畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于AT89S51單片機(jī)的數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)

內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGEPAGE24目錄:1緒論 11.1數(shù)字電子鐘的背景 11.2數(shù)字電子鐘的意義 11.3數(shù)字電子鐘的應(yīng)用 22整體設(shè)計(jì)方案 32.1單片機(jī) 32.2單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 43數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì) 63.1最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 63.1.1電源 63.1.2外接晶體引腳 73.1.3復(fù)位 73.1.4輸入輸出引腳 83.2LED顯示電路 93.3鍵盤控制電路 114數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì) 134.1數(shù)字鐘的工作原理 134.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 144.3程序設(shè)計(jì)步驟 174.4程序編寫 185結(jié)束語(yǔ) 19參考文獻(xiàn) 20附錄1數(shù)字電子鐘電路原理圖 21附錄2PCB原理圖 22附錄3元件清單 23附錄4源程序 25致謝 29

摘要本設(shè)計(jì)介紹了電子鐘的工作原理、AT89S51單片機(jī)的性能和特點(diǎn)、并概述了用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電子鐘的硬件框圖及軟件實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)以AT89S51芯片為核心，輔以必要的外圍電路，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的電子鐘。它由交流電源供電，用八個(gè)七段LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描來顯示，三個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整，軟件方面采用C語(yǔ)言編程來實(shí)現(xiàn)。通過軟硬件結(jié)合達(dá)到最終目的。該電子鐘具有硬件成本低、計(jì)時(shí)準(zhǔn)確、調(diào)整時(shí)間容易等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：電子鐘；單片機(jī)；動(dòng)態(tài)掃描；Ｃ語(yǔ)言

AbstractThisdesignisintroducedtheworkingprinciple,electricclockAT89S51performanceandcharacteristics,andsummarizestheelectricclockwithmicrocontrollerhardwarediagramandsoftwarerealizationmethod.DesignwithAT89S51chipasthecore,withthenecessaryperip-heralcircuit,designasimpleelectricclock.Itconsistsofcommunicationpowersupply,sevensegmentwitheightLEDdigitaldisplaydynamicscanningtube,threebuttonstorealizethead-justment,timeusingClanguageprogrammingsoftwaretorealize.Throughthesoftwareandhardwarecombinedwithreachtheultimategoal.Theelectricclockhasthehardwarecostlow,timingaccurate,adjusttimeeasilyetc.Characteristics.Keywords:electricclock;SCM;Dynamicscanning;Clanguage1緒論1.1數(shù)字電子鐘的背景20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，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性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無(wú)傷大雅。但是，一旦有重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。目前，單片機(jī)正進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。1.2數(shù)字電子鐘的意義數(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)裝置，廣泛用于個(gè)人、家庭、車站、碼頭、辦公室等公共場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?，由于?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)超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。1.3數(shù)字電子鐘的應(yīng)用數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、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)，使數(shù)字鐘具有走時(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。

2整體設(shè)計(jì)方案2.1單片機(jī)AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩器可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。

