畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單片機(jī)作息時(shí)鐘控制

1、電子信息工程系畢業(yè)論文江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文課題:單片機(jī)作息時(shí)鐘控制專 業(yè) 電子信息工程 學(xué)生姓名 邵振華 班 級(jí) 07電信（2） 學(xué) 號(hào) 20070305216 指導(dǎo)教師 張鋒 完成日期 2009-12-19 摘 要單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了scm、mcu、soc三大階段。是一種集成電路芯片,采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算,邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(cpu),隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram),只讀程序存儲(chǔ)器(rom),輸入輸出電路(i/o口),可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器,串行通信口(sci),顯示驅(qū)動(dòng)電路(lcd或led驅(qū)動(dòng)電路),脈寬調(diào)制電路(pwm),

2、模擬多路轉(zhuǎn)換器及a/d轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上,構(gòu)成一個(gè)最小然而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng).這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù). 目前單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域。abstractscm was born in the late 20th century, 70 experienced a scm, mcu, soc three stages. is an integrated circuit chip, ultra-large-scale technology to have a data-pr

3、ocessing capabilities (such as arithmetic, logical operations, data transfer, interrupt handling) to a microprocessor (cpu), random access data memory (ram), read-only program memory (rom), input and output circuit (i / o port), may also include timing counters, serial communication port (sci), disp

4、lay driver circuitry (lcd or led driver circuits), pulse-width modulation circuit (pwm), analog multiplexer road converter and a / d converter circuit integrated into a monolithic chip,constitute a minimal but complete computer system. these circuits can be under the control of the software accurate

5、ly, quickly and efficiently to complete the process designers to pre-defined tasks.scm is currently widely used in instruments and meters, household appliances, medical equipment, aerospace, specialized equipment, intelligent management and process control areas such as.目 錄摘 要iabstracti目 錄ii第一章 緒論11

6、.1課題的提出及意義11.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求11.3軟件編制要點(diǎn)11.4相關(guān)數(shù)據(jù)分布11.4.1 控制字分布11.4.2 控制碼定義21.4.3 作息時(shí)間控制字編制21.4.4 內(nèi)部ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元分布31.5考核要求3第二章 硬件設(shè)計(jì)42.1 芯片功能介紹42.1.1 80c51單片機(jī)介紹42.1.2 cd4511譯碼驅(qū)動(dòng)器介紹82.1.3 74ls04六反相器介紹102.1.4 7段led數(shù)碼管介紹112.2相關(guān)電路介紹132.2.1 整體電路介紹132.2.2 其他電路介紹13第三章 軟件設(shè)計(jì)163.1 程序總體概況介紹163.2 主程序功能介紹163.2 控制程序介紹173.3 i

7、nt0和int1中斷服務(wù)程序介紹213.4 t0中斷服務(wù)程序介紹233.5顯示程序介紹243.6 系統(tǒng)安裝與調(diào)試26致 謝27參考資料28附錄129本次課程設(shè)計(jì)程序29附錄234本次課程設(shè)計(jì)的軟件仿真圖34- iii -第一章 緒論 1.1課題的提出及意義單片機(jī)作息時(shí)間控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間控制的智能化，擺脫了傳統(tǒng)由人來(lái)控制時(shí)間的長(zhǎng)短的不便，是現(xiàn)代學(xué)校必不可少的教學(xué)設(shè)備。本次設(shè)計(jì)的作息時(shí)鐘控制不僅可模擬電子時(shí)鐘顯示時(shí)、分、秒的數(shù)值，還可根據(jù)學(xué)校的作息時(shí)間表按時(shí)輸出打鈴、播音等控制信號(hào)。此外，還設(shè)置按鍵用來(lái)調(diào)時(shí)和調(diào)分以使時(shí)鐘計(jì)時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致。1.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求定時(shí)功能由內(nèi)部定時(shí)器t0定時(shí)中斷、

8、累加計(jì)數(shù)來(lái)完成。時(shí)間值由6位顯示器輸出、顯示時(shí)、分、秒實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃描方式。由p1.0-p1.3輸出時(shí)、分和秒的bcd碼當(dāng)前值，經(jīng)cd4511譯碼器送至led各段。p0.2-p0.7輸出led的位選碼。p3.2與p3.3分別設(shè)置為外部中斷0與外部中斷1的輸入端口。分別與調(diào)分按鈕s0、調(diào)時(shí)按鈕s1相連，按鈕每按下一次產(chǎn)生一次中斷，分活或時(shí)單元加1以此調(diào)整當(dāng)前時(shí)、分值與其標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致。p2.0接播音控制,p2.1接電鈴控制。課題中以發(fā)光二極管代替電鈴或播音設(shè)備。燈亮表示打鈴或播音，燈滅表示不打鈴或不播音。1.3軟件編制要點(diǎn)本系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器t0產(chǎn)生中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)?？蓪0設(shè)置成定時(shí)器工作方式1

