【正文】 ........................................ 32 編寫源程序 ................................................................................................................................. 32 匯編和調(diào)試 ................................................................................................................................. 33 第八章 硬件調(diào)試 ...................................................................................................... 33 硬件調(diào)試方法 ........................................................................................................... 33 常見的硬件故障 ......................................................................................................................... 34 調(diào)試方法 ..................................................................................................................................... 35 第九章 軟件調(diào)試 ...................................................................................................... 36 軟件調(diào)試方法 ............................................................................................................ 36 結(jié) 論 ......................................................................................................................... 38 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 4 第一章 前言 單片機(jī)也稱為芯片（ CPU），通俗上講，單片機(jī)相當(dāng)于電腦里面的CPU。單片機(jī)和這些電腦芯片一樣都可以叫做 CPU。 設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘的最終目的是能把它應(yīng)用到實(shí)際中去。由于它的應(yīng)用領(lǐng)域廣，技術(shù)要求各不相同，因此應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是多樣化的，但總設(shè)計(jì)方法和研制步驟相同。 另一方面通過本論文可以了解電子時(shí)鐘的時(shí)鐘走時(shí)、顯示等的工作方式以及時(shí)鐘的控制編程方法。 用 LED 顯示器代替 指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)、分 顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對，片選的靈活性好。 時(shí)鐘控制就是利用鍵盤輸入一個(gè)時(shí)設(shè)定的時(shí)間值，再經(jīng)過程序中的比較判斷程序來控制時(shí)鐘走。再參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的資料，提出合理可行的技術(shù)指標(biāo)，以達(dá)到最高的性價(jià)比。同時(shí)還應(yīng)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的要求考慮所選的單片機(jī)應(yīng)具有很高的性價(jià)比。采用性能優(yōu)良的單片機(jī)開發(fā)工具也很能加快系統(tǒng)的研制過程。為了降低成本、簡化硬件結(jié)構(gòu)，某些 功能可由軟件來完成?？傊?，硬件、軟件兩者是相輔相成的，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來合理選擇。 方案一：本方案采用 Dallas 公司的專用時(shí)鐘芯片 D S12887A。 方案二：采用 AT89S51 單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。但 由于每次執(zhí)行程序時(shí)，定時(shí)器都必須重新賦值，所以時(shí)鐘精度不高。 基于硬件電路的考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二來實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘的功能。 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 9 方案一： 采用數(shù)碼管顯示。 方案二： 采用液晶顯示。由于本題顯示信息比較簡單，采用液晶顯示界面不清晰，操作不方便。 數(shù)碼管顯示方案 方案一：靜態(tài)顯示 。該方案占用接口資源多，顯示亮度由保證，但硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢，實(shí)用于并行接口資源較少以及對顯示沒有要 求的場合 方案二：動態(tài)顯示。 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 10 鍵盤控制方案選擇 鍵盤分為獨(dú)立式鍵盤和行列式鍵盤，我們根據(jù)需要其實(shí)用依據(jù)來選擇 。 方案二； 行列式鍵盤每條行線與列線在交接處不直接相通，而是通過一個(gè)按鍵用以連接，當(dāng)按鍵較多時(shí)可采用行列式鍵盤以節(jié)省 I/O接口。 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)說明 電路的核心采用 AT89S51 單片機(jī)。顯示格式：時(shí)間按時(shí)分 排列，例如： 08 點(diǎn) 25 分顯示為。按鍵 按一次表示待調(diào)整，按鍵 每按一次 按鍵調(diào)整值加一。即 可進(jìn)行時(shí)間設(shè)定，在新的時(shí)間點(diǎn)上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)時(shí)間設(shè)置功能。 對于電路芯片的選擇原則應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)對它的速度、精度、價(jià)格的要求而確定。 ： MCS51 系統(tǒng)有充足的存儲空間，包括64KB 程序存儲器 和 64KB 的數(shù)據(jù)存儲器，在應(yīng)用系統(tǒng)中一般不需要這么大的容量。 ： MCS51 系統(tǒng)單片機(jī)擴(kuò)展功能比較強(qiáng)，但擴(kuò)展總線負(fù)載能力有限。此情況下必須在部線上加驅(qū)動器。在這種情況下，應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)就應(yīng)該包括與此有關(guān)的外圍電路。 ：課題設(shè)計(jì)的可靠性是一項(xiàng)最重要最基本的技術(shù)指標(biāo)，這是硬件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)指標(biāo)。規(guī)定的條件包括環(huán)境條件（如溫度、濕度、振動等）、供電條件等。規(guī)定的功能隨單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)不同而不同。 AT89S51 單片機(jī)的簡介 AT89S51 的結(jié)構(gòu)組成 AT89S52 是單片機(jī)中的典型產(chǎn)品， AT89S52 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器 、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，如圖 所示。 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) AT89S51 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： AT89S51 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。 中斷系統(tǒng) AT89S51 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 AT89S51 單片機(jī)為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu) , 如圖 所 圖 AT89S52引腳分配圖 AT89S521 單片機(jī)的電源線有以下兩種： （ 1） VCC： +5V 電源線。 AT89S51 單片機(jī)的外接晶體引腳有以下兩種 : 2122232425262728PSEN29ALE303233343536373839123456781011121314151617RST9GND20EA31VCC40X119X218U3AT89S51 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 18 （ 1） XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。 （ 2） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。外接晶體引腳。 (2） ALE: 地址鎖存允許 /編程線。 (4） EA/Vpp：片外 ROM 允許訪問端 /編程電源端。 復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)重新開始工作。復(fù)位后， PC 程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為 0000H，片內(nèi) RAM 中內(nèi)容不變。 圖 53手動復(fù)位電路 鍵盤接口工作原理 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用鍵盤作為輸入設(shè)備，通過它將數(shù)據(jù)、內(nèi)存地址、命令及指令等輸入到系統(tǒng)中，來實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)通信。 開關(guān)的去除抖動功能 目前 ,AT89S51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)上的按鍵常采用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵 ,它在斷開、閉合時(shí)輸入電壓波形如圖 54 所示 .可以看出機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開瞬間均有抖動過程 ,時(shí)間長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān) ,一般為 5～ 10ms。例如，一次按鍵產(chǎn)生的正確開關(guān)狀態(tài)，由于鍵的抖動， CPU 多次采集到底電平信號，會被誤認(rèn)為按鍵被多次按下，就會多次進(jìn)行鍵輸入操作，這是不允許的。 圖 54 按鍵過程 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 21 鍵盤的接口電路 獨(dú)立式鍵盤的接口電路：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，有時(shí)只需要幾個(gè)簡單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息。如圖 55 所示，每個(gè)獨(dú)立按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 接口線，每根 I/O 接口線的工作狀態(tài)不會影響到其他 I/O 接口線。故只在按鍵數(shù)量不多時(shí)采用這種按鍵電路。上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)， I/O 接口線有確定的高電平。本設(shè)計(jì)中采用獨(dú)立式按鍵接口電路。 用做時(shí)間的待調(diào)整按鍵， 用做時(shí)間的依次加一， 用做時(shí)間的依次減一， 用做啟動定時(shí)按鍵。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常采用七段 LED 數(shù)碼管作為顯示器，這重顯示器具有耗電低、 配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐轉(zhuǎn)動、價(jià)格低廉且壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 LED 數(shù)碼管顯示器的分類 LED 數(shù)碼管顯示器可以分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。 (2)共陽極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陽極接在一起，稱為共陽極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入低平有效，當(dāng)某段輸入低電平該段便發(fā)光， 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 23