主要功能特性為：兼容MCS-51指令系統(tǒng)，4k可反復(fù)擦寫（>1000次）ISPFlashROM；32個(gè)雙向I/O口；4.5-5.5V工作電壓；2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器；時(shí)鐘頻率0-33MHz；全雙工UART串行中斷口線；128x8bit內(nèi)部RAM；2個(gè)外部中斷源；低功耗空閑和省電模式；中斷喚醒省電模式；看門狗（WDT）電路；靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程；雙數(shù)據(jù)寄存器指針。AT89S51單片機(jī)與其他品牌單片機(jī)相比有著性價(jià)比高，性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。（1）51單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如果是作低成本的智能產(chǎn)品，51構(gòu)架單片機(jī)的成本優(yōu)勢(shì)，還是令人滿意的。比如一片AT89S51和AT89S52單片機(jī)的批量?jī)r(jià)格大概是5元左右，STC89C52單片機(jī)的批量?jī)r(jià)格大概是6元多，這樣的芯片價(jià)格是很低的。一片簡(jiǎn)單的74系列通用數(shù)字邏輯芯片還要1元左右，而一片51單片機(jī)內(nèi)部集成有成千上萬(wàn)個(gè)晶體管開關(guān)電路。51構(gòu)架已經(jīng)誕生很多年了，到目前依然有著強(qiáng)大的生命力和實(shí)用性，從1976年51構(gòu)架成功面市，多少年過去了，從90年代初全新閃存結(jié)構(gòu)的AT89C51要90元一片，到現(xiàn)在AT89S51只要5元多一片，51依然大量的使用著。使用51單片機(jī)能夠有效的控制智能產(chǎn)品整機(jī)的成本，51系列還是有著無(wú)法替代的重要地位。（2）AT89S51與AT89C51的比較AT89S51相對(duì)于AT89C51新增加了很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比89C51更低；而且89S51具有ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境上拔除，可以在線燒寫。AT89S51的最高工作頻率為33MHz，89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。AT89S51還具有雙UART串行通道、雙數(shù)據(jù)指示器、電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。AT89S51內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。具有全新的加密算法，這使得對(duì)于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。在兼容性方面，AT89S51向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等產(chǎn)品。也就是說不論教科書上采用的單片機(jī)是8051還是89C51還是MCS-51等等。在89S51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。AT89S51與AT89C51就如同INTEL的P3向P4升級(jí)一樣，雖然都可以跑Windows98，不過速度是不同的?？傊瑹o(wú)論是比其他品牌同類產(chǎn)品相比，還是與同品牌產(chǎn)品相比都顯示出了AT89S51優(yōu)良的性能，更高的性價(jià)比。所以AT89S51芯片成為了本系統(tǒng)的首選。2.2單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)AT89S51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)主要包括了以下主要部件：（1）控制器控制器是單片機(jī)的指揮控制部件，控制器的主要任務(wù)是識(shí)別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件，從而保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)地工作。單片機(jī)執(zhí)行指令是在控制器的控制下進(jìn)行的。首先從程序存儲(chǔ)器中讀出指令，送指令寄存器保存，然后送至指令譯碼器進(jìn)行譯碼，譯碼結(jié)果送定時(shí)控制邏輯電路，由定時(shí)控制邏輯產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)和控制信號(hào)，再送到單片機(jī)的各個(gè)部件去進(jìn)行相應(yīng)的操作。這就是執(zhí)行一條指令的全過程，執(zhí)行程序就是不斷重復(fù)這一過程?？刂破髦饕ǔ绦蛴?jì)數(shù)器、程序地址寄存器、指令寄存器IR、指令譯碼器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路及時(shí)序控制邏輯電路。（2）存儲(chǔ)器AT89S51單片機(jī)存儲(chǔ)器采用的是程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間截然分開，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各有自己的尋址方式，尋址空間和控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于單片機(jī)面向控制的實(shí)際應(yīng)用極為方便、有利。8051/8751單片機(jī)中，不僅在片內(nèi)集成了一定容量的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及眾多的特殊功能寄存器，而且還具有極強(qiáng)的外存儲(chǔ)器的擴(kuò)展能力，尋址能力分別可達(dá)64KB，尋址和操作簡(jiǎn)單方便。（3）并行I/O口MCS-51單片機(jī)共有4個(gè)雙向的8位并行I/O端口（Port），分別記作P0-P3，共有32根口線，各口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器所組成。實(shí)際上P0-P3已被歸入特殊功能寄存器之列。這四個(gè)口除了按字節(jié)尋址以外，還可以按位尋址。由于它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有一些差異，故各口的性質(zhì)和功能有一些差異。（4）時(shí)鐘電路與時(shí)序時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生MCS-51單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘信號(hào)。MCS-51單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，MCS-51單片機(jī)應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí)行進(jìn)行工作，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各個(gè)信號(hào)的關(guān)系[1]。

