【正文】 另加外部設(shè)備就能完成。由單片機(jī)設(shè)計(jì)的作息時(shí)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(jì)時(shí)的精確度可以提高到百萬(wàn)分之一秒。 本系統(tǒng)所研究的作息時(shí)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(gè)按鍵、四聯(lián)LED數(shù)碼管做顯示時(shí)間的器件，不需要外擴(kuò)展存儲(chǔ)器，就能實(shí)現(xiàn)其功能。具有相當(dāng)可靠的實(shí)用價(jià)值。其可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)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(chǔ)器；壽命：1000次寫(xiě)/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz24Hz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；128*8位內(nèi)部RAM；32可編程I/O線；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)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(shí)鐘電路；（2）．管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)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(chǔ)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(gè)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(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng)P3口寫(xiě)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(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，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(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。此時(shí)， 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(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入；XTAL2：來(lái)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(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)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(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)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(gè)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(gè)為高電平，則另一個(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(shí)不需要筆段譯碼器）以及驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路相連?？梢?jiàn)在動(dòng)態(tài)顯示方式中只要一個(gè)筆段代碼鎖存、驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)為掃描碼鎖存驅(qū)動(dòng)器，硬件開(kāi)銷較小，經(jīng)濟(jì)且容易實(shí)現(xiàn)。圖8 LED動(dòng)態(tài)掃描電路：?jiǎn)纹瑱C(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(jì)框圖本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理是利用單片機(jī)AT89S51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和計(jì)數(shù)的原理。SW1~SW3用來(lái)進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)及控制時(shí)間點(diǎn)的設(shè)定。另有鈴響信號(hào)輸出（鈴響信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴發(fā)聲）。每按動(dòng)一下SW2小時(shí)自動(dòng)加1；持續(xù)按住不放，小時(shí)將自動(dòng)連續(xù)加1。每按動(dòng)一下SW3分鐘自動(dòng)加1；持續(xù)按住不放，分鐘將自動(dòng)連續(xù)加1。當(dāng)需要設(shè)定控制時(shí)間點(diǎn)時(shí)，應(yīng)首先按按鍵控制模塊中的SW1按鈕，然后再按動(dòng)SW2和SW3，使在LED數(shù)碼管上指示時(shí)間與要求時(shí)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(duì)象切換，最后按SW2保存時(shí)間點(diǎn)；也可以用SW1取消本次設(shè)定。 電路設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方面很多，主要考慮以下幾個(gè)因素[7]：（1） 系統(tǒng)穩(wěn)定度；（2） 器件的通用性或易選購(gòu)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(jì)思想是按照?qǐng)D10進(jìn)行的，有四位LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前的小時(shí)及分鐘，通過(guò)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(lái)進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)及控制時(shí)間點(diǎn)的設(shè)定。另有鈴響信號(hào)輸出（鈴響信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲）。再在proteus環(huán)境下畫(huà)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(dòng)一下SW2，小時(shí)自動(dòng)加1；持續(xù)按動(dòng)不放，小時(shí)將自動(dòng)連續(xù)加1。每按動(dòng)一下SW3，分鐘自動(dòng)加1；持續(xù)按住SW3按鈕不放，分鐘將自動(dòng)連續(xù)加1。（2）控制時(shí)間設(shè)定： 需要設(shè)定控制時(shí)間點(diǎn)時(shí)，應(yīng)首先按SW1按鈕，然后再按動(dòng)SW2和SW3，使指示時(shí)間與要求時(shí)間一致，再按SW1按鈕進(jìn)入“控制對(duì)象”設(shè)置狀態(tài)，按SW3進(jìn)行對(duì)象切換，最后按SW2保存時(shí)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(shí)間點(diǎn)。軟件在硬件平臺(tái)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(shí)，對(duì)軟件進(jìn)行全面測(cè)試也是檢驗(yàn)錯(cuò)誤排除故障的重要手段。 設(shè)計(jì)原理對(duì)于時(shí)鐘功能，需要在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的時(shí)間的小時(shí)及分鐘，因此，可以在內(nèi)部存儲(chǔ)空間分別定義它們的顯示緩存空間，來(lái)存放小時(shí)、分鐘的BCD碼，各2個(gè)字節(jié)[6]。51單片機(jī)的2個(gè)定時(shí)器都具有16位定時(shí)器的工作模式。由于作息時(shí)間控制系統(tǒng)在計(jì)時(shí)功能時(shí)也需要用到1個(gè)定時(shí)器，因此，我們采用第一個(gè)方法，只使用1個(gè)定時(shí)器，例如使用T0。定時(shí)器的中斷處理程序?qū)S進(jìn)行減1操作，當(dāng)MS為0時(shí)，1秒到達(dá)，此時(shí)更新存放小時(shí)、分鐘的顯示緩存區(qū)。順序結(jié)構(gòu)程序是一種最簡(jiǎn)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(guò)外層循環(huán)再次進(jìn)入內(nèi)層循環(huán)時(shí)，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(shí)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(shí)參數(shù)啟動(dòng)定時(shí)器調(diào)用拆分子程序調(diào)用顯示子程序時(shí)間校對(duì)子程序控制時(shí)間設(shè)定子程序判斷定時(shí)間是否到pare子程序無(wú)條件轉(zhuǎn)移子程序取分個(gè)位指向分個(gè)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(shí)個(gè)位指向時(shí)個(gè)位顯示緩沖單元取時(shí)十位返回指向時(shí)十位顯示緩沖單元開(kāi)始子程序2（顯示）： 子程序3（控制時(shí)間設(shè)定）：送字形表首地址關(guān)顯示器器傳送分個(gè)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(duì)應(yīng)位碼顯示管開(kāi)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(shí)，SW2=0調(diào)分顯示所調(diào)時(shí)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(shí)間控制系統(tǒng)的調(diào)試 調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wú)虛焊，無(wú)短路，無(wú)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(jí)調(diào)試，根據(jù)電路功能逐級(jí)進(jìn)行：①鍵盤(pán)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(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，選用一般的Keil仿真器對(duì)匯編語(yǔ)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(gè)模塊，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)，最后完成一個(gè)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(cè)數(shù)據(jù)，逐步校正數(shù)據(jù)，使測(cè)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(gè)按鍵、四位LED數(shù)碼管做顯示時(shí)間的器件。該作息時(shí)間控制系統(tǒng)可廣泛用于學(xué)校、工廠