基于80-C51單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)

1、基于80-C51單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題目: 基于80-C51單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 姓 名 考 號(hào) 院 系 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)及應(yīng)用 指導(dǎo)教師 2011年4月21日基于80-C51單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)摘 要 傳統(tǒng)的數(shù)字電子時(shí)鐘采用了較多的分立元器件，不僅占用了很大的空間而且利用率也比很低，隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度的不斷提高，用傳統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法很難滿足設(shè)計(jì)需求。單片機(jī)是集CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種接口于一體的微控制器。它體積小、成本低、功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化上。而51系列的單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。本文設(shè)計(jì)的電子時(shí)鐘

2、是基于51單片機(jī)，同時(shí)使用匯編語(yǔ)言為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，從而克服傳統(tǒng)電子時(shí)鐘的弊端。本設(shè)計(jì)擬實(shí)現(xiàn)的基本功能為單片機(jī)計(jì)時(shí)顯示功能。能夠體現(xiàn)單片機(jī)電子時(shí)鐘的可擴(kuò)展優(yōu)越性，加入時(shí)間調(diào)整程序，使用按鈕，調(diào)整年月日及時(shí)間；加入日歷顯示功能，鬧鐘功能、秒表功能。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，電子時(shí)鐘，匯編語(yǔ)言 ABSTRACT Traditional digital electronic clock with a many discrete com ponents, not only takes up a lot of space and utilization than low, with the increasing s

3、ystem complexity, the clock system design using traditional methods are difficult to meet the design requirements. Microcontroller is a CPU, RAM, ROM, timers, counters and a variety of interfaces in one of the micro-controller. Its small size, low cost, powerful, widely used in smart products and in

4、dustrial automation. And 51 of the microcontroller MCU is the most typical and most representative one. This design-oriented introduction to microcontroller 51 as the ca rrier language to assembly language for the design of the electronic clock design to overcome the drawbacks of conventional electr

5、onic clock.The design of the basic functions to be achieved for the microcont roller timer display. SCM can reflect the scalability advantages of el ectronic clock, add time to adjust, the use of buttons, adjust the date and time of year, month; to join the lunar calendar display function.Key words:

6、 SCM，electronic clock，assembly language 目 錄摘 要1ABSTRACT2目 錄3第 一 章 緒 論41.1單片機(jī)的定義41.2 單片機(jī)分類41.3 單片機(jī)的特點(diǎn)51.4單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域51.5電子時(shí)鐘的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域6第二章 MCS-51單片機(jī)簡(jiǎn)介72.1 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)72.2 單片機(jī)的存儲(chǔ)器9第三章 數(shù)碼管的簡(jiǎn)介133.1 數(shù)碼管的分類133.2 數(shù)碼管的應(yīng)用14第四章 電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)154.1 可實(shí)現(xiàn)的功能154.2 軟件設(shè)計(jì)流程154.3 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)的部分主要流程19第五章 電子時(shí)鐘的仿真295.1 單片機(jī)調(diào)試仿真軟件295.2 電子時(shí)鐘的仿真3

7、05.3 整機(jī)的仿真及調(diào)試33結(jié)束語(yǔ)36致 謝37參考文獻(xiàn)38 第 一 章 緒 論1.1單片機(jī)的定義 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一個(gè)小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分單片機(jī)還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)，最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍

8、設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小、更容易集成于復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣1。單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門迅速發(fā)展的技術(shù)，它的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各種嵌入式系統(tǒng)中。可以毫不夸張地說(shuō):掌握單片機(jī)技術(shù)是電子信息類專業(yè)學(xué)生就業(yè)的一個(gè)重要條件。同時(shí)單片機(jī)技術(shù)又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。只有我們不斷地通過(guò)實(shí)踐研究才能學(xué)習(xí)好單片機(jī)課程。1.2 單片機(jī)分類按照單片機(jī)的類型，單片機(jī)有：（1）51系列單片機(jī)，為首推系列單片機(jī)。其中首推Intel公司的單片機(jī) 4K字節(jié)的一次性程序存儲(chǔ)器（OTP）。（

