【正文】 ...................................13 整體系統(tǒng) ..........................................................................................................14 硬件選擇 ..................................................................................................................14第 4章 電子鬧鐘的軟件設計 ...................................................................................16 子程序及其功能簡介 ..............................................................................................16 程序設計 ..................................................................................................................16 調試軟件及其環(huán)境 ..................................................................................................17 Keil 單片機模擬仿真調試軟件的安裝和啟動 .............................................18 工程的建立 ......................................................................................................20 源文件的輸入 ..................................................................................................22結 論 ..................................................................................................................................24參考文獻 .............................................................................................................................25致 謝 ..................................................................................................................................26附 錄 1 程序設計 .......................................................................................................27附 錄 2 外文文獻及翻譯 .........................................................................................34第 1 章 緒 論 單片機簡介單片機的全稱是單片微型計算機（Single Chip Microputer） 。 選用單片機最小系統(tǒng)應用程序,添加比較程序、時間調整程序及蜂鳴程序，通過時間比較程序觸發(fā)蜂鳴，實現(xiàn)鬧鐘功能，完成設計所需求的軟件環(huán)境。軟件方面采用匯編語言編程。通過 LED 能夠比較準確顯示時、分。 本文設計以 AT89S51 芯片為核心，輔以必要的外圍電路，設計了一個結構簡單，功能齊全的電子時鐘，它由 5V 直流電源供電。摘 要單片機自 20 世紀 70 年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關注，應用很廣、發(fā)展很快。而 51 單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。在硬件方面，除了 CPU 外，使用六個七段LED 數(shù)碼管來進行顯示，LED 采用的是動態(tài)掃描顯示，使用 74LS14 芯片進行驅動。兩個簡單的按鍵實現(xiàn)對時間的調整。整個電子鐘系統(tǒng)能完成時間的顯示、調時、定時鬧鐘和復位等功能。介紹并使用Keil 單片機模擬調試軟件，測試程序的可行性。為了使用方便，它把組成計算機的主要功能部件：中央處理器（CPU） 、數(shù)據(jù)存儲器（RAM） 、程序存儲器（ROM 、EPROM 、E 2PROM 或 FLASH） 、定時/計數(shù)器和各種輸入/ 輸出接口電路等都集成在一塊半導體芯片上，構成了一個完整的計算機系統(tǒng)。MCS51 系列 [1]單片機是美國 Intel 公司于 1980 年推出的一種 8 位單片機系列。這 3 種產品之間的區(qū)別只是在片內程序存儲器方面。由于 8051 的編程需要制造商的支持，而 8751 的價格昂貴，因此 8031獲得了更為廣泛的使用。Intel 公司把這種單片機的內核，即 8051 內核，以出售或互換專利的方式授權給一些公司，如 Atmel、Philips 、ADI 等。本文應用電路中采用了 Atmel 公司的 AT89S51 芯片，它與 MCS51 單片機指令兼容，同時它的內部包含用作程序存儲器 4KB 的基于 FLASH 技術的只讀存儲器。 電子鬧鐘的重要意義20 世紀末，電子技術獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產品性能進一步提高，產品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。忘記了要做的事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。例如，許多火災都是由于人們一時忘記了關閉煤氣或是忘記充電時間。注射后，一般等待 5 分鐘，一旦超時，所作的皮試試驗就會無效。所以，要制作一個定時系統(tǒng)。 鐘表的數(shù)字化給人們生產生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應用，有著非?，F(xiàn)實的意義。第 2 章 AT89S51 單片機的硬件系統(tǒng) AT89S51 單片機的特性Atmel 公司的 AT89S51 芯片具有以下特性：(1) 指令集和芯片引腳與 Intel 公司的 8051 兼容；(2) 4KB 片內在系統(tǒng)可編程 Flash 程序存儲器；(3) 時鐘頻率為 0～33MHz ；(4) 128 字節(jié)片內隨機讀寫存儲器（RAM）；(5) 32 個可編程輸入 /輸出引腳；(6) 2 個 16 位定時/計數(shù)器；(7) 6 個中斷源， 2 級優(yōu)先級；(8) 全雙工串行通信接口；(9) 監(jiān)視定時器；(10) 2 個數(shù)據(jù)指針。