畢業(yè)設(shè)計論文 單片機多功能電子鐘設(shè)計

1、<p>　　《單片機技術(shù)》課程設(shè)計任務(wù)</p><p>　　一、設(shè)計題目：基于單片機并行口的電子鐘的設(shè)計</p><p>　　二、適用班級：電子0303</p><p><b>　　三、指導(dǎo)教師：王韌</b></p><p><b>　　四、任務(wù)與要求：</b></p>&l

2、t;p>　　在智能化儀器儀表中，控制核心均為微處理器，而單片機以其高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計智能化儀器儀表的首選微控制器，單片機結(jié)合簡單的接口電路即可構(gòu)成電子鐘，它可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活等領(lǐng)域，與傳統(tǒng)鐘表相比較，它具有高精度、高可靠性、操作方便、價格便宜、智能化等特點，是鐘表的一個發(fā)展方向，具有一定的實用價值。</p><p>　　1、本課題任務(wù)如下：<

3、/p><p>　　設(shè)計一個具有特定功能的電子鐘。該電子鐘上電或按鍵復(fù)位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進入時鐘準備狀態(tài)；第一次按電子鐘啟動/調(diào)整鍵，電子鐘從0時0分0秒開始運行，進入時鐘運行狀態(tài)；再次按電子鐘啟動/調(diào)整鍵，則電子鐘進入時鐘調(diào)整狀態(tài)，此時可利用各調(diào)整鍵調(diào)整時間，調(diào)整結(jié)束后可按啟動/調(diào)整鍵再次進入時鐘運行狀態(tài)。</p><p>　　2、本課題要求如下：</p>&l

4、t;p>　?。?）在AT89S51的P0口和P2口外接由六個LED數(shù)碼管(LED5～LED0)構(gòu)成的顯示器，用P0口作LED的段碼輸出口（P0.0～P0.7對應(yīng)于LED的a～dp），P2.5～P2.0作LED的位控輸出線（P2.5～P2.0對應(yīng)于LED5～LED0），P1口外接四個按鍵A、B、C、D（對應(yīng)于P1.0～P1.3）。</p><p>　?。?）、利用六個LED顯示當前時間。</p>

5、<p>　?。?）、四個按鍵的功能：A鍵用于電子鐘啟動/調(diào)整；B鍵用于調(diào)時,范圍0-23,0為24點,每按一次時加1；C鍵用于調(diào)分,范圍0-59，0 為60分,每按一次分加1；D鍵用于調(diào)秒, 范圍0-59，0為60秒,每按一次秒加1。</p><p>　?。?）、單片機采用AT89S51，fosc=12MHZ。</p><p>　?。?）、電子鐘供電電源電路的設(shè)計。</p

6、><p>　?。?）、電子鐘時鐘電路，復(fù)位電路的設(shè)計。</p><p>　?。?）、編寫系統(tǒng)監(jiān)控程序、鍵掃子程序、顯示子程序及其它所需子程序、功能程序和中斷服務(wù)程序。</p><p>　?。?）、計算機輸出課程設(shè)計說明書一份。 </p><p>　?。?）、設(shè)計時間：二周</p><p>　?。?/p>

7、10）、制作電子鐘實物。</p><p>　　五、課程設(shè)計說明書主要內(nèi)容</p><p>　　1、課程設(shè)計說明書封面；</p><p>　　2、課程設(shè)計任務(wù)書封面及課程設(shè)計任務(wù)書；</p><p><b>　　3、前言；</b></p><p>　　4、課程設(shè)計說明書目錄；</p>

8、<p>　　5、電子鐘功能說明及總體方案介紹；</p><p>　　6、詳細介紹電子鐘的工作原理；</p><p>　　7、繪制電子鐘整機電路框圖、整機電路原理圖、電源電路原理圖及PCB圖各1份；</p><p>　　8、列出電子鐘元器件清單；</p><p>　　9、詳細介紹電子鐘單元電路工作原理（包括電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路