3數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì)3.1最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、組成，下面介紹一下每一個(gè)組成部分[2]。圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖3.1.1電源電源引腳：Vcc與40腳相連，即電源端；GND與20腳相連，即接地端；工作電壓為5V，另有AT89S51工作電壓是2.7-6V。3.1.2外接晶體引腳XTAL1與單片機(jī)19腳相連，XTAL2與單片機(jī)18腳相連。圖3-2晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22μF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。3.1.3復(fù)位在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0－P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為ROM的00H處開始運(yùn)行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C取22μF，Rs約為200Ω，Rk約為1K。復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部RAM有所影響[3]。常用的復(fù)位電路如下圖所示：圖3-3常用復(fù)位電路圖3.1.4輸入輸出引腳（1）P0端口[P0.0-P0.7]P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O端口，端口置1（對(duì)端口寫1）時(shí)作高阻抗輸入端。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié)；校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。（2）P1端口[P1.0-P1.7]P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低8位地址信息。（3）P2端口[P2.0－P2.7]P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高8位地址和控制信息。在訪問外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址。而在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。（4）P3端口[P3.0－P3.7]P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用[4]。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。除此之外P3端口還用于一些專門功能，具體請(qǐng)看下表。表3-1P3端口引腳兼用功能表P3引腳兼用功能P3.0串行通訊輸入（RXD）P3.1串行通訊輸出（TXD）P3.2外部中斷0（INT0）P3.3外部中斷1（INT1）P3.4定時(shí)器0輸入（T0）P3.5定時(shí)器1輸入（T1）P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通WRP3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通RD3.2LED顯示電路顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。LED顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一，如3-4圖所示。圖3-4LED顯示器的符號(hào)圖發(fā)光二極管（LED）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可以組裝成分段式或點(diǎn)陣式LED顯示器件（半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個(gè)發(fā)光二極管。外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號(hào)。LED數(shù)碼管有共陽(yáng)、共陰之分。圖是共陽(yáng)式、共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和符號(hào)[5]。圖3-5共陽(yáng)式、共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號(hào)圖顯示電路顯示模塊需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間，即時(shí)、分、秒，因此需要6個(gè)數(shù)碼管，另需兩個(gè)數(shù)碼管來顯示橫。采用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示時(shí)間，硬件連接如下圖所示，時(shí)的十位和個(gè)位分別顯示在第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)碼管，分的十位和個(gè)位分別顯示在第四個(gè)和第五個(gè)數(shù)碼管，秒的十位和個(gè)位分別顯示在第七個(gè)和第八個(gè)數(shù)碼管，其余數(shù)碼管顯示橫線。LED顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動(dòng)方式可分成靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。對(duì)于多位LED顯示器，通常都是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示。數(shù)碼管使用條件：（1）段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻。（2）使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定。（3）使用電流：靜態(tài)：總電流80mA（每段10mA）；動(dòng)態(tài)：平均電流4~5mA峰值電流100mA。 數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說明：（1）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引腳；（2）焊接溫度：260度；焊接時(shí)間：5s；（3）表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品，可以在使用前撕下來。3.3鍵盤控制電路該設(shè)計(jì)需要校對(duì)時(shí)間，所以用三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)。按來調(diào)節(jié)小時(shí)的時(shí)間，按來調(diào)節(jié)分針的時(shí)間，按來調(diào)節(jié)秒的時(shí)間。下圖是按鍵硬件連接圖。圖3-6按鍵控制電路的硬件連接圖當(dāng)用手按下一個(gè)鍵時(shí)，如圖3-7所示，往往按鍵在閉合位置和斷開位置之間跳幾下才穩(wěn)定到閉合狀態(tài)的情況；在釋放一個(gè)鍵時(shí)，也回會(huì)出現(xiàn)類似的情況。這就是抖動(dòng)。抖動(dòng)的持續(xù)時(shí)間隨鍵盤材料和操作員而異，不過通?？偸遣淮笥?0ms。很容易想到，抖動(dòng)問題不解決就會(huì)引起對(duì)閉合鍵的識(shí)別。用軟件方法可以很容易地解決抖動(dòng)問題，這就是通過延遲10ms來等待抖動(dòng)消失，這之后，在讀入鍵盤碼[6]。圖3-7按鍵抖動(dòng)信號(hào)波形

