所有的控制時間點(diǎn)。軟件在硬件平臺上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。因此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂。同時，對軟件進(jìn)行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。 設(shè)計原理對于時鐘功能，需要在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的時間的小時及分鐘，因此，可以在內(nèi)部存儲空間分別定義它們的顯示緩存空間，來存放小時、分鐘的BCD碼，各2個字節(jié)[6]。51單片機(jī)的2個定時器都具有16位定時器的工作模式。由于作息時間控制系統(tǒng)在計時功能時也需要用到1個定時器，因此，我們采用第一個方法，只使用1個定時器，例如使用T0。定時器的中斷處理程序?qū)S進(jìn)行減1操作，當(dāng)MS為0時，1秒到達(dá)，此時更新存放小時、分鐘的顯示緩存區(qū)。順序結(jié)構(gòu)程序是一種最簡單程序，在順序結(jié)構(gòu)程序中指令按照先后順序一條一條的執(zhí)行[2]。循環(huán)可以有多重結(jié)構(gòu)。另外，應(yīng)該注意在每次通過外層循環(huán)再次進(jìn)入內(nèi)層循環(huán)時，初始條件必須重新設(shè)置[4]。主程序： 子程序1（拆分）：設(shè)置顯示時間初始值12：00設(shè)置堆棧區(qū)在70H~7FHT0中斷及工作方式50ms定時參數(shù)啟動定時器調(diào)用拆分子程序調(diào)用顯示子程序時間校對子程序控制時間設(shè)定子程序判斷定時間是否到pare子程序無條件轉(zhuǎn)移子程序取分個位指向分個位顯示緩沖單元114H 取分十位指向分十位顯示緩沖單元取時個位指向時個位顯示緩沖單元取時十位返回指向時十位顯示緩沖單元開始子程序2（顯示）： 子程序3（控制時間設(shè)定）：送字形表首地址關(guān)顯示器器傳送分個位字形到74L164R0加1，顯示區(qū)下一位送顯示緩沖區(qū)首地址（R0）及字位碼（R2） 修改字位碼修改后的字位碼送入A=1結(jié) 束 查字形表取待顯示字點(diǎn)亮對應(yīng)位碼顯示管開始子程序顯示CLRSW1=0清除所有數(shù)據(jù)SW3=0顯示CLRSW2=0顯示CLRSW1=0顯示06：00按SW2=0調(diào)時，SW2=0調(diào)分顯示所調(diào)時間顯示——00SW1=0SW3=0調(diào)第幾鬧鈴SW2=0保存設(shè)置返回 4 作息時間控制系統(tǒng)的調(diào)試 調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。單片機(jī)軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。電路安裝完成后，首先進(jìn)行檢查，即確認(rèn)電路無虛焊，無短路，無斷路，集成元件安裝是否正確，之后進(jìn)行電路功能模塊的分級調(diào)試，根據(jù)電路功能逐級進(jìn)行：①鍵盤功能調(diào)試；②聲音輸出功能調(diào)試；③指示燈功能調(diào)試；本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)不是很大，全部用匯編語言來編寫，選用一般的Keil仿真器對匯編語言進(jìn)行調(diào)試。采取的是自下到上的調(diào)試方法，即單獨(dú)調(diào)試好每一個模塊，然后再連接成一個完整的系統(tǒng)，最后完成一個完整的系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)做好后，進(jìn)行系統(tǒng)的完整調(diào)試。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，逐步校正數(shù)據(jù)，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確。5 總 結(jié)本系統(tǒng)主要由MCS51系列單片機(jī)AT89S51做主控部件，外圍電路用12MHZ晶體震蕩器、74LS164寄存器、復(fù)位電路、三個按鍵、四位LED數(shù)碼管做顯示時間的器件。該作息時間控制系統(tǒng)可廣泛用于學(xué)校、工廠