9、2）具有ISP功能的單片機(jī)，ISP功能能夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)可編程，可以省去通用的編程器，單片機(jī)在用戶板上即可下載和燒錄用戶程序，而無(wú)需將單片機(jī)從生產(chǎn)好的產(chǎn)品上取下。（3）PIC系列單片機(jī)，PIC單片機(jī)系列是美國(guó)微芯公司（Microship）的產(chǎn)品，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，具有精簡(jiǎn)的指令集。PIC系列單片機(jī)的I/O口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補(bǔ)推挽輸出電路。具有在線調(diào)試及編程（ISP）功能。（4）AVR單片機(jī)：AVR單片機(jī)是Atmel公司推出的較為新穎的單片機(jī)）其顯著的特點(diǎn)為高性能、高速度、低功耗。AVR型號(hào)的管腳，與對(duì)應(yīng)的51系列兼容。（5） AT89S52 單片機(jī)： AT89S52是一種低功

10、耗、性能高具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，向下完全兼容51子系列。1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)是以工業(yè)測(cè)控對(duì)象、環(huán)境、接口特點(diǎn)出發(fā)向著增強(qiáng)控制功能，提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性方向發(fā)展。主要特點(diǎn)如下：種類多，型號(hào)全提高性能，擴(kuò)大容量，性能價(jià)格比高增加控制功能，向真正意義上的“單片”機(jī)發(fā)展低功耗1.4單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)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)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子

11、寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 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2，大致可分如下幾個(gè)范疇： 在智能儀器儀表上的應(yīng)用在工業(yè)控制中的應(yīng)用在家用電器中的應(yīng)用在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用此外，單片機(jī)在金融，科研、教育航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。采用以上方案具有以下優(yōu)勢(shì):從經(jīng)濟(jì)性、可移植性、可推廣性角度講，建立這樣的課程設(shè)計(jì)平臺(tái)是非常有意義的;利用

12、仿真系統(tǒng)，可以節(jié)約開(kāi)發(fā)時(shí)間和開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)具有很大的靈活性和可擴(kuò)展性。為了更好地學(xué)習(xí)單片機(jī)，我們采用Proteus軟件與Keil軟件整合構(gòu)建單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。首先我們要在PC上利用Proteus軟件自己搭建硬件電路，并利用系統(tǒng)提供的功能完成電路分析、系統(tǒng)調(diào)試和輸出顯示的硬件設(shè)計(jì)部分;同時(shí)在Keil軟件中編制程序，進(jìn)行相應(yīng)的編譯和仿真，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。當(dāng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作完成后，就可以在PC上看到最終的運(yùn)行效果。最后再通過(guò)proteus設(shè)計(jì)PCB，再完成真正硬件的調(diào)試。1.5電子時(shí)鐘的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中

13、，時(shí)鐘有兩方面的含義：一方面是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢3；另一方面是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，一是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)。數(shù)字鐘能長(zhǎng)期、連續(xù)、可靠、穩(wěn)定地下作;同時(shí)還具有體積小，功耗低等特點(diǎn)，便于攜帶，使用方便。同時(shí)由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字鐘的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表.鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生話帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能，數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)

14、裝置。使得電子時(shí)鐘廣泛應(yīng)用于個(gè)人家庭、車站、碼頭、辦公室等場(chǎng)所的各個(gè)角落，已成為人們口常生話中不可缺少的必需品。第二章 MCS-51單片機(jī)簡(jiǎn)介2.1 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)MCS-51單片機(jī)是美國(guó)INTE公司于1980年推出的產(chǎn)品，與MCS-48單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令,指令數(shù)達(dá)111條，MCS-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，MCS-51系列單片機(jī)主要包括8031、圖2.18051和8751等通用產(chǎn)品。2.1.1 MCS-51的引腳說(shuō)明MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框架4如圖2.1MCS-5

15、1系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，下圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： 圖2.2Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。然而，初