9、，并且以10ms為基本計(jì)時(shí)單元，每10ms產(chǎn)生一次中斷，利用軟件對(duì)中斷進(jìn)行累加計(jì)數(shù)。當(dāng)定時(shí)器產(chǎn)生100次中斷后（即1s后），秒單元加1。同樣，分單元、時(shí)單元亦分別計(jì)數(shù)。這樣就可產(chǎn)生秒、分和時(shí)等各位時(shí)間值，并經(jīng)連接在端口上的6位led顯示器顯示。為了對(duì)作息時(shí)間進(jìn)行控制，可事先把學(xué)校的作息時(shí)間預(yù)先制成表格存入單片機(jī)的數(shù)據(jù)區(qū)中。每過(guò)1s將當(dāng)前時(shí)間與數(shù)據(jù)區(qū)中的時(shí)間進(jìn)行一次比較。若相等則通過(guò)端口輸出信息進(jìn)行相應(yīng)的打鈴、息鈴和播音等控制。1.4相關(guān)數(shù)據(jù)分布1.4.1 控制字分布數(shù)據(jù)區(qū)中的每一項(xiàng)時(shí)間控制字需要占用8個(gè)存儲(chǔ)單元，其中啟動(dòng)控制和關(guān)閉控制各占1個(gè)單元?？刂谱值膬?nèi)容見(jiàn)表1-1。表1-1 控制字內(nèi)容起

10、動(dòng)控制碼時(shí)分秒關(guān)閉控制碼時(shí)分秒1.4.2 控制碼定義時(shí)間控制字中，控制碼定義如下：01h-啟動(dòng)電鈴；10h-啟動(dòng)廣播；11h-關(guān)閉電鈴或廣播；00h-數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)束。1.4.3 作息時(shí)間控制字編制作息時(shí)間與根據(jù)作息時(shí)間編制的時(shí)間控制字如圖1-1所示作息時(shí)間時(shí)間控制字6：40 起床6：507：10 早操（7：15 早飯）8：008：50 第一節(jié)課9：009：50 第二節(jié)課9：5510：05 課間操10：1011：00 第三節(jié)課11：1012：00 第四節(jié)課（12：1013：50 午飯）13：50 預(yù)備鈴14：0014：50 第五節(jié)課15：0015：50 第六節(jié)課（16：00 課外活動(dòng)）（17：30

11、晚飯）18：0018：30 每日晚報(bào)19：3021：30 晚自習(xí)地 址數(shù)據(jù) （時(shí)間控制字）10101017h01064000-110640151018101fh10065000-1107100010201027h01080000-110800151028102fh01085000-1108501510301037h01090000-110900151038103fh01095000-1109501510401047h10095500-111005001048104fh01101000-1110101510501057h01110000-111100151058105fh011110001111

12、101510601067h01120000111200151068106fh011350001113501510701077h01140000111450151078107fh011150001114501510801087h01150000-111500151088108fh011550001115501510901097h10180000111830001098109fh011930001119301510a010a7h0121300011213015圖1-1 作息時(shí)間與根據(jù)作息時(shí)間編制的時(shí)間控制字1.4.4 內(nèi)部ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元分布程序中所用到的內(nèi)部ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元安排如表1-2所列

13、表1-2 ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容地址內(nèi)容地址內(nèi)容26h0.1s計(jì)數(shù)單元27h秒計(jì)數(shù)單元28h分計(jì)數(shù)單元29h時(shí)計(jì)數(shù)單元2ah時(shí)計(jì)數(shù)單元加1暫存器2bh存放秒計(jì)數(shù)基制2ch存放分計(jì)數(shù)基制2dh存放時(shí)計(jì)數(shù)基制2eh保護(hù)數(shù)據(jù)區(qū)地址暫存器3ah控制碼存儲(chǔ)單元38h、3bh數(shù)據(jù)暫存單元4a4fh顯示緩沖區(qū)1.5考核要求在程序設(shè)計(jì)完之后，不僅僅是交上設(shè)計(jì)報(bào)告就可以過(guò)關(guān)，還必須要經(jīng)過(guò)多位老師的考核。老師們?cè)诿嬖嚂r(shí)會(huì)對(duì)我們編寫(xiě)的程序提問(wèn)了幾個(gè)問(wèn)題，以考察我們是否真正了解了這個(gè)程序?？己耸呛車?yán)格的表現(xiàn)不好就不能過(guò)關(guān)，因此我們必須慎重對(duì)待。此外，還要對(duì)自己的課程設(shè)計(jì)做ppt展示。主要向考核人員展示一下本次課程