4數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實(shí)質(zhì)性功能）的設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)通常要考慮以下幾個(gè)方面的問題：（1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，設(shè)計(jì)出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡(jiǎn)潔和流程合理；（2）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、實(shí)行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改；（3）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)；（4）繪制程序流程圖；（5）合理分配系統(tǒng)資源；（6）為程序加入注釋，提高可讀性，實(shí)施軟件工程；（7）注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。4.1數(shù)字鐘的工作原理數(shù)字鐘工作原理為：數(shù)字電子鐘是一個(gè)將“時(shí)”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒，另外還有校時(shí)功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由顯示器“時(shí)”、“分”、“秒”和單片機(jī)，還有校時(shí)電路組成。8個(gè)數(shù)碼管的段選接到單片機(jī)的P0口，位選接到單片機(jī)的P2口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的工作原理工作，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒單元”。采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分單元”的時(shí)鐘脈沖?！胺謫卧币膊捎?0進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)單元”?！皶r(shí)單元”采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)的累計(jì)。顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出來。校時(shí)電路時(shí)用來對(duì)“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整，按一下，秒單元就加1，按一下，分就加1，按一下，時(shí)就加1[7]。4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用到很多子程序，它們的流程圖4-1所示。主程序是先開始，然后啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器啟動(dòng)后在進(jìn)行按鍵檢測(cè)，檢測(cè)完后，就可以顯示時(shí)間。啟動(dòng)定時(shí)器啟動(dòng)定時(shí)器按鍵檢測(cè)時(shí)間顯示開始圖4-1主程序流程圖按鍵處理是先檢測(cè)秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加1；如果沒有按下，就檢測(cè)分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加1；如果沒有按下，就檢測(cè)時(shí)按鍵是否按下，時(shí)按鍵如果按下，時(shí)就加1；如果沒有按下，就把時(shí)間顯示出來[8]。開始開始秒按鍵按下秒加1結(jié)束時(shí)按鍵按下分按鍵按下時(shí)加1時(shí)間顯示分加1是是是否否否圖4-2按鍵處理流程圖定時(shí)器中斷時(shí)是先檢測(cè)1秒是否到，1秒如果到，秒單元就加1；如果沒到，就檢測(cè)1分鐘是否到，1分鐘如果到，分單元就加1；如果沒到，就檢測(cè)1小時(shí)是否到，1小時(shí)如果到，時(shí)單元就加1，如果沒到，就顯示時(shí)間。開始開始秒單元加11秒時(shí)間到60分鐘到60秒時(shí)間到24小時(shí)到秒單元清零，分單元加1時(shí)間顯示分單元清零，時(shí)單元加1時(shí)單元清零中斷返回是否是否是是否否圖4-3定時(shí)器中斷流程圖時(shí)間顯示是先秒個(gè)位計(jì)算顯示，然后是秒十位計(jì)算顯示，再是分個(gè)位計(jì)算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示，最后是時(shí)十位計(jì)算顯示。開始開始秒個(gè)位計(jì)算顯示結(jié)束時(shí)十位計(jì)算顯示秒十位計(jì)算顯示分個(gè)位計(jì)算顯示分時(shí)位計(jì)算顯示時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示圖4-4時(shí)間顯示流程圖4.3程序設(shè)計(jì)步驟在程序設(shè)計(jì)過程中，我遇到了很多困難，這部分也是讓我學(xué)到很多東西的地方。首先，我學(xué)習(xí)了定時(shí)器的相關(guān)知識(shí)，計(jì)數(shù)器的使用是很重要的組成部分，在這個(gè)設(shè)計(jì)中選擇計(jì)數(shù)器T0。T0的工作方式有：方式0：13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，不推薦；方式1：16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，常用；方式2：常數(shù)自動(dòng)重裝初值的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；方式3：T0相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。此程序采用方式1，方式1的定時(shí)時(shí)間t為。其中X為定時(shí)器初值，fosc為12MHz，若X為0則ms。因此可取50ms為計(jì)時(shí)單位，初值X應(yīng)為。X=15536=11110010110000=3CB0。即定時(shí)器初值為TH0=03CH，TL0=0B0H。定時(shí)器中斷20次為一秒，這部分在中斷程序中用到[9]。其次，我參看了文獻(xiàn)中的設(shè)計(jì)思路，再進(jìn)行具體的程序書寫工作。認(rèn)真學(xué)習(xí)了教科書中關(guān)于C語(yǔ)言編程的問題，熟悉了C語(yǔ)言的編程方法和語(yǔ)法習(xí)慣。第三步就是進(jìn)行具體的程序編寫工作。4.4程序編寫本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要可分為主程序、定時(shí)計(jì)數(shù)中斷程序、時(shí)間調(diào)整程序、延時(shí)程序四大模塊，具體程序見附錄三。