16、始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn)下圖2.3。此外，RESET/PDF還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 圖2.32.2 單片機(jī)的存儲(chǔ)器單片機(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(kāi)的形式，即哈佛(Harvard)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。2.2.1 程序存儲(chǔ)空間程序存儲(chǔ)空間可以被映射為內(nèi)部程序存儲(chǔ)

17、器或者外部程序存儲(chǔ)器。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部具有的4KB程序存儲(chǔ)器被映射到程序存儲(chǔ)空間的0000H0FFFH區(qū)間。這部分程序存儲(chǔ)空間也可以被映射為外部程序存儲(chǔ)器，它具體被映射為哪一種程序存儲(chǔ)器取決于引腳 （引腳31）所接的電平。當(dāng)引腳為高電平，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器被映射到這部分程序存儲(chǔ)空間；當(dāng)引腳為低電平，外部程序存儲(chǔ)器被映射到這部分程序存儲(chǔ)空間。高于0FFFH的程序存儲(chǔ)空間只能被映射為外部程序存儲(chǔ)器。2.2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間AT89C51的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有256字節(jié)，它們被分為兩部分：高128字節(jié)和低128字節(jié)。低128字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是真正的RAM區(qū)，可以被用來(lái)寫入或讀出數(shù)據(jù)。這一部分存儲(chǔ)

18、容量不是很大，但有很大的作用。它可以進(jìn)一步被分為3部分，如圖2.4所示。圖2.4 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128字節(jié)在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128字節(jié)中，地址從00H1FH的最低32個(gè)字節(jié)組成4組工作寄存器，每組有8個(gè)工作寄存器。每組中的8個(gè)工作寄存器都被命名為從R0到R7。在一個(gè)具體時(shí)刻，CPU只能使用其中的一組工作寄存器。當(dāng)前正在使用的工作寄存器組由位于高128字節(jié)的程序狀態(tài)字寄存器（PSW）中第3位（RS0）和第4位（RS1）的數(shù)據(jù)決定。程序狀態(tài)字寄存器中的數(shù)據(jù)可以通過(guò)編程來(lái)改變，這種功能為保護(hù)工作寄存器的內(nèi)容提供了很大的方便。如果用戶程序中不需要全部使用4組工作寄存器，那么剩下的工作寄存器所對(duì)應(yīng)的內(nèi)

19、部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也可以作為通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用?！?】工作寄存器在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的地址映射如表1.1所示。表1.1 工作寄存器地址映射表0組（RS1=0，RS0=0）1組（RS1=0，RS0=1）2組（RS1=1，RS0=0）3組（RS1=1，RS0=1）地址寄存器地址寄存器地址寄存器地址寄存器00HR008HR010HR018HR001HR109HR111HR119HR102HR20AHR212HR21AHR203HR30BHR313HR31BHR304HR40CHR414HR41CHR405HR50DHR515HR51DHR506HR60EHR616HR61EHR607HR70FHR717HR

20、71FHR7在工作寄存器區(qū)上面，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址從20H2FH的16個(gè)字節(jié)范圍內(nèi)，既可以通過(guò)字節(jié)尋址的方式進(jìn)入，也可以通過(guò)位尋址的方式進(jìn)入，位地址范圍從00H到7FH5。字節(jié)地址與位地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址從30H7FH部分僅可以用作通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的高128字節(jié)被稱為特殊功能寄存器（SFR）區(qū)。特殊功能寄存器被用作CPU和在片外圍器件之間的接口【6】，它們之間的聯(lián)系方框圖如圖2.5所示。圖2.5 殊功能寄存器（SFR）工作框圖CPU通過(guò)向相應(yīng)的特殊功能存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)控制對(duì)應(yīng)的在片外圍器件的工作，從相應(yīng)的特殊功能存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)讀取對(duì)應(yīng)的在片外圍器件的工作結(jié)果

