電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、課程名稱：自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)院 系： 專 業(yè)： 年 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)2010年7 月 22日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書專 業(yè) 姓 名 學(xué) 號(hào) 開題日期：2010年7月13 日 完成日期： 2010 年 7 月 22日題 目 電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 一、設(shè)計(jì)的目的通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生鞏固和加深對(duì)單片機(jī)基本知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)查詢資料、方案設(shè)計(jì)、方案比較，以及單元電路設(shè)計(jì)計(jì)算等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，提高分析解決實(shí)際問題的能力。鍛煉分析、解決電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，通過此綜合訓(xùn)練，為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。 二、

2、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 1、設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘，并且能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)分秒的顯示和調(diào)節(jié)。 2、系統(tǒng)顯示器由6位數(shù)字型數(shù)碼管組成，分別顯示時(shí)間值的小時(shí)、分和秒。 3、能夠隨時(shí)對(duì)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。 4、能夠隨時(shí)輸入定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間。 5、定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間到，發(fā)出鬧鐘提醒信號(hào)。 6、鬧鐘提醒信號(hào)的聲音為斷續(xù)形式，最長(zhǎng)不超過1min。 三、指導(dǎo)教師評(píng)語 四、成 績(jī) 指導(dǎo)教師 (簽章) 年 月 日摘 要隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著越來越重要的作用。多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能信息處理技術(shù)、自適用控制技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與處理技術(shù)等都離不開計(jì)算機(jī)。本課程設(shè)計(jì)是基單片機(jī)原理與接口技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用。

3、運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)原理和接口技術(shù)知識(shí)完成電子時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。電子時(shí)鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以及辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使電子時(shí)鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。盡管目前市場(chǎng)上已有現(xiàn)成的電子表集成電路芯片出售，價(jià)格便宜、使用也方便，但鑒于電子時(shí)鐘電路的基本組成包含了數(shù)字電路的主要組成部分，因此進(jìn)行電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)是必要的，用匯編語言設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘顯示程序，要求根據(jù)輸入程序顯示電子時(shí)鐘畫面。研究電子時(shí)鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)

4、實(shí)的意義。關(guān)鍵詞： LED，定時(shí)/計(jì)器數(shù)， 匯編語言，調(diào)試，運(yùn)行ABSTRACTWith the development of electronic technology, computers in the development of modern science and technology play an increasingly important role in. Multimedia technology, network technology, intelligent information processing, since the application of control

5、 technology, data mining and processing and so can not do without a computer. The course design is based SCM theory and simple application interface technology. Learned the use of SCM principles and interface of technical knowledge to complete electronic clock system design and implementation.Electr

6、onic clock has become essential daily necessities, are widely used in personal home and office and other public places, to peoples lives, study, work, entertainment brought great convenience. As digital integrated circuit technology and uses advanced quartz technology to enable electronic clock has

7、accurate time and stable performance, portable and easy, it also used for timing, automatic timekeeping and control fields. Although the market has been ready to sell electronic form integrated circuit chip, cheap, easy to use also, but in view of the basic components of electronic clock circuit inc

8、ludes the main components of digital circuits, so the design of the electronic clock is necessary, use electronic clock display of assembly language programs designed to require electronic clock program displays the input screen. Of electronic clock and extend its application, has a very practical s

9、ignificance.Keyword：LED, timer / total number of devices, assembly language, debugging, running 目錄摘 要IIABSTRACTIII第一章 緒論11.1 電子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)的背景和意義11.2電子時(shí)鐘的功能2第二章 設(shè)計(jì)思路與方案確定32.1電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)思路32.2硬件電路的設(shè)計(jì)方案及框圖3計(jì)時(shí)方案4顯示方案4第三章 硬件電路設(shè)計(jì)與器件選擇53.1單片機(jī)簡(jiǎn)介53.1.1 單片機(jī)的特點(diǎn)53.1.2 8051單片機(jī)介紹53.2 時(shí)鐘與復(fù)位電路介紹8時(shí)鐘電路的介紹8復(fù)位電路的介紹93.3 LED顯示電路介

