【正文】 機(jī)的主要特點(diǎn)AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存 儲 器 （FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單 片 機(jī) 。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡版本。 主 要 特 性 ：　 　 4K 字 節(jié) 可 編 程 FLASH 存 儲 器 　 　 數(shù) 據(jù) 保 留 時(shí) 間 ： 10 年 　 　 三 級 程 序 存 儲 器 鎖 定 　 　 32 可 編 程 I/O 線 　 　 5 個(gè) 中 斷 源 　 　 低 功 耗 的 閑 置 和 掉 電 模 式 　 　 GND： 接 地 。 當(dāng) P0 口 的 管 腳 第 一 次 寫 1 時(shí) ， 被 定 義 為 高 阻 輸 入 。 在 FIASH 編 程 時(shí) ，P0 口 作 為 原 碼 輸 入 口 ， 當(dāng) FIASH 進(jìn) 行 校 驗(yàn) 時(shí) ， P0 輸 出 原 碼 ， 此 時(shí) P0 外 部必 須 被 拉 高 。 P1 口 管 腳 寫 入 1 后 ， 被 內(nèi) 部 上 拉 為 高 ， 可 用 作輸 入 ， P1 口 被 外 部 下 拉 為 低 電 平 時(shí) ， 將 輸 出 電 流 ， 這 是 由 于 內(nèi) 部 上 拉 的 緣 故 。 　 　 P2 口 ： P2 口 為 一 個(gè) 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 的 8 位 雙 向 I/O 口 ， P2 口 緩 沖 器 可接 收 ， 輸 出 4 個(gè) TTL 門 電 流 ， 當(dāng) P2 口 被 寫 “1”時(shí) ， 其 管 腳 被 內(nèi) 部 上 拉 電阻 拉 高 ， 且 作 為 輸 入 。 這 是 由 于 內(nèi) 部 上 拉 的 緣 故 。 在 給 出 地 址“1”時(shí) ， 它 利 用 內(nèi) 部 上 拉 優(yōu) 勢 ， 當(dāng) 對 外 部 八 位 地 址 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 進(jìn) 行 讀 寫 時(shí) ，P2 口 輸 出 其 特 殊 功 能 寄 存 器 的 內(nèi) 容 。 　 　 P3 口 ： P3 口 管 腳 是 8 個(gè) 帶 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 的 雙 向 I/O 口 ， 可 接 收 輸 出 4個(gè) TTL 門 電 流 。 作 為 輸 入 ， 由 于 外 部 下 拉 為 低 電 平 ， P3 口 將 輸 出 電 流 （ ILL） 這 是 由8于 上 拉 的 緣 故 。 當(dāng) 振 蕩 器 復(fù) 位 器 件 時(shí) ， 要 保 持 RST 腳 兩 個(gè) 機(jī) 器 周 期 的高 電 平 時(shí) 間 。 在 FLASH 編 程 期 間 ， 此 引 腳 用 于 輸 入 編 程 脈 沖 。 因此 它 可 用 作 對 外 部 輸 出 的 脈 沖 或 用 于 定 時(shí) 目 的 。 如 想 禁 止 ALE 的 輸 出 可 在SFR8EH 地 址 上 置 0。 另 外 ， 該 引 腳 被 略 微 拉 高 。 　 　 /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(shí) ， 這 兩 次 有 效 的/PSEN 信 號 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 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 。(2)鍵盤電路圖：圖 26 鍵 盤 電 路(3)鍵 盤 的 工 作 原 理 ：鍵盤是人與微機(jī)打交道的主要設(shè)備，按鍵的讀取容易引起誤動(dòng)作。獨(dú) 立 式 按 鍵 的 軟 件 常 采 用 查 詢 式 結(jié) 構(gòu) 。 連擊功能的實(shí)現(xiàn) ：按下某鍵時(shí)，對應(yīng)的功能鍵解釋程序得到執(zhí)行，如操作者沒有釋放按鍵，則對應(yīng)的功能會反復(fù)執(zhí)行，好象連續(xù)執(zhí)行，在這里我們采用軟件延時(shí) 250ms,當(dāng)按鍵沒釋放則執(zhí)行下一條對應(yīng)程序。 (4)鍵 盤 電 路 應(yīng) 注 意 的 問 題 ：1） 開 關(guān) 狀 態(tài) 的 可 靠 輸 入 ， 必 須 消 除 鍵 抖 動(dòng) ， 可 以 采 用 硬 件 和 軟 件 兩 種 方 法 ，硬 件 方 法 就 是 在 按 鍵 輸 入 通 道 上 貼 加 去 抖 動(dòng) 電 路 ， 軟 件 方 法 采 用 延 遲 101020MS。3） 鍵 盤 編 碼 方 法 。 顯示電路（1) LED 數(shù)碼顯示管簡介數(shù)碼管由 7 個(gè)發(fā)光二極管組成,行成一個(gè)日字形,它門可以共陰極,也可以共陽極?；镜陌雽?dǎo)體數(shù)碼管是由 7 個(gè)條狀的發(fā)光二極管（LED）排列而成的，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字0～9及少量字符的顯示。（2) 數(shù)碼管的分類： 數(shù)碼管按各發(fā)光二極管電極的連接方式分為共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管兩種。從圖中可以看出，其中 7 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字形“8” ，可以用來顯示數(shù)字，另一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。從圖中可以看出 7 段 LED 數(shù)碼管同樣由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成，其中 7 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字形“8” ，另一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。