21、。在AT89C51單片機(jī)中，包括前面提到的程序狀態(tài)字寄存器（PSW）的特殊功能存儲(chǔ)器共有26個(gè)，它們離散地分布在80HFFH的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間范圍內(nèi)7，對(duì)于沒(méi)有定義的存儲(chǔ)單元用戶不能使用。如果向這些存儲(chǔ)單元寫入數(shù)據(jù)將產(chǎn)生不確定的效果，從它們讀取數(shù)據(jù)將得到一個(gè)隨機(jī)數(shù)。對(duì)于字節(jié)地址低位為8H或者FH的特殊功能存儲(chǔ)器，既可以進(jìn)行字節(jié)操作，也可以進(jìn)行位操作。例如前面提到的用來(lái)確定當(dāng)前工作寄存器組的程序狀態(tài)字寄存器（PSW），它的地址為00H，因此對(duì)它可以進(jìn)行字節(jié)操作，也可以進(jìn)行位操作。采用位操作可以直接控制程序狀態(tài)字寄存器中的第3位（RS0）或第4位（RS1）數(shù)據(jù)而不影響其他位的數(shù)據(jù)。低位地址不

22、為8H或FH的特殊功能存儲(chǔ)器只可以進(jìn)行字節(jié)操作，當(dāng)需要修改這些特殊功能存儲(chǔ)器中的某些位時(shí)，對(duì)其他的位應(yīng)注意保護(hù)【3】。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間可以被映射為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、擴(kuò)展的輸入/輸出接口、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器等。這些外圍器件統(tǒng)一編址，所有外圍器件的地址都占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的地址資源，因此CPU與片外外圍器件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)可以使用與訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同的指令。CPU通過(guò)向相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址單元寫入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)控制對(duì)應(yīng)的片外外圍器件的工作，從相應(yīng)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址單元讀出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)讀取對(duì)應(yīng)的片外外圍器件的工作結(jié)果。第三章 數(shù)碼管的簡(jiǎn)介3.1 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

23、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)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)極數(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)極數(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。共陰極數(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。共陰極數(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

24、陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮【8】。3.1.1 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式的分類數(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。3.1.2 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)9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

25、件電路的復(fù)雜性。3.1.3 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12m

26、s，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】。3.2 數(shù)碼管的應(yīng)用數(shù)碼管是一類顯示屏 通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流會(huì)使其發(fā)亮從而顯示出數(shù)字。可以顯示、時(shí)間、日期、溫度等所有可以用數(shù)字代替的參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜使用簡(jiǎn)單，所以在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如：空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管其他家電也用液晶屏與熒光屏。3.2.1 數(shù)碼管使用的電流與電壓10電流：靜態(tài)時(shí)，推薦使用10-

27、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：當(dāng)選擇紅色時(shí)，使用1.9V；當(dāng)選擇綠色時(shí)，使用2.1V。第四章 電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)4.1 可實(shí)現(xiàn)的功能1采用六位數(shù)碼管顯示小時(shí)、分鐘、秒，并且可以任意設(shè)定時(shí)間。2可以查看并且設(shè)定日期，日期采用年、月、日的顯示方式。3可以查看并設(shè)定鬧鐘，鬧鐘的顯示方式采用與時(shí)間相同的顯示方式。4可以查看并設(shè)定星期，數(shù)碼管的最后一位顯示星期，用數(shù)字8表示星期日。5系統(tǒng)設(shè)定詳細(xì)說(shuō)明：系統(tǒng)的初始狀態(tài)為顯示時(shí)鐘狀態(tài)，此時(shí)顯示小時(shí)、分鐘、秒。初始狀態(tài)下，按K0鍵進(jìn)入時(shí)間調(diào)整程序，按K1鍵查看鬧鐘，按K2鍵查看日期，按K3鍵查看星期。進(jìn)入