10、紹103.3.1 LED數(shù)碼管介紹103.3.2 LED驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)的連接介紹113.4按鍵電路設(shè)計(jì)與器件介紹12鍵盤結(jié)構(gòu)介紹12鍵盤與單片機(jī)的接口電路介紹123.5蜂鳴器電路介紹13第四章 電子時(shí)鐘軟件的設(shè)計(jì)方案144.1電子時(shí)鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案及框圖14第五章 電子時(shí)鐘應(yīng)用程序設(shè)計(jì)155.1主程序的設(shè)計(jì)15程序的起始地址15主程序的初始化內(nèi)容15主程序清單165.2 LED動(dòng)態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計(jì)185.2.1 T0定時(shí)器中斷服務(wù)程序的功能195.2.2 定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)初值195.2.3 T0定時(shí)器中斷服務(wù)程序流程及程序清單195.3 時(shí)鐘計(jì)時(shí)程序模塊的設(shè)計(jì)215.3.1 24h時(shí)間的

11、產(chǎn)生225.3.2 計(jì)算定時(shí)器T1的技術(shù)初值225.3.3 程序設(shè)計(jì)框圖及程序清單225.4 鍵盤接收子程序的設(shè)計(jì)255.4.1 程序設(shè)計(jì)框圖25設(shè)置當(dāng)前時(shí)間程序清單25設(shè)置定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間程序清單28第六章 心得體會(huì)31參考文獻(xiàn)32第一章 緒論1.1 電子時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)的背景和意義在電子技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)今，電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力的推動(dòng)和提高了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和信息化程度，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提升，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。時(shí)間對(duì)人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間，然后壓倒重大事情的時(shí)候，一旦忘記時(shí)間，就會(huì)給自己或他人造成很大麻煩。平時(shí)

12、我們要求上班準(zhǔn)時(shí)，約會(huì)或召開會(huì)議必然要提及時(shí)間，火車要準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)，航班要準(zhǔn)點(diǎn)起飛，工業(yè)生產(chǎn)中，很多環(huán)節(jié)都需要時(shí)間來確定工序替換時(shí)刻。所以說隨時(shí)準(zhǔn)確的知道時(shí)間并利用時(shí)間，是我們生活和工作中必不可少的。電子時(shí)鐘是采用電子電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，廣泛應(yīng)用于個(gè)人、家庭、車站、辦公等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡谋匦杵贰，F(xiàn)今，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用LED顯示器代替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，

13、這種表具有時(shí)，分，秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好。為了實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘時(shí)間設(shè)置，時(shí)間顯示，以及能夠正確無誤的運(yùn)行，本文主要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的方法，本設(shè)計(jì)由單片機(jī)AT89S51芯片和LED數(shù)碼管為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。1.2電子時(shí)鐘的功能電子時(shí)鐘主要是利用電子技術(shù)將時(shí)鐘電子化、數(shù)字化、擁有時(shí)間精確、體積小、界面友好、可擴(kuò)展性能強(qiáng)等特點(diǎn)、被廣泛應(yīng)用與生活和工作當(dāng)中。當(dāng)今市場(chǎng)上的電子時(shí)鐘品類繁多，外形小巧別致，也有體型較大的，諸如公共場(chǎng)所的大型電子報(bào)時(shí)器等。電子時(shí)鐘首先是數(shù)字化的時(shí)間顯示或報(bào)時(shí)器，在此基礎(chǔ)上，人們可以根據(jù)不同

14、場(chǎng)合的要求，在時(shí)鐘上加置其他功能，比如定時(shí)鬧鈴，音樂等。本設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘主要功能為：1、具有時(shí)間顯示和手動(dòng)校對(duì)功能，24小時(shí)制；2、具有鬧鐘功能第二章 設(shè)計(jì)思路與方案確定2.1電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，初步思路如下：（1） 計(jì)時(shí)單元由單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1來實(shí)現(xiàn)。（2） 時(shí)間顯示采用8段LED數(shù)碼管，動(dòng)態(tài)掃描方式。動(dòng)態(tài)掃描的定時(shí)時(shí)間，由單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0來實(shí)現(xiàn)。（3） LED數(shù)碼管的段碼輸入，由并行端口P0八位產(chǎn)生。（4） LED數(shù)碼管的位碼輸入，由并行端口P3后六位產(chǎn)生。（5） 時(shí)間調(diào)整與定時(shí)時(shí)間的輸入，通過接入鍵盤電路實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)共設(shè)計(jì)4個(gè)按鍵，分別定義為：KB1鍵（時(shí)間