14、設(shè)計(jì)的背景資料、設(shè)計(jì)流程及一些重點(diǎn)項(xiàng)目。除了這些還要做開(kāi)題報(bào)告。對(duì)于畢業(yè)論文的格式要求也是非常嚴(yán)格，必須嚴(yán)格按照給定的格式要求進(jìn)行，否則將被淘汰。第二章 硬件設(shè)計(jì)2.1 芯片功能介紹2.1.1 80c51單片機(jī)介紹當(dāng)今單片機(jī)廠商琳瑯滿目，產(chǎn)品性能各異。常用的單片機(jī)有很多種如intel8051系列、motorola和m68hc系列、atmel的at89系列、臺(tái)灣winbond(華邦)w78系列、荷蘭pilips的pcf80c51系列、microchip公司的pic系列、zilog的z86系列、atmel的at90s系列、韓國(guó)三星公司的ks57c系列4位單片機(jī)、臺(tái)灣義隆的em-78系列等。我們選用

15、了intel公司80c51單片機(jī)，它采用intel公司可靠的chmos工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51的hcmos產(chǎn)品。它結(jié)合了hmos的高速和高密度技術(shù)及chmos的低功耗特征，它繼承和擴(kuò)展了mcs-48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。80c51內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ram、32個(gè)雙向輸入/輸出(i/o)口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。此外，80c51還可工作于低功耗模式，可通過(guò)兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)cpu而ram定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存ram數(shù)據(jù)，時(shí)

16、鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。1、80c51單片機(jī)引腳圖見(jiàn)圖2-1圖2-1 80c51單片機(jī)引腳圖2、8051單片機(jī)引腳功能介紹（1）主電源引腳vcc和vssvcc（40腳）接+5v電壓；vss（20腳）接地。（2）外接晶體引腳xtal1和xtal2 xtal1（19腳）接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)hmos單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì)chmos單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。xtal2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)hmos單片機(jī)，該引腳接外部振蕩

17、器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對(duì)xhmos，此引腳應(yīng)懸浮。（3）控制或與其它電源復(fù)用引腳rst/vpd、ale/prog、psen和ea/vpp rst/vpd（9腳）當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與vss引腳之間連接一個(gè)約8.2k的下拉電阻，與vcc引腳之間連接一個(gè)約10f的電容，以保證可靠地復(fù)位。vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)vcc主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而vpd在其規(guī)定的電壓范圍（50.5v）內(nèi)，vpd就向內(nèi)部ram提供備用電源。 ale/prog（30腳）：當(dāng)訪問(wèn)外

18、部存貯器時(shí)，ale（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ale端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。ale端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)ls型的ttl輸入電路。對(duì)于eprom單片機(jī)（如8751），在eprom編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（prog）。 psen（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩

19、次有效的psen信號(hào)將不出現(xiàn)。psen同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8個(gè)ls型的ttl輸入。 ea/vpp（引腳）：當(dāng)ea端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在pc（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)0fffh（對(duì)851/8751/80c51）或1fffh（對(duì)8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)ea保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于常用的8031來(lái)說(shuō)，無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以ea腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于eprom型的單片機(jī)（如8751），在eprom編程期間，此引腳也用于施加21v的編程電源（vpp）。（4）輸入/輸出（i/o）引腳p0、

20、p1、p2、p3（共32根） p0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)i/o口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ls型的ttl負(fù)載。 p1口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位i/o口。由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向i/o口。p1口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型的ttl負(fù)載。對(duì)8052、8032，p1.0引腳的第二功能為t2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入，p1.1引腳的第二功能為t2ex捕捉、重裝觸發(fā)，即t2的外部控制端。對(duì)eprom編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。 p2口（21腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位i/o口。在訪問(wèn)外部存