9、、鍵盤/顯示接口電路及所用主要芯片）；</p><p>　　10、單片機硬件資源的使用分配情況；</p><p>　　11、畫出電子鐘軟件系統(tǒng)監(jiān)控程序、各子程序、中斷服務(wù)程序及各功能程序的流程框圖；</p><p>　　12、列出電子鐘軟件系統(tǒng)程序清單；</p><p>　　13、寫出電子鐘的使用說明；</p><p>

10、;　　14、設(shè)計體會，談?wù)劚驹O(shè)計的重點、難點及精妙之處，是否存在不足之點及改進意見；</p><p>　　15、提出《單片機技術(shù)》課程教學(xué)建議；</p><p><b>　　16、參考資料。</b></p><p>　　六、課程設(shè)計說明書書寫格式</p><p>　　參照“課程設(shè)計說明書書寫格式”文件。</p>

11、;<p><b>　　七、參考資料</b></p><p>　　[1]、曹巧媛，單片機原理及應(yīng)用[M]，北京：電子工業(yè)出版社，1997.7。</p><p>　　[2]、趙秀珍，單永磊，單片微型計算機原理及其應(yīng)用[M]，北京：中國水利水電出版社，2001.8。</p><p>　　[3]、張毅剛，修林成，胡振江，MCS-51單片機

12、應(yīng)用設(shè)計[M]，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990.8。</p><p>　　[4]、張洪潤，蘭清華，單片機應(yīng)用技術(shù)教程[M]，北京：清華大學(xué)出版社，1997.11。</p><p>　　[5]、李華，MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.8。</p><p>　　[6]、陳景初，單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實踐[M]，北京：

13、北京航空航天大學(xué)出版社。</p><p>　　[7]、馬家辰，MCS-51單片機原理與接口技術(shù)[M]，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。</p><p>　　[8]、劉守義，單片機應(yīng)用技術(shù)[M]，西安：西安電子科技大學(xué)出版社。</p><p><b>　　電氣自動化教研室</b></p><p>　　2005年9月10日&l

14、t;/p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　電子科技日新月異，人們對現(xiàn)代電子設(shè)備的智能化和微型化及其精度提出了更高的要求，而單片機因其具有穩(wěn)定可靠、 體積小、 價格低廉等特點，成為設(shè)計智能化儀器儀表的首選微控制器，因此本次我們沒有選用傳統(tǒng)的專用的時鐘芯片，而是采用了AT89S51芯片，此款單片機可以使用軟件對其進行在線編程，其靈活性和可靠性都相

15、對提高。</p><p>　　通過此次實物制作,增強了我們的動手能力,把理論與實踐融合在一起。同時，也進一步加深了對單片機的硬件結(jié)構(gòu)的理解和鞏固，編程能力也得到了提高。在此將電子鐘制作過程中用到的知識進行了一些總結(jié)，并記錄了遇到的問題，希望自己今后能注意。同時也希望能成為讀者的參考資料，能幫助讀者避免出現(xiàn)相同的問題，并能從中得到一些啟發(fā)。</p><p>　　在此要感謝王老師對我的指導(dǎo)，感

16、謝同組人的合作及幫助過我的同學(xué)。由于編者水平有限,書中的錯漏在所難免，懇請讀者批評指正。</p><p><b>　　編者:吳 海 林</b></p><p>　　2005—11—13</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 多功能電子表說明及總體方案介紹1&l

17、t;/p><p>　　1.1 多功能電子表計時方案1</p><p>　　1.2 多功能電子表鍵盤/顯示方案2</p><p>　　2 電子鐘的工作原理4</p><p>　　3 多功能電子表原理框圖、原理圖及PCB圖5</p><p>　　3.1 多功能電子表原理框圖5</p>

18、<p>　　3.2 多功能電子表整機原理圖5</p><p>　　3.3 多功能電子表電路PCB圖7</p><p>　　4 多功能電子表元器件清單9</p><p>　　5 多功能電子表單元電路工作原理及芯片11</p><p>　　5.1 電源電路工作原理11</p><