15、調(diào)整設(shè)置鍵）：其功能是當(dāng)該鍵按下時(shí)，進(jìn)入時(shí)間調(diào)整輸入功能；KB2鍵（定時(shí)時(shí)間設(shè)置鍵）：其功能是當(dāng)該鍵按下時(shí)，進(jìn)入定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間輸入功能；KB3鍵：其功能是當(dāng)該鍵按下時(shí)，被調(diào)整位加1；KB4鍵：其功能是當(dāng)該鍵按下時(shí)，指向下一個(gè)調(diào)整的位。（6） 按鍵的接入方式：KB1鍵：通過P3口INT0引腳接入，中斷工作方式；KB2鍵：通過P3口INT1引腳接入，中斷工作方式；KB3鍵：通過P3口P3.4引腳接入，查詢工作方式；KB4鍵：通過P3口P3.5引腳接入，查詢工作方式。（7） 報(bào)警聲響用蜂鳴器產(chǎn)生，蜂鳴器接入P2口的P2.6引腳2.2硬件電路的設(shè)計(jì)方案及框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路，確定該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方

16、案，下圖1為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的硬件電路設(shè)計(jì)框圖。硬件電路由8部分組成，即按鍵輸入電路、單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、LED顯示器段碼驅(qū)動(dòng)電路、LED顯示器位碼驅(qū)動(dòng)電路、8位顯示器電路和蜂鳴器電路。圖 1計(jì)時(shí)方案利用8051單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。該方案節(jié)省硬件成本，且能使讀者在定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉與提高，對(duì)單片機(jī)的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而對(duì)學(xué)好單片機(jī)技術(shù)這門課程起到一定的作用。顯示方案8051的P0口和P2口外接由8個(gè)LED數(shù)碼管(LED7LED0)構(gòu)成的顯示器，用P0口作LED的段碼輸出口，P2口作LED數(shù)碼管的位控

17、輸出線，P3口外接四個(gè)按鍵KB1、KB2、KB3、KB4構(gòu)成鍵盤電路。簡(jiǎn)易電子鐘的功能不復(fù)雜，采用其現(xiàn)有的I/O便可完成第三章 硬件電路設(shè)計(jì)與器件選擇3.1單片機(jī)簡(jiǎn)介單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱為單片機(jī)，又稱為微型控制器，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支。單片機(jī)是70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片的器件。80年代以來，單片機(jī)發(fā)展迅速，各類新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多高性能新型機(jī)種，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動(dòng)化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。 單片機(jī)的特點(diǎn)（1）單片機(jī)的存儲(chǔ)器ROM和RAM時(shí)嚴(yán)格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲(chǔ)器，只存放程序，固定常數(shù)，及數(shù)據(jù)表格

18、。RAM則為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。 （2）采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制需要，單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯控制能力，特別是單片機(jī)具有很強(qiáng)的位處理能力。 （3）單片機(jī)的I/O口通常時(shí)多功能的。由于單片機(jī)芯片上引腳數(shù)目有限，為了解決實(shí)際引腳數(shù)和需要的信號(hào)線的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分。（4） 單片機(jī)的外部擴(kuò)展能力很強(qiáng)。在內(nèi)部的各種功能部件不能滿足應(yīng)用的需求時(shí)，均可在外部進(jìn)行擴(kuò)展，與許多通用的微機(jī)接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了很大的方便。3.1.2 8051單片機(jī)介紹根據(jù)初步的設(shè)計(jì)方案的分析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)，可以選擇帶

19、有EPROM的單片機(jī)，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，電路可以簡(jiǎn)化。INTEL公司的8051和8751芯片均可以選用。MCS-51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請(qǐng)參照單片機(jī)引腳圖：圖 2（1）主電源引腳VCC和VSS VCC（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

20、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

21、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)訪問外部存貯器時(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)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(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

22、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)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的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)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過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來說，無內(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）

23、，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、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)E