28、時(shí)間調(diào)整狀態(tài)后，首先調(diào)整分鐘，此時(shí)分鐘閃爍顯示，按K1鍵加一，按K2鍵減一。按K0鍵開(kāi)始調(diào)整小時(shí)，此時(shí)小時(shí)閃爍顯示，按K1鍵加一，按K2鍵減一，再按K0鍵后系統(tǒng)返回到顯示時(shí)間狀態(tài)。在調(diào)整時(shí)間狀態(tài)下按下K3鍵進(jìn)入調(diào)整鬧鐘狀態(tài)，此時(shí)顯示原先的鬧鐘時(shí)間，并且鬧鐘分鐘閃爍顯示，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一；調(diào)整后按K0鍵轉(zhuǎn)換到鬧鐘小時(shí)調(diào)整單元，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一。鬧鐘調(diào)整完畢后按K0鍵回到調(diào)整時(shí)間狀態(tài)，按K3鍵轉(zhuǎn)到調(diào)整日期狀態(tài)。在調(diào)整日期狀態(tài)下，日單元閃爍顯示，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一；按下K0鍵進(jìn)入調(diào)整月，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一；按下K0鍵進(jìn)入調(diào)整年，此時(shí)按K1鍵加一，按

29、K2鍵減一。此時(shí)按下K0鍵返回到調(diào)整時(shí)間狀態(tài)，按下K3鍵進(jìn)入調(diào)整星期狀態(tài)。在調(diào)整星期狀態(tài)下，星期閃爍顯示，此時(shí)按K1鍵加一，按K2鍵減一。按下K0鍵返回到調(diào)整時(shí)間狀態(tài)。此時(shí)分鐘閃爍顯示，按K0鍵開(kāi)始調(diào)整小時(shí)，此時(shí)小時(shí)閃爍顯示，再按K0鍵后系統(tǒng)返回到顯示時(shí)間狀態(tài)。4.2 軟件設(shè)計(jì)流程 秒計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)為1Hz的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，可以由CPLD板上提供的20MHZ的信號(hào)通過(guò)分頻得到。秒計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出信號(hào)作為分鐘計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)，分鐘計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出信號(hào)又作為小時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號(hào)11.設(shè)計(jì)一個(gè)同時(shí)顯示時(shí)、分、秒6個(gè)數(shù)字的數(shù)字鐘，則需要6個(gè)七段顯示器。若同時(shí)點(diǎn)亮這6個(gè)七段顯示器，則電路中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比較

30、大的電流，很容易造成電路燒壞，我們通過(guò)掃描電路來(lái)解決這一問(wèn)題，通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)掃描信號(hào)LT(0)一LT(5)來(lái)控制6個(gè)七段顯示器，依次點(diǎn)亮6個(gè)七段顯示器，也就是每次只點(diǎn)亮一個(gè)七段顯示器。只要掃描信號(hào)的頻率超過(guò)人的眼睛視覺(jué)暫留頻率24Hz以上，就可以達(dá)到盡管每次點(diǎn)亮單個(gè)七段顯示器，卻能具有6個(gè)同時(shí)顯示的視覺(jué)效果，而目顯示也不致閃爍抖動(dòng)。其中6位掃描信號(hào)一方面控制七段顯示器依次點(diǎn)亮，一方面控制6選1選擇器輸出相應(yīng)顯示數(shù)字。控制電路用來(lái)將控制時(shí)鐘的一些功能加入到整個(gè)正常計(jì)數(shù)的顯示電路中，通過(guò)最終的顯示來(lái)驗(yàn)證控制電路的正確性【12】。圖4.1為整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)圖（下頁(yè)圖4.1）。圖4.1主程序流程圖圖4.2

31、計(jì)時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖4.3 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)的部分主要流程匯編語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)提供給用戶的最快最有效的語(yǔ)言，也是能夠利用計(jì)算機(jī)的所有硬件特性并能夠直接控制硬件的唯一語(yǔ)言。但是由于編寫和調(diào)試匯編語(yǔ)言程序要比高級(jí)語(yǔ)言復(fù)雜，因此目前其應(yīng)用不如高級(jí)語(yǔ)言廣泛【8】。但對(duì)于對(duì)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)這樣的程序來(lái)說(shuō)，用匯編語(yǔ)言是最快最有效的語(yǔ)言，下面是用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編寫的基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)的部分主要流程程序： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP TIMER0 ;秒計(jì)時(shí)中斷服務(wù)程序 ORG 001BH LJMP TIMER1 ;調(diào)時(shí)閃爍中斷服務(wù)程序 ORG 0035H;主程序MAIN