最適合學校實驗室使用的是 PDIP40 封裝形式，它的外形如圖 所示。 存儲空間AT89S51 單片機 [3]的程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間是分離的，每種存儲空間的尋址范圍都是 64KB。存儲空間的映射圖如圖 所示。由于對外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器的訪問都是通過 P0 口和 P2 口實現(xiàn)，為了區(qū)分它們，外部程序存儲器由引腳 （引腳 29）的輸出信號控制；外部數(shù)據(jù)存儲器的寫或讀操作分別由PSEN引腳 （ ，引腳 16）和引腳 （ ，引腳 17）輸出信號控制。AT89S51 單片機內部具有的 4KB 程序存儲器被映射到程序存儲空間的 0000H～0FFFH 區(qū)間，如圖 所示。當引腳 為高電平，內EAEA部程序存儲器被映射到這部分程序存儲空間；當引腳 為低電平，外部程序存儲器E被映射到這部分程序存儲空間。目前 Atmel 公司生產的 8051 兼容芯片具有多種容量的內部程序存儲器的型號，例如 AT89S52 單片機具有 8KB 內部程序存儲器；T89C51RD2 單片機具有 64KB 內部程序存儲器。 數(shù)據(jù)存儲空間如圖 所示，數(shù)據(jù)存儲空間 [5]也可以被映射為內部數(shù)據(jù)存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器。AT89S51 的內部數(shù)據(jù)存儲器有 256 字節(jié)，它們被分為兩部分：高 128 字節(jié)和低128 字節(jié)。這一部分存儲容量不是很大，但有很大的作用。}}}}位尋址空間4 組工作寄存器0 0 H0 8 H1 0 H1 8 H2 0 H0 7 H0 F H1 7 H2 F H1 F H7 F H1 10 11 00 0通過程序狀態(tài)字 （ P S W ） 中的位 R S 1 和 R S 0進行選擇通用數(shù)據(jù)存儲器3 0 H圖 內部數(shù)據(jù)存儲器在內部數(shù)據(jù)存儲器低 128 字節(jié)中，地址從 00H～1FH 的最低 32 個字節(jié)組成 4 組工作寄存器，每組有 8 個工作寄存器。在一個具體時刻，CPU 只能使用其中的一組工作寄存器。程序狀態(tài)字寄存器中的數(shù)據(jù)可以通過編程來改變，這種功能為保護工作寄存器的內容提供了很大的方便 [6]。工作寄存器在內部數(shù)據(jù)存儲器中的地址映射如表 所示。字節(jié)地址與位地址的對應關系如表 所示。內部數(shù)據(jù)存儲器的高 128 字節(jié)被稱為特殊功能寄存器（SFR）區(qū)。程序存儲器M C S 5 1 核特殊功能寄存器并行和串行接口定時 / 計數(shù)器中斷管理監(jiān)視定時器等其 他外圍器件圖 特殊功能寄存器（SFR）工作框圖表 AT89S51 單片機特殊功能存儲器地址映射表F8H FFHF0H B F7HE8H EFHE0H ACC E7HD8H DFHD0H PSW D7HC8H CFHC0H C7HB8H IP BFHB0H P3 B7HA8H IE AFHA0H P2 AUXR1 WDERST A7H98H SCON SBUF 9FH90H P1 97H88H TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 AUXR 8FH80H P0 SP DP0L DP0H DP1L DP1H PCON 87HCPU 通過向相應的特殊功能存儲器寫入數(shù)據(jù)實現(xiàn)控制對應的在片外圍器件的工作，從相應的特殊功能存儲器讀出數(shù)據(jù)實現(xiàn)讀取對應的在片外圍器件 [7]的工作結果。在表 中，對于沒有定義的存儲單元用戶不能使用。對于字節(jié)地址低位為 8H 或者 FH 的特殊功能存儲器，既可以進行字節(jié)操作，也可以進行位操作。采用位操作可以直接控制程序狀態(tài)字寄存器中的第 3 位（RS0）或第 4 位（RS1 ）數(shù)據(jù)而不影響其他位的數(shù)據(jù)。片外數(shù)據(jù)存儲空間 [8]可以被映射為數(shù)據(jù)存儲器、擴展的輸入/輸出接口、模擬/ 數(shù)字轉換器和數(shù)字/模擬轉換器等。所有外圍器件的地址都占用數(shù)據(jù)存儲空間的地址資源，因此 CPU 與片外外圍器件進行數(shù)據(jù)交換時可以使用與訪問外部數(shù)據(jù)存儲器相同的指令。 單片機最小應用系統(tǒng)電路單片機的最小應用系統(tǒng)電路指的是它可以正常工作的最簡單電路組成。 供電電路引腳 VCC（引腳 40）接+5V 電源，引腳 GND（引腳 20）接地線。 程序存儲器選擇電路如前所述，Atmel 公司生產的 8051 兼容芯片具有多種容量的內部程序存儲器的型號，因此在使用中不需要再擴展外部程序存儲器，這樣在單片機應用電路中引腳（引腳 31）可以總是接高電平。單片機內部有一個可以構成振蕩器的放大電路。圖 所示的時鐘電路由晶體CRY 和電容 C2 與 C3 組成。時鐘電路采用晶體的目的是提高時鐘頻率的穩(wěn)定性。通常為了保證應用系統(tǒng)可靠地復位，復位電路應使引腳 RST保持 10ms 以上的高電平。當引腳RST 從高電平變?yōu)榈碗娖綍r，單片機退出復位狀態(tài)，從程序空間的 0000H 地址開始執(zhí)行用戶程序。當系統(tǒng)加電時，由于 C1 兩端的電壓不能突變，因此引腳 RST 為高電平，單片機進入復位狀態(tài)。合理地選擇 C1 和R1 的取值，系統(tǒng)就能可靠地復位。完成復位后，單片機不僅從程序空間的 0000H 地址開始執(zhí)行用戶程序，而且還影響一些特殊功能存儲器的初始狀態(tài)。DPTR 稱為數(shù)據(jù)指針，它由兩個特殊功能寄存器 DP0H 和 DP0L 組成。第 3 章 電子鬧鐘的硬件設計 系統(tǒng)要求本課題設計的電子鬧鐘系統(tǒng)要求為：(1) 能隨意設定走時起始時間；(2) 能設定鬧鈴時間；(3) 能指示秒節(jié)奏，即秒指示；(4) 12 小時/24 小時兩種制式可選；(5) 采用交直流供電電源；(7) 具有走時誤差修正能力；(7) 具有溫度顯示的功能；(8) 停電時單片機由電池供電，計時不會停止。 系統(tǒng)設計 控制器控制器是電子鬧鐘設計的核心部分，按設計要求產生相應的控制邏輯，以控制其他各部分的工作。控制器主要功能如下：從內存中取出一條指令，并指出下一條指令在內存中位置對指令進行譯碼或測試，并產生相應的操作控制信號，以便啟動規(guī)定的動作；指揮并控制 CPU、內存和輸入/輸出設備之間數(shù)據(jù)流動的方向。在中央處理器 CPU 中，累加器 (ACCUMULATO