24、PROM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。在訪問外部存儲(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。 P3口也可作為8051的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口

25、）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。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。3.2 時(shí)鐘與復(fù)位電路介紹時(shí)鐘電路的介紹8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛(Ha

26、rvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。圖 3復(fù)位電路的介紹8051單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)按鈕復(fù)位兩種形式，RST/VPD端的高電平直接由上電瞬間產(chǎn)生高電平則為上電復(fù)位；若通過按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位信號(hào)稱為手動(dòng)按鈕復(fù)位。圖4為兼有上電復(fù)位與按鈕復(fù)位的電路。圖中，上電瞬間RST端的電位與Vcc相同，隨著電容充電電流的減小，+5V立即加到了RST/VPD端，該高電平使8051復(fù)位。圖 4若運(yùn)

27、行過程中，需要程序從頭開始執(zhí)行，這只需按圖4中的按鈕即可。按下按鈕則直接把+5V加到了RST/VPD端從而復(fù)位，這稱為手動(dòng)復(fù)位。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位，如果這些復(fù)位端的復(fù)位電平要求與單片機(jī)的要求一致，則可以與之相連。8051復(fù)位后，P0P3四個(gè)并行接口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。表3.9 單片機(jī)寄存器的復(fù)位狀態(tài)表寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP1、P3FFHSCON00HIP000000BSBUF不定IE000000B

28、PCON0B(NMOS)TMOD00H00000B(CHMOS)3.3 LED顯示電路介紹 LED數(shù)碼管介紹數(shù)碼管是一種把多個(gè)LED顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個(gè)LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個(gè)LED顯示段的陰極接在一起，即為公共商。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負(fù)極，又稱為負(fù)極。通常的數(shù)碼管又分為8段，即8個(gè)LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計(jì)的，分別為A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小數(shù)點(diǎn)位段。而多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會(huì)連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會(huì)連接在一起。

29、即，所有的A段都會(huì)連在一起，其它的段也是如此，這是實(shí)際最常用的用法。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的8段輸入及其公共端電平一直有效。動(dòng)態(tài)顯示的原理是，各個(gè)數(shù)碼管的相同段連接在一起，共同占用8 位段引管線；每位數(shù)碼管的陽極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個(gè)數(shù)碼管公共端加有效信號(hào)，在此同時(shí)給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)全段掃描速度大于視覺暫留速度時(shí)，顯示就會(huì)清晰顯示出來。 圖 5 LED驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)的連接介紹可以采用單片機(jī)的P2口和P0作為與LED的輸出接口，即P0口8位作為L(zhǎng)ED的段碼輸出信號(hào)，P2口后六位作為L(zhǎng)ED位碼的輸出控制信號(hào)。硬

30、件電路連接如圖6所示。段碼輸出所接上拉電阻，作用是保證LED可靠導(dǎo)通與截止。圖 63.4按鍵電路設(shè)計(jì)與器件介紹電子時(shí)鐘應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)具備兩項(xiàng)基本功能，意識(shí)隨時(shí)輸入定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間，而是隨時(shí)對(duì)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。要實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)功能，可以介入鍵盤輸入電路。鍵盤結(jié)構(gòu)介紹在單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)及智能化儀器中，用得最多的是非編碼鍵盤。鍵盤結(jié)構(gòu)可以分為獨(dú)立式鍵盤和行列式鍵盤（矩陣式）兩類。在本次設(shè)計(jì)中只需要4個(gè)按鍵，因此選擇獨(dú)立式鍵盤。如圖7所示，電路有按鍵和4個(gè)電阻組成，按鍵分別名為KB1、KB2、KB3、KB4，按鍵可以采用輕觸開關(guān)，電阻可以采用5腳排電阻。鍵盤與單片機(jī)的接口電路介紹 如圖7所示，將鍵盤