21、儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對(duì)eprom編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高8位地址。p2可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型的ttl負(fù)載。 p3口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位i/o口，在mcs-51中，這8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。p3能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型的ttl負(fù)載。作為第一功能使用時(shí)，就作為普通i/o口用，功能和操作方法與p1口相同。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表2-2所示。值得強(qiáng)調(diào)的是，p3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能見(jiàn)表2-1。表2-1 p3口各管腳第二功能p3各口相應(yīng)管腳第二功能p3.0（rxd）

22、10串行輸入口p3.1（txd）11串行輸出口p3.2（int0）12外部中斷0p3.3（int1）13外部中斷1p3.4（t0）14定時(shí)器0外部輸入p3.5（t1）15定時(shí)器1外部輸入p3.6（wr）16外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖p3.7（rd）17外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖3、mcs-51單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)綜合上面的描述可知，i/o口線都不能當(dāng)作用戶i/o口線。除8051/8751外真正可完全為用戶使用的i/o口線只有p1口，以及部分作為第一功能使用時(shí)的p3口。如圖，是mcs-51單片機(jī)按引腳功能分類的片外總線結(jié)構(gòu)圖。由圖我們可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入，用戶i/o口外，其余管腳是

23、為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成mcs-51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即： 地址總線（ab）：地址總線寬為16位，因此，其外部存儲(chǔ)器直接尋址為64k字節(jié)，16位地址總線由p0口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址（a0至a7）；p2口直接提供8位地址（a8至a15）。 數(shù)據(jù)總線（db）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由p0提供。 控制總線（cb）：由p3口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立控制線reset、ea、ale、psen組成。4、msc-51單片機(jī)中央處理器 中央處理器是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，它決定了單片機(jī)的主要功能特性。中央處理器主要由運(yùn)算部件和控制部件組成。下面我們把中央處理器功能模塊和有關(guān)的控制信號(hào)線聯(lián)系起來(lái)加

24、以討論，并涉及相關(guān)的硬件設(shè)備（如振蕩電路和時(shí)鐘電路）。5、運(yùn)算部件它包括算術(shù)、邏輯部件alu、布爾處理器、累加器acc、寄存器b、暫存器tmp1和tmp2、程序狀態(tài)字寄存器psw以及十進(jìn)制調(diào)整電路等。運(yùn)算部件的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變址處理和數(shù)據(jù)傳送操作。 mcs-51單片機(jī)的alu功能十分強(qiáng)，它不僅可對(duì)8位變量進(jìn)行邏“與”“或”、“異或”、循環(huán)、求補(bǔ)、清零等基本操作，還可以進(jìn)行加、減、乘、除等基本運(yùn)算。為了乘除運(yùn)算的需要，設(shè)置了b寄存器。在執(zhí)行乘法運(yùn)算指令時(shí)，用來(lái)存放其中一個(gè)乘數(shù)和乘積的高8位數(shù)；在執(zhí)行除法運(yùn)算指令時(shí)，b中存入除數(shù)及余數(shù)。mcs-51單片機(jī)的alu還具有一般微機(jī)al

25、u，如z80、mcs-48所不具備的功能，即布爾處理功能。單片機(jī)指令系統(tǒng)中的布爾指令集、存儲(chǔ)器中的位地址空間與cpu中的位操作構(gòu)成了片內(nèi)的布爾功能系統(tǒng)，它可對(duì)位（bit）變量進(jìn)行布爾處理，如置位、清零、求補(bǔ)、測(cè)試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等操作。在實(shí)現(xiàn)位操作時(shí)，借用了程序狀態(tài)標(biāo)志器（psw）中的進(jìn)位標(biāo)志cy作為位操作的“累加器”。 運(yùn)算部件中的累加器acc是一個(gè)8位的累加器（acc也可簡(jiǎn)寫(xiě)為a）。從功能上看，它與一般微機(jī)的累加器相比沒(méi)有什么特別之處，但需要說(shuō)明的是acc的進(jìn)位標(biāo)志cy就是布爾處理器進(jìn)行位操作的一個(gè)累加器。 mcs-51單片機(jī)的程序狀態(tài)psw，是一個(gè)8位寄存器，它包含了程序的狀態(tài)信