5結(jié)束語(yǔ)我在這一次單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，很是受益匪淺。通過對(duì)自己在大學(xué)四年時(shí)間里所學(xué)的知識(shí)的回顧，并充分發(fā)揮對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的思考及書面表達(dá)能力，最終完成了。這為自己今后進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的經(jīng)驗(yàn)。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程，它使我運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析和解決一個(gè)理論問題或?qū)嶋H問題，把知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。通過這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了；才能夠?qū)⒄n本知識(shí)與實(shí)踐相整合，理論知識(shí)服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐，以增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力。這個(gè)實(shí)驗(yàn)十分有意義我獲得很深刻的經(jīng)驗(yàn)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我們知道了理論和實(shí)際的距離，也知道了理論和實(shí)際想結(jié)合的重要性，，也從中得知了很多書本上無(wú)法得知的知識(shí)。我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實(shí)際教學(xué)中的實(shí)際問題為目的，還要以實(shí)踐相結(jié)合，理論問題即實(shí)踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個(gè)專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實(shí)踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實(shí)踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識(shí)的鞏固，又有助于帶動(dòng)實(shí)踐，解決實(shí)際問題，加強(qiáng)我們的動(dòng)手能力和解決問題的能力。

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附錄1數(shù)字電子鐘電路原理圖

附錄2PCB原理圖附錄3元件清單PartTypeDesignatorFootprint1kR16AXIAL0.41kR17AXIAL0.41kR18AXIAL0.41kR15AXIAL0.41kR12AXIAL0.41kR13AXIAL0.41kR14AXIAL0.41kR1AXIAL0.41kR19AXIAL0.42kR3AXIAL0.410kR8AXIAL0.410kR6AXIAL0.410kR7AXIAL0.410kR11AXIAL0.410kR10AXIAL0.410kR9AXIAL0.410kR4AXIAL0.410kR5AXIAL0.410uCRB.2/.412.000MHZYAX130pC2RAD0.230pC1RAD0.2330R25AXIAL0.4330R24AXIAL0.4330R27AXIAL0.4330R26AXIAL0.4330R21AXIAL0.4330R20AXIAL0.4330R23AXIAL0.4330R22AXIAL0.4470R2AXIAL0.4AT89S51JP46DIP40CON2J1SIP2LED4X8U2LEDDDDLED4X8U1LEDDDDPNPQ2PNP123PNPQ1PNP123PNPQ4PNP123

續(xù)表PartTypeDesignatorFootprintPNPQ3PNP123PNPQ7PNP123PNPQ8PNP123PNPQ5PNP123PNPQ6PNP123SW-PBS3SW-PB1SW-PBS4SW-PB1SW-PBS1SW-PB1SW-PBS2SW-PB11kR16AXIAL0.4PAGE30附錄4源程序主程序#include<reg52.h>sbitksec=P3^0;sbitkmin=P3^1;sbitkhour=P3^2;unsignedcharsecshi=0,secge=0,minshi=0,minge=0,hourshi=0,hourge=0;unsignedintnum=0,sec=0,min=0,hour=0;unsignedcharcodetable[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};voiddelay(unsignedint);voidtime0();voiddisplay();voidkeyscan();main(){TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1){keyscan();display();}}voiddelay(unsignedintz){unsignedintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}定時(shí)器中斷子程序voidtime0()interrupt1{num++;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;}LED顯示程序voiddisplay(){if(num==20){num=0;sec++;if(sec==60){sec=0;min++;if(min==60){min=0;hour++;if(hour==24){hour=0;