31、直接與單片機(jī)的P3口連接。用P3.2、P3.3引腳通過兩個(gè)按鍵KB1、KB2接入兩個(gè)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)INT0、INT1；P3.4、P3.5引腳作為I/O口使用，通過兩個(gè)按鍵KB3、KB4接入兩個(gè)輸入信號(hào)。4個(gè)按鍵功能的設(shè)計(jì)思路如下：圖 7KB1鍵功能：設(shè)置當(dāng)前時(shí)間，即當(dāng)電子時(shí)鐘的時(shí)間有誤差時(shí)，需要隨時(shí)對(duì)它進(jìn)行調(diào)整，使用KB1鍵與KB3鍵、KB4鍵配合來完成這一功能、KB2鍵功能：設(shè)置定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間，即當(dāng)需要電子時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)（鬧鐘）服務(wù)時(shí)，可以通過該鍵的功能來輸入定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間，使用KB2鍵與KB3鍵、KB4鍵配合來完成這一功能。KB3調(diào)整鍵功能：分別對(duì)時(shí)間值的小時(shí)十位、小時(shí)個(gè)位、分十位、分

32、個(gè)位、秒十位、秒個(gè)位進(jìn)行+1調(diào)整，及該鍵沒按下一次，對(duì)應(yīng)的時(shí)間調(diào)整位+1。KB4確認(rèn)鍵功能：確認(rèn)，即對(duì)KB3調(diào)整位進(jìn)行確認(rèn)，該鍵按下時(shí)，說明被調(diào)整位的值已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)去調(diào)整下一位。3.5蜂鳴器電路介紹設(shè)計(jì)要求定時(shí)（鬧鐘）時(shí)間到時(shí)要有聲音提醒信號(hào)產(chǎn)生，可選擇一只蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)這一功能。電路設(shè)計(jì)如圖8所示：下圖9為電子時(shí)鐘硬件電路原理圖：圖 8 圖 9第四章 電子時(shí)鐘軟件的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)時(shí)可采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，其優(yōu)點(diǎn)是：（1） 每個(gè)模塊的程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，任務(wù)明確，易于編寫、調(diào)試和修改。（2） 程序可讀性好，對(duì)程序的修改可局部進(jìn)行，其他部分可以保持不變，便于功能擴(kuò)充和版本升級(jí)。（3） 對(duì)于使

33、用頻繁的子程序可以建立子程序庫，便于多個(gè)模塊調(diào)用。4.1電子時(shí)鐘系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案及框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首先要確定軟件設(shè)計(jì)方案，即確定該軟件應(yīng)該完成哪些功能；其次是規(guī)劃為了完成這些功能需要分成多少個(gè)功能模塊，以及每一個(gè)程序模塊的具體任務(wù)是什么。模塊的劃分有很大的靈活行，但也不能隨意劃分。劃分模塊時(shí)應(yīng)遵循下述原則：（1） 每個(gè)模塊應(yīng)具有獨(dú)立的功能，能產(chǎn)生一個(gè)明確的結(jié)果（2） 模塊之間的控制參數(shù)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)參數(shù)應(yīng)盡量少。控制參數(shù)是指模塊進(jìn)入和退出的條件及方式，數(shù)據(jù)參數(shù)是指模塊間的信息交換(傳遞)方式、交換量的多少級(jí)交換的頻繁程度。（3） 模塊長(zhǎng)度適中。模塊語句的長(zhǎng)度通常在20100條較合適。模塊太

34、長(zhǎng)時(shí)，分析和調(diào)試比較困難，失去了模塊化程序機(jī)構(gòu)的優(yōu)越性；模塊太短則信息交換太頻繁，也不合適。（4） 根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分成7個(gè)模塊，如圖10所示。圖 10第五章 電子時(shí)鐘應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.1主程序的設(shè)計(jì)主程序的內(nèi)容一般包括：主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的起始地址，有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化和一些子程序調(diào)用等等。程序的起始地址8051單片機(jī)復(fù)位后，（PC）=0000H，而0003H002BH分別為各中斷源的入口地址。所以、編程時(shí)應(yīng)在0000H處寫一跳轉(zhuǎn)指令。當(dāng)CPU接收到中斷請(qǐng)求信號(hào)并予以響應(yīng)后，CPU把當(dāng)前的PC內(nèi)容壓入棧中進(jìn)行保護(hù)，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷程序入口處執(zhí)行。一般應(yīng)在相