26、息。6、控制部件 控制部件是單片機(jī)的神經(jīng)中樞，它包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出cpu的時(shí)序，對(duì)指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號(hào)，完成一系列定時(shí)控制的微操作，用來(lái)控制單片機(jī)各部分的運(yùn)行。其中有一些控制信號(hào)線能簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號(hào)ale，控制片外程序存儲(chǔ)器運(yùn)行的片內(nèi)外存儲(chǔ)器選擇信號(hào)ea，以及片外取指信號(hào)psen 2.1.2 cd4511譯碼驅(qū)動(dòng)器介紹1、圖2-2為4511引腳圖圖2-2 cd4511引腳圖2、4511功能介紹cd4511具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級(jí)，通常用以驅(qū)動(dòng)led。（1）

27、鎖存功能譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端le的電平狀態(tài)。 當(dāng)le為“0”電平導(dǎo)通，tg2截止；當(dāng)le為“1”電平時(shí)，tg1截止，tg2導(dǎo)通，此時(shí)有鎖存作用。（2）譯碼cd4511譯碼用兩級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門對(duì)輸入數(shù)據(jù)b、c進(jìn)行組合，得出四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù)a、d一起用或非門譯碼。（3）消隱 bi為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使b端輸出為低電平，字形消隱。 消隱輸出j的電平為 j=（c+b）d+bi如不考慮消隱bi項(xiàng)，便得j=（b+c）d。據(jù)此式，當(dāng)輸入bcd代碼從1010-1111時(shí)，j端都為“1”電平，從而使顯示器中的字形消隱

28、。（4）各管腳介紹 bi：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)bi=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 lt：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)bi=1，lt=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入 dcba 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。 le：鎖定控制端，當(dāng)le=0時(shí)，允許譯碼輸出。 le=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在le=0時(shí)的數(shù)值。 a1、a2、a3、a4、為8421bcd碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。(5) cd4511工作真值表見(jiàn)表2-2表2-2 4511工作真值表輸入輸出le

29、bilidcbaabcdefg顯示xx0xxxx11111118x01xxxx0000000消隱01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隱01010110000000消隱01101000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱0111111000000消隱111xxxx

30、鎖存鎖存2.1.3 74ls04六反相器介紹1、74ls04引腳圖見(jiàn)圖2-3圖2-3 74ls04引腳圖2、74ls04功能介紹74ls04是6非門(反相器)他的工作電壓5v，他的內(nèi)部含有6個(gè)coms反相器，74ls04的作用就是反相把1變成0，平時(shí)在使用中請(qǐng)注意不要芯片的管腳順序搞錯(cuò)了。1a-6a為輸入端，1y-6y為輸出端。2.1.4 7段led數(shù)碼管介紹1、管腳圖見(jiàn)圖2-4圖2-4 6位數(shù)碼管管腳圖2、數(shù)碼管的分類數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連

31、接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(com)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極com接到+5v，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(com)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極com接到地線gnd上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。3、功能介紹本次的設(shè)計(jì)采用的是6位7段led數(shù)碼管顯示。如圖2-6所示從左至右分別顯示時(shí)、分、秒。4、數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方

32、式數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)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。 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)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的i/o端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如bcd碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)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5840根i/o端口來(lái)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)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種

33、顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的i/o線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)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)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1-2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼

34、管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的i/o端口，而且功耗更低。5、數(shù)碼管使用的電流與電壓電流：靜態(tài)時(shí)，推薦使用10-15ma；動(dòng)態(tài)時(shí)，16/1動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，平均電流為4-5ma，峰值電流50-60ma。電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少？當(dāng)紅色時(shí)，使用1.9v乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)；當(dāng)綠色時(shí)，使用2.1v乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)。6、恒流驅(qū)動(dòng)與非恒流驅(qū)動(dòng)對(duì)數(shù)碼管的影響（1）顯示效果由于發(fā)光二極管基本上屬于電流敏感器件，其正向壓降的分散性很大， 并還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有良好的

35、亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。(2) 安全性即使是短時(shí)間的電流過(guò)載也可能對(duì)發(fā)光管造成永久性的損壞，采用恒流驅(qū)動(dòng)防止 由于電流故障所引起的數(shù)碼管的大面積損壞。 另外，我們所采用的超大規(guī)模集成電路還具有級(jí)聯(lián)延時(shí)開(kāi)關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對(duì)發(fā)光二極管的損害。 超大規(guī)模集成電路還具有熱保護(hù)功能，當(dāng)任何一片的溫度超過(guò)一定值時(shí)可自動(dòng)關(guān)斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。2.2相關(guān)電路介紹2.2.1 整體電路介紹1、電路圖如下圖2-5 硬件電路接線圖2、整體功能介紹本次課程設(shè)計(jì)所用的元