19、p>　　5.2 時鐘電路工作原理11</p><p>　　5.3 復(fù)位電路工作原理12</p><p>　　5.4 鍵盤電路工作原理12</p><p>　　5.5 顯示器工作原理13</p><p>　　5.6 AT89S51芯片17</p><p>　　5.7 74LS244

20、芯片20</p><p>　　5.8 S8550PNP三極管21</p><p>　　5.9 四位一體數(shù)碼管23</p><p>　　6 單片機硬件資源分配25</p><p>　　7 程序流程圖26</p><p>　　8 電子鐘程序清單32</p><

21、p>　　9 誤差分析40</p><p>　　10 電子鐘使用說明43</p><p>　　11 設(shè)計體會44</p><p>　　12 教學(xué)意見45</p><p>　　13 參考資料46</p><p>　　1 多功能電子表說明及總體方案介紹</p>

22、<p>　　本次設(shè)計電子鐘系統(tǒng)功能簡單，用單片機的最小系統(tǒng)就能得以實現(xiàn)。而單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計中實際上最重要的就是對鍵盤/顯示器接口電路的設(shè)計，由于系統(tǒng)功能不同所以要求就不同，接口設(shè)計也就不同。對一個鍵盤/顯示器接口設(shè)計應(yīng)從整個系統(tǒng)出發(fā)，綜合考慮軟、硬件特點。下面是本人在設(shè)計前對各種設(shè)計方案的考慮：</p><p>　　1.1 多功能電子表計時方案</p><p>　　方案一：

23、采用實時時鐘芯片</p><p>　　實時時鐘芯片具備年、月、日、時、分、秒計時功能和多點定時功能，計時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進行一次，不需程序干預(yù)。計算機可通過中斷或查詢方式讀取計時數(shù)據(jù)進行顯示，因此計時功能的實現(xiàn)無需占用CPU的時間，程序簡單。此外，實時時鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計時功能；具有可編程方波輸出功能，可用做實時測控系統(tǒng)的采樣信號等；有的實時時鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性RAM，可用來

24、存放需長期保存但有時也需變更的數(shù)據(jù)。由于功能完善，精度高，軟件程序設(shè)計相對簡單，且計時不占用CPU時間，因此，在工業(yè)實時測控系統(tǒng)中多采用這一類專用芯片來實現(xiàn)實時時鐘功能。</p><p>　　方案二: 軟件控制。</p><p>　　利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時及秒表計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能使設(shè)計者對單片機的指令系統(tǒng)能有更深入的了解，從而

25、掌握單片機應(yīng)用技術(shù)MCS-51匯編語言程序設(shè)計方法，因此，本系統(tǒng)設(shè)計采用此種軟件控制方法來實現(xiàn)計時。而由于ATMEL公司的AT89S51單片機是低功耗的具有4KB在線可編程Flash存儲器的單片機。它與通用80C51系列單片機的指令系和引腳兼容。片內(nèi)的Flash可允許在線重新編程，也可使用通用非易失性存儲器編程。它將通用CPU和在線可編程Flash集成在一個芯片上，形成了功能強大、使用靈活和具有較高性能價格比的微控制器。它的功能強大，而

26、且也較容易購買，故本設(shè)計中所選的單片機為AT89S51單片機。</p><p>　　1.2 多功能電子表鍵盤/顯示方案</p><p>　　方案一: 8279擴展。</p><p>　　該方案方框圖如圖1.2.1所示，8279是一種可編程的鍵盤/顯示接口專用芯片，它含有鍵盤輸入和顯示輸出兩種功能，鍵掃描程序和動態(tài)顯示程序全由8279硬件自動完成，此種方案能以比較簡

27、單的硬件 </p><p>　　電路和較少的軟件開銷實現(xiàn)單片機與鍵盤、LED顯示器的接口。</p><p>　　方案二: 8155擴展，LED動態(tài)顯示。 </p><p>　　該方案方框圖如圖1.2.2所示，8155是一塊可編程的接口芯片，與單片機的接口非常簡單，它的鍵盤、顯示共用一個接口電路，可節(jié)省I/O口。但動態(tài)掃描方式需占用CPU較多的時間，在單片機沒有太