35、應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口處寫一條跳轉(zhuǎn)指令，并以跳轉(zhuǎn)指令的目標(biāo)地址作為中斷服務(wù)程序的其實(shí)地址進(jìn)行編程。主程序的初始化內(nèi)容所謂初始化，是對(duì)將要用到的8051單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)設(shè)定。8051單片機(jī)復(fù)位后，特殊功能寄存器IE，IP的內(nèi)容均為00H，所以應(yīng)對(duì)IE，IP進(jìn)行初始化編程，以開放CPU中斷，允許某些中斷源中斷和設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)等。在本次設(shè)計(jì)中，使用了四個(gè)中斷工作方式，即T0、T1、/INT0、/INT1。其中：1） T0中斷：采用T0定時(shí)中斷工作方式，完成LED動(dòng)態(tài)掃描。2） T1中斷：采用T1定時(shí)中斷工作方式，產(chǎn)生100ms（或50ms）單位時(shí)間。3） /INT0中斷：采用外

36、部中斷工作方式，完成時(shí)間按調(diào)整功能。4） /INT1中斷：采用外部中斷工作方式，完成鬧鐘時(shí)間輸入功能。同時(shí)還要對(duì)一些存儲(chǔ)單元的進(jìn)行初始化，這些內(nèi)容都需要在初始化程序中來完成。5.1.3主程序清單ORG 0000H ;程序執(zhí)行開始地址LJMP MAIN ;跳轉(zhuǎn)主程序執(zhí)行ORG 0003H ;外部中斷0中斷服務(wù)程序入口地址LJMP INTA ;轉(zhuǎn)外部中斷0中斷服務(wù)程序ORG 000BH ;定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序入口地址LJMP TO_SEV ;轉(zhuǎn)T0定時(shí)中斷服務(wù)程序執(zhí)行ORG 0013H ;外部中斷1中斷服務(wù)程序入口地址LJMP INTB ;轉(zhuǎn)外部中斷1中斷服務(wù)程序ORG 001BH ;定時(shí)器T1

37、中斷服務(wù)程序入口地址LJMP T1_SEV ;轉(zhuǎn)T1定時(shí)中斷服務(wù)程序ORG 0030H ;設(shè)置主程序起始地址=0030HMAIN： MOV SP, #60H ;設(shè)置堆棧指針 MOV A，#00H MOV 30H, A MOV 31H, A MOV 32H, A MOV 33H, A MOV 34H, #0CH MOV 35H, A MOV 36H, A MOV 37H, AMOV 50H, #DFHMOV 51H, #EFHMOV 52H, #F7HMOV 53H, #FBHMOV 54H, #FDHMOV 55H, #FEHCLR RS0CLR RS1MOV R2, #0MOV R3, #0

38、MOV R4, #0MOV R5, #12MOV TMOD, #11HMOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0HMOV TH0, #0ECHMOV TL0, #78HMOV IP, #08HMOV TCON, #50HMOV IE, #8FHLOP: MOV A, 34H ANL A, #F0HMOV 40H, AMOV A, 34HANL A, #0FHMOV 41H, AMOV A, 33H ANL A, #F0HMOV 42H, AMOV A, 33HANL A, #0FHMOV 43H, AMOV A, 32H ANL A, #F0HMOV 44H, AMOV A, 32H

39、ANL A, #0FHAA: MOV 45H, A SETB RS1 CLR RS0A1: MOV R2, 37H ;判斷是否有定時(shí)時(shí)間CJNE R2, #0, NTMOV R2, 36HCJNE R2, #0, NTMOV R2, 35HCJNE R2, #0, NTSJMP BBNT: MOV A, 37HCJNE A, 34H, BB ;判斷定時(shí)時(shí)間到否MOV A, 36HCJNE A, 33H, BBMOV A, 35HCJNE A, 32H, BBCLR P3.6 ;時(shí)間到，發(fā)出報(bào)警SJMP LOPBB: SETB P3.6SJMP LOP5.2 LED動(dòng)態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計(jì)在采用動(dòng)

