【正文】 introduces knowledge on 51 serial SCM,then pares some possible the same time,it also shows block diagrams,flowing process diagrams and so on. It presents the process including requirement analysis ,system design,SCM programming ,program emulation , PCB design and final welding Of the board which forms a plete procedure for product manufacture。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價格低廉等一系列優(yōu)點，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。 單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式 :一種是在通用微型計算機(jī)中廣泛采用的，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。 本文討論的單片機(jī) AT89S52 可調(diào)數(shù)字鐘系統(tǒng)設(shè)計的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的 51 系列單片機(jī)，可調(diào)數(shù)字鐘配置了外圍設(shè)備，構(gòu)成了一個可編程的計時定時系統(tǒng)，具有體積 小，可靠性高，功能強(qiáng)等特點。 20 世紀(jì) 80 年代中期以后， Intel 公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把 8051 內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家，如 ATMEL、 PHILIPS、 ANALOG、 DEVICES、 DALLAS等。這些兼容機(jī)與 8051 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用 CMOS 工藝，因而，常用 80C51 系列來稱呼所有具有 8051 指令系統(tǒng)的單片機(jī) ，它們對 8051 單片機(jī)一般都作了一些擴(kuò)充，更有特點。 MCS51 系列及 80C51 單片機(jī)有多種品種。目前使用的 MCS51 系列單片機(jī)及其兼容產(chǎn)品通常分成以下幾類：基本型、增強(qiáng)型、低功耗型、專用型、超 8位型、片內(nèi)閃爍存儲器型。早期常用的一些時間控制單元都 使用模擬電路設(shè)計制作的，其定時準(zhǔn)確性和重復(fù)基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 2 精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機(jī)性能價格比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛，大可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能。它功能強(qiáng)大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒梢詷?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。根據(jù)這種實際情況，設(shè)計了一個單片機(jī)多功 能時間系統(tǒng)，它可以避免多種控制器的混淆，利用一個控制器對多路電器進(jìn)行控制，同時又可以進(jìn)行時鐘校準(zhǔn)，可以任意設(shè)置時間。 第 2 章 MCS51 單片機(jī)的知識介紹 單片機(jī)介紹 單片機(jī)又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個邏輯功能的芯片 ,而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過 10元即可 ......用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。 單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國 50年代開發(fā)的 74系列，或者 60年代的 CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大 PCB基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 3 板！但是如果要是用美國 70年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機(jī)的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 單片機(jī)的應(yīng)用特點 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單 片機(jī)的功能越變越強(qiáng)，涉及到各個電子應(yīng)用領(lǐng)域。 （二）高速指令系統(tǒng)，單字節(jié)指令，精簡指令集易學(xué)易用。 （四）程序保密功能，防止拷貝，保護(hù)成果。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 中斷源 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 4 MCS51 是一個多中斷源的單片機(jī)，以 80C51 為例，有三類共五個中斷源，分別是外部中斷兩個，定時中斷兩個和串行中斷一個。它們的中斷請求信號分別由引腳 INT0（ ）和 INT1（ ）引入。 2. 定時中斷 定時中斷是為滿足定時或計數(shù)的需要而設(shè)置的。 中斷控制 這里所說的中斷控制是指提供給用戶使用的中斷控制手段，實際上就是一些專用寄存器。 1. 定時器控制寄存器（ TCON） 該寄存器用于保存外部中斷請求和以及定時器的計數(shù)溢出。 位地址 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 位符號 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 這個寄存器既有定時器 /計數(shù)器的控制功能又有中斷控制功能，其中與中斷有關(guān)的控制位共六位： IE0和 IE1 、 IT0和 IT1 以及 TF0和 TF1 。 位地址 AF AE AD AC AB AA A9 A8 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 5 位符號 EA ／ ／ ES ET1 EX1 ET0 EX0 其中與中斷有關(guān)的控制位共六位： EA、 EX0和 EX1 、 ET0和 ET1 、 ES。