28、多實時測控任務(wù)的情況下可以采用。</p><p>　　方案三: 串口擴展，LED靜態(tài)顯示。</p><p>　　該方案方框圖如圖1.2.3所示，獨立式鍵盤配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，按鍵較多時不宜采用。靜態(tài)顯示占用口資源少，采用串口傳輸實現(xiàn)靜態(tài)顯示， LED數(shù)碼管與單片機之間通過6個移位寄存器相連，顯示亮度有保證，但此方案的硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢，比較適用于并行口資源較少的場合。

29、</p><p>　　方案四: 獨立式按鍵，LED動態(tài)顯示。 </p><p>　　該方案方框圖如圖1.2.4所示，獨立式按鍵直接與單片機I/O口相連構(gòu)成鍵盤，每個按鍵不會相互影響，因本系統(tǒng)用到的按鍵比較少，采用獨立式鍵盤不會浪費I/O口線，所以本系統(tǒng)采用獨立式鍵盤。動態(tài)顯示的亮度雖然不如靜態(tài)顯示，但其硬件電路較簡單，可節(jié)省硬件成本，雖然動態(tài)掃描需占用CPU較多的時間，但本系統(tǒng)中的單片機沒

30、有很多實時測控任務(wù)，因此，本系統(tǒng)采用此種方案。 </p><p>　　2 多功能電子表的工作原理</p><p>　　本設(shè)計中的數(shù)字鐘的核心是AT89S51單片機，其內(nèi)部帶有4KB在線可編程Flash存儲器的單片機，無須外擴程序存儲器，硬件電路主要由四部分構(gòu)成：時鐘電路，復(fù)位電路，鍵盤以及顯示電路。</p><p>　　時

31、鐘電路是電子表硬件電路的核心，沒有時鐘電路，電子表將無法正常工作計時。本系統(tǒng)時鐘電路采用的晶振的頻率為12MHz，定時器采用的是定時器0工作在方式1定時，用于實現(xiàn)時、分、秒的計時，定時時間為62.5ms。復(fù)位電路可使電子表恢復(fù)到初始狀態(tài)。鍵盤可對電子表進行開啟、停止，還能實現(xiàn)時、分、秒的顯示及設(shè)定等操作。顯示電路由兩個共陽級4位一體LED數(shù)碼管構(gòu)成，它的段控端和位控端通過74LS244及其S8550PNP型號三極管與AT89S51單片機

32、的I/O口相連，顯示器可使電子表顯示出時、分、秒。 </p><p>　　多功能電子表的計時原理為：上電后，電子表顯示P.提示符，按下A鍵后，電子表從00：00：00開始計時。當定時器0的定時時間滿62.5ms后，定時器0溢出一次，溢出滿16次后，電子表的秒加1，滿60秒后，分加1，滿60分后，時加1，滿24時后，電子表重新從00：00：00開始計時。</p><p>　　3 多功能電子

33、表原理方框圖、原理圖及PCB圖</p><p>　　3.1 多功能電子表原理方框圖</p><p>　　多功能電子表整機電路方框圖如圖3.1</p><p>　　3.2 多功能電子表電路原理圖</p><p>　　3.2.1多功能電子表電源電路原理圖</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源電路原理圖如圖3.2所示<

34、/p><p>　　3.2.2 多功能電子表整機電路原理</p><p>　　3.3 多功能電子表電路PCB圖</p><p>　　3.3.1 多功能電子表電源電路PCB圖</p><p>　　電源電路PCB圖如圖3.4所示</p><p>　　3.3.2 多功能電子表整機電路PCB圖</p><

35、p>　　多功能電子表整機電路PCB圖如圖3.5所示</p><p><b>　　3.5整機PCB圖</b></p><p>　　4 多功能電子表元器件清單</p><p>　　多功能電子表電路所有元器件清單如表4.1所示</p><p>　　表4.1 多功能電子表元器件清單1</p><p&g