40、態(tài)掃描顯示方式時(shí)，要使得LED顯示的比較均勻，又有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率。當(dāng)掃描頻率在70Hz左右時(shí)，能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。一般可以采用間隔10ms對(duì)LED進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描一次，每一位LED的顯示時(shí)間為1ms。本次設(shè)計(jì)中，采用硬件定時(shí)和軟件定時(shí)并用的方式，即用定時(shí)器0溢出中斷功能實(shí)現(xiàn)10ms定時(shí)，通過軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)1ms的定時(shí)。5.2.1 T0定時(shí)器中斷服務(wù)程序的功能1）從顯示緩沖區(qū)分別取出6位LED顯示器顯示數(shù)據(jù)的位碼和段碼，送到P0口和P2口，一次顯示每一位，每一位的顯示時(shí)間為1ms，顯示6位需要6ms的時(shí)間。2）在設(shè)置當(dāng)前時(shí)間或輸入鬧鐘時(shí)間時(shí)，當(dāng)前調(diào)整位應(yīng)具有閃爍

41、（眨眼）功能，用來提示當(dāng)前調(diào)整位是哪一位。因此，在每一位顯示之前都要進(jìn)行判斷，該位是否閃爍位，然后決定進(jìn)行正常顯示還是閃爍顯示。3）LED顯示器每一位的顯示時(shí)間是1ms，延時(shí)1ms子程序是典型的軟件定時(shí)程序。5.2.2 定時(shí)器T0的計(jì)數(shù)初值設(shè)時(shí)鐘頻率為12MHZ，1個(gè)機(jī)器周期時(shí)間為1s。To定時(shí)器產(chǎn)生10ms的定時(shí)，可以計(jì)算出計(jì)數(shù)值和計(jì)數(shù)初值：計(jì)數(shù)值= =10000計(jì)數(shù)初值=65536-10000=55537=D8F1H初值寄存器的初值為：TH0=0D3H;TL0=F1H工作方式寄存器TMOD=XXXX0001B=X1H，T0定時(shí)器，工作方式1，定時(shí)。5.2.3 T0定時(shí)器中斷服務(wù)程序流程及程

42、序清單TO定時(shí)器中斷服務(wù)程序流程如圖11所示圖 11程序清單如下：TO_SEV: PUSH A ;LED定時(shí)掃描程序PUSH PSW ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)SETB RS1 ;RS1、RS0=11HSETB RS0 ;選擇3組工作寄存器CLR TR0 ;停止T0定時(shí)器MOV R2, #06H ;設(shè)置顯示器位數(shù)MOV R0, #40H ;設(shè)置段碼首地址MOV R1, #50H ;設(shè)置位碼首地址GO_ON: MOV A, R2 ;送顯示位數(shù)到ACJNE A, 31H, NO_FLASH ;判斷是閃爍位否NO_FLASH:MOV A, R1 ;送位碼地址到A累加器 MOV P3, A ;輸出位碼數(shù)據(jù)到P3口MO

43、V A, R0 ;送段碼地址到A累加器MOV P0, A ;輸出段碼數(shù)據(jù)到P0口LCALL DELAY1 ;調(diào)延時(shí)子程序，延時(shí)1msFLASH: INC R0 ;段碼地址+1 INC R1 ;位碼地址+1 DJNZ R2, GO_ON ;判斷6為都顯示完否？沒完繼續(xù)顯示下一位 MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#F1H ;重置T0計(jì)數(shù)初值 POP A ;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) SETB ET0 ;允許T0中斷 SETB TR0 ;啟動(dòng)T0開始定時(shí) SETB EA ;開中斷 RETI ;中斷返回DELAY1: MOV R3, #0FAH ;延時(shí)1ms子程序AGAIN: MOV R4, #03HDEL

44、AY： DJNZ R4, DELAY DJNZ R3, AGAINRET說明：在TO中斷服務(wù)程序中，又調(diào)用了延時(shí)1ms子程序，因此，T0中斷服務(wù)程序又是延時(shí)1ms子程序的主程序5.3 時(shí)鐘計(jì)時(shí)程序模塊的設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘系統(tǒng)的主要任務(wù)是：采用單片機(jī)為核心器件產(chǎn)生24h時(shí)間，并用LED顯示器將它顯示出來。本設(shè)計(jì)中，當(dāng)時(shí)鐘頻率為12MHz是，定時(shí)器最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間是65.86ms，以此要產(chǎn)生24h的時(shí)間值，必須采用硬件定時(shí)和軟件編程相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)。5.3.1 24h時(shí)間的產(chǎn)生選擇定時(shí)器T1，工作方式1，定時(shí)50ms，T1定時(shí)50ms中斷一次，利用R2寄存器加1，R2寄存器的值等于20時(shí)，時(shí)間正好為1s