其中所有發(fā)光二極管的陰極為公共端，接 GND[6]。圖 28 共陰極 7 段 LED 引腳設(shè)置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)（3) 數(shù)碼管的顯示方式：數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類 [7]。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。122）靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝40 根 I/O 端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 個(gè)。（4）LED 數(shù)碼管的選擇：四位一體共陰數(shù)碼管。13 硬件電路元件明細(xì)表表 31 硬件電路原件編號 元件 參數(shù) 1 單片機(jī) AT89C51 1 只2 40PIC 座 1 只3 萬用板 7cm*9cm 1 片4 LED 數(shù)碼管 四位一體共陰 寸 2 只5 排阻 1K 1 只6 晶振 12M 1 只7 電容 22P 2 只8 蜂鳴器 1 個(gè)9 三極管 S8550 1 只10 電阻 2 只11 按鍵 5 個(gè)12 DC 座 1 個(gè)13 USB 電源線 1 條 1143 軟件總體設(shè)計(jì)方案 單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)，對于數(shù)字時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)和正常運(yùn)行也是非常重要的 [9]。建立正確的數(shù)學(xué)模型，繪制流程圖對軟件工程的實(shí)施會有很大幫助。 開始 定時(shí)器及中斷定時(shí)器初始化是否設(shè)定參數(shù)執(zhí)行顯示程序執(zhí)行時(shí)鐘鬧鈴設(shè)定程序N Y圖 31 主程序流程圖 按鍵處理流程圖按鍵處理時(shí)先檢測秒按鍵是否按下，如果按下，秒就加 1；如果沒有按下，就檢測分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分加 1；如果沒有就檢測時(shí)按鍵，如果按下就加 1，如果沒有，時(shí)間顯示。 定時(shí)器中斷流程圖 定時(shí)器中斷時(shí)是先檢測 1 秒是否到，1 秒如果到，秒單位就加 1；如果沒有到，就檢測 1 分鐘是否到，1 分鐘如果到，分單元就加 ，就檢測 1小時(shí)是否到，1 小時(shí)如果到，時(shí)單元就加 1，如果沒到，就顯示時(shí)間。15Y開始秒按鍵按下?分按鍵按下?時(shí)按鍵按下?秒加 1時(shí)加 1顯示時(shí)間分加 1結(jié)束NNYYNY開始1 秒時(shí)間到?60 秒時(shí)間到?60 分鐘到?秒單元加 1分單位清零，時(shí)單元加 1顯示時(shí)間秒單元清零，分單元加 1中斷返回NNYYN24 小時(shí)到?時(shí)單元清零圖 32 按鍵處理流程圖 圖 33 定時(shí)器中斷流程圖　 時(shí)間顯示流程圖 時(shí)間顯示是先秒個(gè)位計(jì)算顯示，然后是秒十位計(jì)算、依次分個(gè)位計(jì)算、分十位計(jì)算、時(shí)個(gè)位計(jì)算、時(shí)十位計(jì)算。(1)數(shù)據(jù)與代碼轉(zhuǎn)換。但 P0 口的輸出的數(shù)據(jù)是要 BCD 碼，各存儲單元存儲的是二進(jìn)制數(shù)，也就是和要顯示出的字符表達(dá)的含義是不一致的。 具體轉(zhuǎn)換過程如下：先將要顯示的數(shù)據(jù)裝入累加器 A 中，再將 A 中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成高低兩位的BCD 碼， 再放回 A 中，然后將 A 中的值輸出。 A 中 BCD 碼，高位四位代表 4 低四位代表 5 同時(shí)送給兩個(gè)譯碼器中，譯碼后 45字就在兩個(gè) LED 中顯示出來。計(jì)數(shù)17器 T0 打開后， 進(jìn)入計(jì)時(shí)，滿 100 毫秒后，重裝定時(shí)。這樣然后根據(jù)進(jìn)率， 得到時(shí)、分、秒存儲單元的值，并經(jīng)譯碼后，通過掃描程序送 LED 中顯示出來， 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)功能。 進(jìn)入中斷服務(wù)程序以后，執(zhí)行 PUSH PSW 和 PUSH A 將程序狀態(tài)寄存器 PSW 的內(nèi)容和累加器 A 中的數(shù)據(jù)保存起來，這便是所謂的保護(hù)現(xiàn)場， 以保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場時(shí)存取關(guān)鍵數(shù)據(jù)的存儲區(qū)叫做堆棧。 (3)時(shí)鐘誤差分析 開啟定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0，使之開始計(jì)時(shí)，中斷后進(jìn)入中斷程序。 這樣，可改變計(jì)數(shù)重裝值，使每次中斷定時(shí)時(shí)間為 ，加上原來的 7 條指令所用的時(shí)間，正好 10 次得 ，然后根據(jù)進(jìn)率，得到時(shí)、分的值。實(shí)現(xiàn)此控制功能用到的比較指令為 CJNE A，direct， rel，其轉(zhuǎn)移條件是累加器 A 中的值與立即數(shù)不等則轉(zhuǎn)移。在此次的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中,更進(jìn)一步地熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。在設(shè)計(jì)電路中,對單片機(jī)的編程的進(jìn)一步的熟悉與學(xué)習(xí)