36、t;　　5 多功能電子表單元電路工作原理介紹</p><p>　　5.1 電源電路工作原理</p><p>　　圖5.1所示為集成直流穩(wěn)壓電源電路的原理圖，本電源電路是由集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的。電路可分成三部分：電源變壓器部分、整流濾波部分和穩(wěn)壓部分。</p><p>　　變壓器原邊為工頻交流220V電壓，經(jīng)過變壓后，變壓器副邊的電壓變?yōu)榻涣?1V，11V交流電壓經(jīng)過

37、橋式整流電路整流后變?yōu)橹绷?0V電壓，直流10V電壓作為CW7805的輸入電壓，CW7805輸出+5V電壓。圖中D2為整流橋，它由四個整流二極管接成電橋形式。C3為濾波電容，C1用于抵消輸入端較長接線的電感效應(yīng)，以防止自激振蕩，還可抑制電源的高頻脈沖干擾。一般取0.1——1μF。CW7805為三端固定輸出集成穩(wěn)壓器，其輸入和輸出電壓都為固定值，它的輸入電壓為+10V，輸出電壓為+5V。C2和C4用以改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路的高頻噪聲

38、，同時也具有消振作用。</p><p>　　5.2 時鐘電路工作原理</p><p>　　圖5.2所示為時鐘電路原理圖，在AT89S51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。而在芯片內(nèi)部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信

39、號。 </p><p>　　5.3 復(fù)位電路工作原理</p><p>　　圖5.3所示為復(fù)位電路原理圖，復(fù)位是單片機的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H,使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，并使其它功能單元處于一個確定的初始狀態(tài)。本復(fù)位電路采用的是按鍵復(fù)位，它是通過復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的，它兼具上電復(fù)位功能。因本系統(tǒng)的晶振的頻率為12MHz，所以，復(fù)

40、位信號持續(xù)時間應(yīng)當超過2μS才能完成復(fù)位操作。</p><p>　　5.4 鍵盤工作原理</p><p>　　圖5.4所示為鍵盤原理圖,本系統(tǒng)采用的是獨立式鍵盤結(jié)構(gòu)，每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。它軟件是采用查詢式結(jié)構(gòu)，首先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認該I/O口線所對應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該

41、鍵的功能處理程序。 </p><p>　　5.5 顯示器工作原理</p><p>　　系統(tǒng)采用動態(tài)顯示方式，用P0口來控制LED數(shù)碼管的段控線，而用P2口來控制其位控線。動態(tài)顯示通常都是采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，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

42、同時顯示的感覺。圖中的S8550作為驅(qū)動器，而8個510歐姆電阻則起限流作用。</p><p>　　由圖5.5可知，要想讓數(shù)碼管那一段亮，在該數(shù)碼管位控段為高電平的情況下給這段送低電平就可以了。顯示電路結(jié)構(gòu)采用動態(tài)掃描的方式，所有數(shù)碼管的段控端公用單片機P0口的8根輸出口線，數(shù)碼管的段控端a、b、c、d、e、f、g、dp分別接到P0口的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7

43、口線上，每個數(shù)碼管的位控線單獨占用單片機P2口一根輸出口線，8位數(shù)碼管從高位到低位分別接P2.0～P2.7引腳。段控碼（低電平有效）由P0口輸出經(jīng)上拉電阻上拉電壓后通過鎖存器74LS244送到數(shù)碼管的段控端，位控碼由P2口輸出經(jīng)三極管S8550驅(qū)動后送到數(shù)碼管的位控端。</p><p>　　在單片機內(nèi)部顯示緩沖區(qū)79H、7AH、7BH、7CH、7DH、7EH內(nèi)的值分別是秒的個位、秒的十位、分的個位、分的十位、時的