45、；再利用R3寄存器計(jì)數(shù)60s，一次類推，累計(jì)24h的時(shí)間值，并需要設(shè)置以下幾個(gè)寄存器：R2：累計(jì)1s時(shí)間寄存器。T1每中斷一次R2=R2+1，計(jì)數(shù)二十次向R3進(jìn)位，并將R2清零。R3：累計(jì)60s時(shí)間寄存器，當(dāng)R3=60s，向R4進(jìn)位，然后將R3清零。R4：累計(jì)60min時(shí)間寄存器。當(dāng)R4=60min，正好是1h的時(shí)間，向R5進(jìn)位，然后R4清零。R5，累計(jì)24h時(shí)間寄存器。當(dāng)R5=24h，正好是晝夜的時(shí)間，并使R5清零。5.3.2 計(jì)算定時(shí)器T1的技術(shù)初值當(dāng)時(shí)鐘頻率=12MHZ時(shí)計(jì)數(shù)值= =50000計(jì)數(shù)初值=65537-50000=15537=3CB0H初值寄存器的初值為：TH1=3CH; T

46、L1=B0H工作方式計(jì)數(shù)器TMOD=0001XXXXB=1*H(T1、T0的工作方式控制字應(yīng)該一次性寫入，即TMOD=11H)5.3.3 程序設(shè)計(jì)框圖及程序清單程序設(shè)計(jì)框圖如圖12所示。 圖 12程序清單T1定時(shí)器，每50ms中斷一次，中斷20次為1s。T1_SEV: MOV TH1 , #3CH ;重置T1計(jì)數(shù)初值MOV TL1, #0B0HCLR EA ;關(guān)中斷PUSH A ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSH BPUSH PSWCLR RS1CLR RS0 ;選擇0區(qū)工作寄存器INC R2 ;中斷次數(shù)加1CJNE R2, #14H ,EN ;判斷中斷20次否，否，轉(zhuǎn)EN標(biāo)號(hào)地址 MOV R2, #0 ;T

47、1中斷20次的累計(jì)時(shí)間1s，計(jì)數(shù)寄存器R2清零 INC R3 ;秒計(jì)時(shí)單元R3+1 MOV 32H，R3 ;秒值送32H單元 CJNE R3, #3CH,EN ;判R3=60秒？否，轉(zhuǎn)EN標(biāo)號(hào)地址MOV R3，#0 ;60s時(shí)間到，R3清零MOV 32H，R3 ;秒值送32H單元INC R4 ;分計(jì)時(shí)單元R4+1MOV 33H，R4 ;分值送33H單元CJNE R4, #3CH,EN ;判R4=60min？否，轉(zhuǎn)EN標(biāo)號(hào)地址MOV R4, #0 ;60min時(shí)間到，R4清零MOV 33H, R4 ;分值送33單元INC R5 ;小時(shí)單元R5+1MOV 34H, R5 ;小時(shí)值送34H單元CJN

48、E R5, #18H,EN ;判R5=24h？否，轉(zhuǎn)EN標(biāo)號(hào)地址MOV R5, #0 ;24h時(shí)間到，R5清零MOV 34H, R5 ;小時(shí)值送34H單元EN: POP PSWPOP BPOP ASETB EA ;開中斷RETI ;中斷返回 5.4 鍵盤接收子程序的設(shè)計(jì)5.4.1 程序設(shè)計(jì)框圖5.4.2設(shè)置當(dāng)前時(shí)間程序清單INTA: SETB P3.4 ;輸入鍵值前，先將P3.4 P3.5置1 SETB P3.5CLR TR1 ;T1停止定時(shí)CLR ET1 ;T1禁止中斷CLR EX0 ;/INT0禁止中斷CLR EX1 ;/INT1禁止中斷SETB EA ;開中斷SETB ET0 ;允許T0中斷SETB PT0PUSH A ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSH BPUSH PSWMOV 31H, #0