36、件主要有80c51單片機(jī)、cd4511譯碼驅(qū)動(dòng)器、74ls04六反相器、6位七段led數(shù)碼管顯示。其中cd4511主要功能是將來(lái)自80c51的p1.0-p1.3的時(shí)、分、秒的bcd碼當(dāng)前值進(jìn)行譯碼，然后送至6位數(shù)碼管進(jìn)行顯示。51單片機(jī)的p0.2-p0.7端口主要將來(lái)自控制信號(hào)的位碼送至6位數(shù)碼管進(jìn)行顯示。74ls04主要控制播音和打鈴。2.2.2 其他電路介紹1、51單片機(jī)硬件資源分配p0.0接s0調(diào)分按鈕p0.1接s1調(diào)時(shí)按鈕p0.2-p0.7接6位led數(shù)碼管的6-1端p1.0-p1.3接cd4511的a-d端p2.0接播音p2.4接打鈴2、控制電路功能介紹本次設(shè)計(jì)控制部分主要有按鍵s0

37、、s1，51單片機(jī)及6位led數(shù)碼管組成。其主要功能是對(duì)時(shí)和分進(jìn)行調(diào)整使其與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間保持一致。s0調(diào)分，s1調(diào)時(shí)。當(dāng)按鍵每按下一次數(shù)碼管上時(shí)或分就加1顯示，從而實(shí)現(xiàn)校正功能。控制框圖見(jiàn)圖2-6。圖2-6 按鍵控制電路框圖3、譯碼驅(qū)動(dòng)電路功能介紹譯碼驅(qū)動(dòng)電路部分主要有cd4511譯碼驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成。其基本結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖2-7。圖2-7 譯碼驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)框圖cd4511的a-d腳分別與51單片機(jī)的p1.0-p1.3口相接，將接受來(lái)的時(shí)、分、秒bcd碼進(jìn)行譯碼后在經(jīng)其qa-qg腳將段碼送至數(shù)碼管，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。4、bcd碼介紹用四位二進(jìn)制代碼來(lái)表示一位十進(jìn)制數(shù)，稱為二-十進(jìn)制編碼，簡(jiǎn)稱bcd（bin

38、ary coded decimal）碼。根據(jù)代碼的每一位是否有權(quán)值bcd碼可分為有權(quán)碼和無(wú)權(quán)碼兩類，應(yīng)用最多的是8421bcd碼，無(wú)權(quán)碼用得較多的是余三碼和格雷碼，我們通常所說(shuō)的bcd碼指的是8421bcd碼。這些編碼跟十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的關(guān)系見(jiàn)表2-2。表2-2 十進(jìn)制數(shù)與其他數(shù)碼之間的關(guān)系十進(jìn)制數(shù)8421bcd碼余3碼格雷碼00000001100001000101000001200100101001130011011000104010001110110501011000111060110100110107011110101000810001011110091001110001008421bcd碼

39、中的“8421”表示從高到低各位二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)的權(quán)值分別為8、4、2、1，將各二進(jìn)制位與權(quán)值相乘，并將乘積相加就得相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如，8421bcd碼“0111”，081412117d，其中d表示十進(jìn)制（decimal）數(shù)。值得特別注意的是，8421bcd碼只有00001001共十個(gè)，而1010、1011.等等不是8421bcd碼！余三碼是在8421bcd碼的基礎(chǔ)上，把每個(gè)數(shù)的代碼加上0011（對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)3）后得到的。格雷碼的編碼規(guī)則是相鄰的兩代碼之間只有一位二進(jìn)制位不同。不管是8421bcd碼還是余三碼還是格雷碼，總是4個(gè)二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，如十進(jìn)制數(shù)18對(duì)應(yīng)的8421bcd碼就是0

40、001 1000。壓縮的bcd碼用4個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示十進(jìn)制數(shù)，上面提到的就是壓縮的bcd碼。而非壓縮bcd碼用一個(gè)字節(jié)（八個(gè)二進(jìn)制位）表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總是0000，低4位的00001001表示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如，十進(jìn)制數(shù)87d，采用非壓縮8421bcd碼表示為二進(jìn)制數(shù)是00001000 00000111b。這種非壓縮bcd碼主要用于非數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域中。第三章 軟件設(shè)計(jì)3.1 程序總體概況介紹 本次軟件部分采用結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計(jì)。分為主程序、控制子程序、int0和int1中斷控制子程序、t0中斷服務(wù)子程序、顯示程序五個(gè)部分。整體程序見(jiàn)附錄1主程序流程圖見(jiàn)圖3-1圖3-1 主程序流程