各中斷源的優(yōu)先級由優(yōu)先寄存器（ IP）進(jìn)行設(shè)定。寄存器的內(nèi)容及位地址表示如下： 位地址 BF BE BD BC BB BA B9 B8 位符號 ／ ／ ／ PS PT1 PX1 PT0 PX0 PX0 外部中斷 0 優(yōu)先級設(shè)定位 PT0 定時中斷 0 優(yōu)先級設(shè)定位 PX1 外部 中斷 1 優(yōu)先級設(shè)定位 PT1 定時中斷 1 優(yōu)先級設(shè)定位 PS 串行中斷優(yōu)先級設(shè)定位 為 0 的位優(yōu)先級為低；為 1 的位優(yōu)先級為高。 中斷響應(yīng)的主要內(nèi)容是由硬件自動生成一條長調(diào)用指令 LCALL。在 MCS51 單片機(jī)中，這些入口地址已由系統(tǒng)設(shè)定。首先將程序計數(shù)器 PC 的內(nèi)容壓入堆棧以保護(hù)斷點，再將中斷入口地址裝入 PC，使程序執(zhí)行轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷區(qū)入口地址。一般情況下難以安排下一個完整的中斷 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 6 服務(wù)程序。 中斷返回 中斷響應(yīng)后就轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，完成所需要的操作。 MCS51 單片機(jī)的定時器 /計數(shù)器 MCS51 單片機(jī)共有兩個可編程的定時器 /計數(shù)器，分別稱定時器 /計數(shù)器 0 和定時器 /計數(shù)器 1。這四個計數(shù)器均屬專用寄存器之列。 1. 計數(shù)功能 所謂計數(shù)是指對外部事件進(jìn)行計數(shù)。 2. 定時功能 定時功能也是通過計數(shù)器的計數(shù)來實現(xiàn)的。也就是每個機(jī)器周期計數(shù)器加 1。 定時器 /計數(shù)器提供給用戶使用的有：八位計數(shù)器 TH 和 TL，以及有關(guān)的控制位。 /計數(shù)器的四種工作方式 1. 定時工作方式 0 方式 0 是 13 位計數(shù) 結(jié)構(gòu)的工作方式，其計數(shù)器由 TH0全部 8 位和 TL0的低 5位構(gòu)成。 在方式 0 下，當(dāng)為計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是： 1～ 8192（ 213） 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 7 當(dāng)為定時工作方式時，定時時間的計算公式為： （ 213－計數(shù)初值）晶振周期 12 或 （ 213－計數(shù)初值）機(jī)器周期 其時間單位與晶振周期或機(jī)器周期相同（ ?s）。 當(dāng)為計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是： 1～ 65536（ 216） 當(dāng)為定時工作方式時，定時時間計算公式為： （ 216－計數(shù)初值）晶振周期 12 或 （ 216－計數(shù)初值）機(jī)器周期 3. 定時工作方式２ 工作方式 2 是自動重新加載工作方式。 當(dāng)計數(shù)溢出后，不是 像前兩種工作方式那樣通過軟件方法，而是由預(yù)置寄存器 TH 以硬件方法自動給計數(shù)器 TL 重新加載。 初始化時， 8 位計數(shù)初值同時裝入 TL0和 TH0中。如此重復(fù)不止。但這種工作方式下是 8 位計數(shù)結(jié)構(gòu)，計數(shù)值有限，最大只能到 255。 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 8 第 3 章 數(shù)字鐘原理圖元件清單及設(shè)計方案 時鐘電路原理圖 A7 A7A6 A6A5 A5A4 A4A3 A3A2 A2A1 A1A0 A0S7B7B6B5B4B3B2B1B0S6S5S4S3S2S1S0B0B1B2B3B4B5B6B7S0S1S2S3S4S5S6S7X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1S E C O N DM I N U T EH O U RA02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19A B / B A1U27 4 L S 2 4 5RE T 圖 31 時鐘電路原理 圖 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 9 圖 31所示為時鐘電路原理圖，在 AT89C52芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時鐘 脈沖信號。對 51系列單片機(jī)來說 ,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。如圖 32 圖 32 最小系統(tǒng)電路圖 復(fù)位電路 :由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合 電容電壓不能突變 的性質(zhì)可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電， RST 腳將會出現(xiàn)高電平，并且，這個高電平持續(xù)的時間由電路的 RC 值來決定。一般教科書推薦 C 取 10u， R取 。至于如何具體定量計算，可以參考電路分析相關(guān)書籍。當(dāng)接低電平時 ,復(fù)位后直接從外部 ROM的 0000H開始執(zhí)行 .這一點是初學(xué)者容易忽略的。動態(tài)顯示通常都是采用動態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即循環(huán)點亮每一個數(shù)碼管， 這樣雖然在任何時刻都只有一位數(shù)碼管被點亮，但由于人眼存在視覺殘留效應(yīng)，只要每位數(shù)碼管間隔時間足夠短，就可以給人以同時顯示的感覺 。運用串行通信方式且計時不占用 CPU時間 ,能夠充分利用好 CPU。 *74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 *當(dāng)片選端 /CE低電平有效時， DIR=“0” ，信號由 B 向 A 傳輸；（接收） *DIR=“1” ，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng) /CE為高電平時， A、 B均為高阻態(tài)。 基于單片 機(jī)數(shù)字鐘的設(shè)計 15 （ 2） ALE/PROG：地址所存允許信號。 （ 4） EA/VPP：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指 令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 GND：接地。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時， P0輸出原碼，此時 P