32、: MOV 20H,#00H MOV R0,#40H MOV R1,#32MAIN1: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R1,MAIN1 ;40H-5FH存儲(chǔ)單元清零 MOV SHIAL,#2 MOV SHIBL,#3 MOV NIANA,#0 MOV NIANB,#1 MOV YUEA,#0 MOV YUEB,#1 MOV RIA,#0 MOV RIB,#1 MOV XINGQI,#1 MOV TMOD,#11H MOV TL0,#01H MOV TH0,#4CH MOV TL1,#01H MOV TH1,#4CH MOV 36H,#00H SETB EA SETB ET0

33、SETB TR0 MOV R4,#14HLOOP: LCALL CHANGE LCALL DISPLAY JNB JIAN0,TIAO0 ;按下0鍵進(jìn)入調(diào)時(shí)程序 JNB JIAN1,NAOSEE ;按下1鍵進(jìn)入查看鬧鐘程序 JNB JIAN2,RILISEE ;按下2鍵進(jìn)入查看日歷程序 JNB JIAN3,WEEKDAY ;按下3鍵進(jìn)入查看星期程序 LCALL NAOZHONG LJMP LOOPTIAO0: LJMP TIAOWEEKDAY: JNB JIAN3,WEEKDAY1 LJMP WEEKDAY2WEEKDAY1: LCALL DISPLAY LJMP WEEKDAYRILISEE

34、: JNB JIAN2,RILISEE1 LJMP RILISEE2RILISEE1: LCALL DISPLAY LJMP RILISEENAOSEE: JNB JIAN1,NAOSEE1 LJMP NAOSEE2NAOSEE1: LCALL DISPLAY LJMP NAOSEE;鬧鐘查看程序NAOSEE2: MOV DPTR,#ZIXINGMA MOV A,SHIAL MOVC A,A+DPTR MOV SHIA,A MOV A,SHIBL MOVC A,A+DPTR MOV SHIB,A MOV A,FENAL MOVC A,A+DPTR MOV FENA,A MOV A,FENBL

35、MOVC A,A+DPTR MOV FENB,A MOV A,#0 MOVC A,A+DPTR MOV MIAOA,A MOV MIAOB,A MOV R5,#200 MOV R1,#4LOOP1: LCALL DISPLAY DJNZ R5,LOOP1 MOV R5,#200 DJNZ R1,LOOP1 LJMP LOOP;星期查看程序WEEKDAY2: MOV DPTR,#ZIXINGMA MOV A,#0 MOVC A,A+DPTR MOV MIAOA,A MOV FENA,A MOV FENB,A MOV SHIA,A MOV SHIB,A MOV A,XINGQI MOVC A,A+

36、DPTR MOV MIAOB,A MOV R1,#4 MOV R5,#200LOOP3: LCALL DISPLAY DJNZ R5,LOOP3 MOV R5,#200 DJNZ R1,LOOP3 LJMP LOOP CLR C;TURNFEN: LCALL CHANGE ;調(diào)整分鐘程序 LCALL DISPLAY JNB JIAN0,TIAOSHI ;按0鍵則轉(zhuǎn)調(diào)整小時(shí)程序 JNB JIAN3,ZHUAN ;按3鍵則轉(zhuǎn)到散轉(zhuǎn)程序 JNB JIAN1,FENJIA0 ;按1鍵則分鐘加一 JNB JIAN2,FENJIAN0 ;按2鍵則分鐘減一 LJMP TURNFEN;TIAO11: LCAL