41、圖3.2 主程序功能介紹、程序內(nèi)容如下 main:mov sp,#5ah;堆棧指針mov stone_s,#60h ;秒計(jì)數(shù)基制mov stone_m,#60h ;分計(jì)數(shù)基制mov stone_t,#24h ;時(shí)計(jì)數(shù)基制mov time,#00hmov minute,#00hmov second,#00hmov tmod,#01h;設(shè)定時(shí)器t0工作方式1mov tl0,#0cah;置t0初值mov th0,#7dhsetb ea;開(kāi)中斷setb et0;定時(shí)器t0中斷允許setb ex0;外部中斷0允許setb ex1;外部中斷1允許mov tcon,#10h;啟動(dòng)定時(shí)器t0loop: lca

42、ll dsup;調(diào)顯示 sjmp loop2、功能介紹 主程序的主要功能是設(shè)置時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)基制和設(shè)定定時(shí)器t0的工作方式。此外還有開(kāi)中斷即定時(shí)器t0中斷允許、外部中斷1允許、外部中斷0允許，啟動(dòng)定時(shí)器t0，調(diào)顯示子程序等功能。 具體工作方式為：首先對(duì)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)單元進(jìn)行計(jì)數(shù)基制設(shè)定，再將定時(shí)器t0設(shè)定在工作方式1，對(duì)其進(jìn)行置初值，開(kāi)總中斷，然后定時(shí)器t0中斷允許、外部中斷1允許、外部中斷0允許，啟動(dòng)定時(shí)器t0，最后調(diào)顯示子程序。3.2 控制程序介紹 1、流程圖見(jiàn)圖3-2圖3-2 控制程序流程圖2、控制程序內(nèi)容如下loop1:mov dptr,#100chmov address,dpllo

43、op4:mov dpl,addressmov r3,#04hloop2:inc dptrdjnz r3,loop2mov address,dplmov r3,#03h ;時(shí)，分，秒共3次clr amovc a,a+dptr;取控制碼jz loop3;若a=0，則數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)束mov stone_n,a;保存控制碼loop5:inc dptr;修改數(shù)據(jù)區(qū)時(shí)間單元指針clr a movc a,a+dptr;讀數(shù)據(jù)區(qū)時(shí)間mov number2,a;暫存mov a,29h;讀計(jì)時(shí)單元時(shí)間cjne a,number2,loop4;比較時(shí)間 inc dptr clr a movc a,a+dptr mov n

44、umber2,a;暫存 mov a,28h;讀計(jì)時(shí)單元時(shí)間 cjne a,number2,loop4;比較時(shí)間 inc dptr clr a movc a,a+dptr mov number2,a;暫存mov a,27h;讀計(jì)時(shí)單元時(shí)間cjne a,number2,loop4;比較時(shí)間;3次循環(huán)mov a,stone_n;恢復(fù)控制碼mov p2,a;由p2口輸出loop3:ret3、控制程序功能介紹控制程序?qū)崿F(xiàn)的主要功能是將當(dāng)前時(shí)、分、秒分別與控制碼進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能控制。具體工作方式為：首先取出控制碼，先將當(dāng)前時(shí)與控制碼進(jìn)行比較若當(dāng)前時(shí)等于控制碼則將其值保存且時(shí)單元加1指向下一位分

45、單元進(jìn)行分單元的比較，若當(dāng)前時(shí)不等于控制碼則返回繼續(xù)掃描比較。時(shí)比較過(guò)后將分單元的值與控制碼中的值進(jìn)行比較，流程同時(shí)單元。同樣進(jìn)行秒單元的比較。最后若時(shí)、分、秒的當(dāng)前值都與控制碼中的時(shí)、分、秒相同，則將控制碼保存送至p2口執(zhí)行相應(yīng)的打鈴、息鈴、播音、息音功能。若不等則返回繼續(xù)掃描比較。 圖3-3和圖3-4分別是當(dāng)時(shí)間值為06：40：00和06：40：15時(shí)執(zhí)行的相應(yīng)功能圖3-3 06：40：00打鈴當(dāng)顯示06：40：00時(shí)起床鈴聲響起，表示打鈴的發(fā)光二極管亮。圖3-4 06：40：15息鈴當(dāng)顯示06：40：15時(shí)起床鈴聲停止，表示打鈴的發(fā)光二極管熄滅3.3 int0和int1中斷服務(wù)程序介紹1