37、L DISPLAY LJMP TIAO1TIAOSHI: JNB JIAN0,TIAOSHI1 CLR 00H SETB 01H LJMP TURNSHITIAOSHI1: LCALL DISPLAY LJMP TIAOSHIFENJIA0: JNB JIAN1,FENJIA1 LCALL FENJIA LJMP TURNFENFENJIA1: LCALL DISPLAY LJMP FENJIA0FENJIAN0: JNB JIAN2,FENJIAN1 LCALL FENJIAN LJMP TURNFENFENJIAN1: LCALL DISPLAY LJMP FENJIAN0;散轉(zhuǎn)程序，根據(jù)

38、按鍵3的次數(shù)來(lái)跳轉(zhuǎn)到鬧鐘，日歷，星期設(shè)置程序。ZHUAN: JNB JIAN3,TIAO12 CLR ET1 CLR TR1 LJMP NAOTIAO12: LCALL DISPLAY LJMP ZHUAN;時(shí)間調(diào)整退出程序TIAOOUT: CLR 00H CLR 01H CLR 02H CLR 03H CLR 04H MOV SHIAN,50H MOV SHIBN,51H MOV FENAN,52H MOV FENBN,53H CLR ET1 CLR TR1 SETB ET0 SETB TR0 LJMP LOOP ;調(diào)時(shí)結(jié)束返回到主程序;鬧鐘調(diào)整程序NAO: SETB 00H ;分鐘閃爍標(biāo)志

39、置1 CLR 01H ;小時(shí)閃爍標(biāo)志清零 CLR 03H ;秒閃爍標(biāo)志清零 MOV 60H,50H MOV 61H,51H MOV 62H,52H MOV 63H,53H MOV 64H,54H MOV 65H,55H MOV 50H,SHIAL MOV 51H,SHIBL MOV 52H,FENAL MOV 53H,FENBL SETB ET1 SETB TR1;鬧鐘小時(shí)調(diào)整程序NAOSHI: LCALL CHANGE LCALL DISPLAY JNB JIAN0,NOUT0 JNB JIAN1,NSHIJIA0 JNB JIAN2,NSHIJIAN0 JNB JIAN3,NZHUAN L

40、JMP NAOSHINOUT0: JNB JIAN0,NOUT1 CLR 00H CLR 01H CLR 03H MOV SHIAL,50H MOV SHIBL,51H MOV FENAL,52H MOV FENBL,53H MOV SHIAN,60H MOV SHIBN,61H MOV FENAN,62H MOV FENBN,63H MOV MIAOAN,64H MOV MIAOBN,65H LJMP TIAONOUT1: LCALL DISPLAY LJMP NOUT0NSHIJIA0: JNB JIAN1,NSHIJIA1 LCALL SHIJIA LJMP NAOSHINSHIJIA1

41、: LCALL DISPLAY LJMP NSHIJIA0NSHIJIAN0:JNB JIAN2,NSHIJIAN1 LCALL SHIJIAN LJMP NAOSHINSHIJIAN1:LCALL DISPLAY LJMP NSHIJIAN0 ;調(diào)整日TURNRI: LCALL CHANGE LCALL DISPLAY JNB JIAN0,TURNYUE0 JNB JIAN1,RIJIA0 JNB JIAN2,RIJIAN0 JNB JIAN3,XZHUAN LJMP TURNRITURNYUE0: JNB JIAN0,TURNYUE01 CLR 03H SETB 00H LJMP TURN

42、YUETURNYUE01:LCALL DISPLAY LJMP TURNYUE0RIJIA0: JNB JIAN1,RIJIA01 LJMP RIJIARIJIA01: LCALL DISPLAY LJMP RIJIA0RIJIAN0: JNB JIAN2,RIJIAN01 LJMP RIJIANRIJIAN01: LCALL DISPLAY LJMP RIJIAN0;調(diào)整星期WEEK: CLR 00H CLR 01H CLR 03H SETB 04H MOV 50H,#0 MOV 51H,#0 MOV 52H,#0 MOV 53H,#0 MOV 54H,#0 MOV 55H,XINGQITU