46、、int0和int1中斷服務(wù)程序流程圖見(jiàn)圖3-3表格 1圖3-3 int0/和int1中斷服務(wù)程序流程圖2、int0和int1中斷服務(wù)程序內(nèi)容如下;int0中斷服務(wù)程序int00: clr ex0;into中斷關(guān)閉push accjnb p3.2,$;消除鍵抖動(dòng)inc minute;分單元加1mov a,minute;十進(jìn)制調(diào)整add a,#00hda amov minute,asubb a,#60h;不等于計(jì)數(shù)基制則轉(zhuǎn)dsup2jc dsup2mov minute,#00h;相等則分單元清零dsup2:lcall dsuppop accsetb ex0;開(kāi)int0中斷reti;中斷返回;in

47、t1中斷服務(wù)程序int11: clr ex1;int1中斷關(guān)閉push accjnb p3.3,$;消除鍵抖動(dòng)inc time;時(shí)單元加1mov a,time;十進(jìn)制調(diào)整add a,#00hda amov time,a subb a,#24h;不等于計(jì)數(shù)基制則轉(zhuǎn)dsup3jc dsup3mov time,#00h;相等則時(shí)單元清零dsup3:lcall dsup;調(diào)用顯示子程序pop accsetb ex1;開(kāi)int1中斷reti;中斷返回3、程序功能介紹int0和int1中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)的主要功能是調(diào)時(shí)和調(diào)分。int0調(diào)分，int1調(diào)時(shí)。當(dāng)按鍵s0和s1每按下一次相應(yīng)分和時(shí)數(shù)值就會(huì)加1，從而

48、實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的調(diào)整。3.4 t0中斷服務(wù)程序介紹1、t0中斷程序流程圖如下圖3-4 t0中斷程序流程圖2、t0中斷程序內(nèi)容如下clock:push psw;保護(hù)push accsetb rs0;選擇工作寄存器組1mov tl0,#0cah;重裝初值mov th0,#7dhinc count;0.1s單元加1mov a,count;取0.1s單元內(nèi)容cjne a,#0ah,done;不等于10則轉(zhuǎn)donemov count,#00h;等于則清零mov r0,#second;指向秒計(jì)數(shù)單元mov r1,#stone_s;指向秒計(jì)數(shù)單元基制mov r3,#03h;循環(huán)3次（秒，分，時(shí)）loop0:mo

49、v a,r0;取計(jì)時(shí)單元值add a,#01h;十進(jìn)制調(diào)整da amov r0,a;送回計(jì)時(shí)單元mov number1,r1;暫存cjne a,number1,done0;不等于計(jì)數(shù)基制則轉(zhuǎn)出mov r0,#00h;等于則清零inc r0;指向下一個(gè)技術(shù)單元inc r1;指向下一個(gè)技術(shù)單元基制djnz r3,loop0;秒，分，時(shí)3次循環(huán)done0:lcall loop1;調(diào)用控制子程序done:pop acc;恢復(fù)pop pswreti3、程序功能介紹t0中斷服務(wù)程序主要實(shí)現(xiàn)的功能是計(jì)時(shí)。即通過(guò)定時(shí)器t0產(chǎn)生中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)。可將t0設(shè)置成定時(shí)器工作方式1，并且以10ms為基本計(jì)時(shí)單元，每10ms產(chǎn)生一次中斷，利用軟件對(duì)中斷進(jìn)行累加計(jì)數(shù)。當(dāng)定時(shí)器產(chǎn)生100次中斷后（即1s后），秒單元加1。以此類推，當(dāng)秒計(jì)數(shù)單元為60時(shí)對(duì)其清零同時(shí)分單元加1。當(dāng)分單元計(jì)數(shù)滿60時(shí)，分單元清零同時(shí)時(shí)單元加1。當(dāng)時(shí)單元滿24時(shí)，全部清零，重新計(jì)數(shù)以此循環(huán)。3.5顯示程序介紹 1、顯示程序流程圖見(jiàn)圖3-5圖3-5 顯示程序流程圖2、程序內(nèi)容如下dsup:mov r0,#4fh;準(zhǔn)備向緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)mov a,second acall ptds;放入秒值mov a,minuteacall ptds;放入分值mov a,timeacall ptds;放