43、NWEEK: LCALL CHANGE LCALL DISPLAY JNB JIAN0,WEEKOUT JNB JIAN1,WEEKJIA0 JNB JIAN2,WEEKJIAN0 LJMP TUNWEEKWEEKOUT: JNB JIAN0,WEEKOUT1 CLR 04H MOV XINGQI,55H MOV SHIAN,60H MOV SHIBN,61H MOV FENAN,62H MOV FENBN,63H MOV MIAOAN,64H MOV MIAOBN,65H LJMP TIAOWEEKOUT1: LCALL DISPLAY LJMP WEEKOUTWEEKJIA0: JNB J

44、IAN1,WEEKJIA01 INC 55H MOV A,55H CJNE A,#08H,WEEK1 MOV 55H,#1 WEEK1: LJMP TUNWEEKWEEKJIA01:LCALL DISPLAY LJMP WEEKJIA0WEEKJIAN0:JNB JIAN2,WEEKJIAN1 DEC 55H MOV A,55H CJNE A,#00H,WEEK2 MOV 55H,#07WEEK2: LJMP TUNWEEKWEEKJIAN1:LCALL DISPLAY LJMP WEEKJIAN0 第五章 電子時(shí)鐘的仿真5.1 單片機(jī)調(diào)試仿真軟件源文件的輸入：Keil單片機(jī)模擬調(diào)試軟件內(nèi)集成

45、了一個(gè)文本編輯器，用該文本編輯器可以編輯源程序。打開(kāi)”FILE”“NEW”就打開(kāi)的此編輯器。在圖5.1中已經(jīng)完成了匯編語(yǔ)言源文件的輸入，并且完成了源程序向當(dāng)前工程的添加。然后再創(chuàng)建工程的步驟如下：打開(kāi)”project”“new uvision project”然后顯示一個(gè)對(duì)話框，在對(duì)話框里選擇ATMEL,在ATMEL的下拉框中找AT89C51選擇后點(diǎn)擊“OK”就創(chuàng)建了一個(gè)工程，注意：創(chuàng)建時(shí)把此工程保存在熟悉的文件夾里，以便于后面的查找使用。圖5.1 Keil單片機(jī)模擬調(diào)試軟件的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境完成匯編語(yǔ)言源文件的輸入后，接著需要把匯編語(yǔ)言源文件加入工程之中。選擇圖5.1中的工程管理器窗口的子目錄S

46、ource Group 1，再單擊鼠標(biāo)右鍵打開(kāi)快捷菜單。在快捷菜單中選擇“Add File to Group“Source Group 1”，加入文件對(duì)話框被打開(kāi)。在這個(gè)對(duì)話框的“查找范圍”下拉列表框中選擇存儲(chǔ)匯編語(yǔ)言源文件的文件夾，在“文件類型”下拉列表框中選擇Asm Source file（*.a*；*.src），這時(shí)存儲(chǔ)的匯編語(yǔ)言源文件將顯示出來(lái)。雙擊要加入的文件名，或者選擇要加入的文件名再單擊Add按鈕即可完成把匯編語(yǔ)言源文件加入工程。這時(shí)工程管理窗口的文件選項(xiàng)卡中子目錄Source Group 1下出現(xiàn)一個(gè)匯編語(yǔ)言源文件，如圖5.1所示。Proteus軟件：Proteus 是英國(guó)La

47、bcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。PROTEUS軟件由Labcenter公司開(kāi)發(fā)，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的EDA工具。微控制器系統(tǒng)相關(guān)的仿真需建立編譯和調(diào)試環(huán)境，可選擇Keil C51uVision2 軟件。該軟件支持眾多不同公司的芯片，集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時(shí)還支持PLM、匯編和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)。它的界面友好易學(xué)，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強(qiáng)大的功能。 其革命性的功能是：將電路仿真和微處理器仿真進(jìn)行協(xié)同，直接在基于原理圖的虛擬原型上進(jìn)行處理器編程調(diào)試，并進(jìn)行功能驗(yàn)證，通過(guò)動(dòng)態(tài)器件如電機(jī)、LED、LCD、開(kāi)關(guān)等，實(shí)時(shí)看到運(yùn)行后的輸入、輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等， Proteus為我們建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。5.