44、個位、時的十位，顯示器LED0、LED1、LED2、LED3、LED4、LED5分別顯示秒的個位十位、分的個位十位、時的個位十位，由圖5.5所示。</p><p>　　數(shù)碼管動態(tài)顯示：由于顯示的數(shù)據(jù)和LED數(shù)碼管的段控碼并不是一一對應(yīng)的關(guān)系，即顯示的數(shù)據(jù)與數(shù)碼管的字型代碼不相符。顯示數(shù)據(jù)與字型代碼之間存在著轉(zhuǎn)換關(guān)系，數(shù)碼管段控數(shù)據(jù)和數(shù)碼管各段的對應(yīng)關(guān)系如表5.1、表5.2所示。</p><p&

45、gt;　　表5.1 數(shù)碼管數(shù)據(jù)和數(shù)碼管每段的對應(yīng)關(guān)系</p><p>　　表5.2 數(shù)碼管斷碼和字型的對應(yīng)關(guān)系（共陽極）</p><p>　　從電子鐘程序清單中的顯示程序可以知道:數(shù)據(jù)表格存儲單元從首地址到最高位分別存放的是共陽極數(shù)碼管0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、P.、滅的十六進制字型代碼，所以只要把顯示緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)值加上偏移地址rel（偏移量計算方法如式3.1所示）,把和送到

46、累加器A中，使用MOVC A, @A+PC就可以取出緩沖區(qū)內(nèi)要顯示數(shù)據(jù)的字型代碼，當然要取P.和滅的字型代碼就要分別給緩沖區(qū)送0AH、0BH。</p><p>　　偏移地址rel=數(shù)據(jù)表格首地址-MOVC A @A+PC指令單元首地址-1 式3.1</p><p>　　在動態(tài)掃描時，顯示緩沖區(qū)79H內(nèi)部存放的是要顯示的秒的個位的數(shù)值，使用MOVC A, @A+PC指令取出段控碼，由

47、P0口輸出通過鎖存器74LS244后送到數(shù)碼管的段控端，給P2口送01H通過鎖存器74LS244驅(qū)動以后，只有LED0位的位控端有效，此時只有LED0被點亮來顯示秒的個位，延時持續(xù)點亮一段時間，然后把顯示緩沖單元地址加1，位控值左移一位，取出段控碼，再把段控碼和位控碼送到數(shù)碼管顯示器，此時只有LED1被點亮顯示秒的十位，延時持續(xù)點亮一段時間，就這樣通過逐個地從低位到高位點亮各個顯示器，掃描到最高位時的十位被點亮就返回。這樣雖然在任一時刻

48、只有一位顯示器被點亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點亮效果完全一樣。</p><p>　　5.6 AT89S51芯片介紹</p><p>　　如圖5.7所示為AT89S51芯片的引腳圖</p><p>　　兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)的AT89S51單片機是一個低功耗、高性能CHMOS的單片機，片內(nèi)含4KB在線可編程Flash存儲器的單片機。

49、它與通用80C51系列單片機的指令系統(tǒng)和引腳兼容。AT89S51單片機片內(nèi)的Flash可允許在線重新編程，也可用通用非易失性存儲編程器編程；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含128字節(jié)的RAM;有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口;具有兩個16位可編程定時器；中斷系統(tǒng)是具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)；震蕩器頻率0到33MHZ,因此我們在此選用12MHZ的晶振是比較合理的；具有片內(nèi)看門狗定時器；具有斷電標志POF等

50、等。AT89S51具有PDIP,TQFP和PLCC三種封裝形式。上圖就是PDIP封裝的引腳排列，下面介紹各引腳的功能。P0口：8位、開漏級、雙向I/O口 。</p><p>　　P0口可作為通用I/O口，但須外接上拉電阻；作為輸出口，每各引腳可吸收8各TTL的灌電流。作為輸入時，首先應(yīng)將引腳置1。P0也可用做訪問外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器時的低8位地址/數(shù)據(jù)總線的復(fù)用線。在該模式下，P0口含有內(nèi)部上拉電阻。在FL

51、ASH編程時，P0口接收代碼字節(jié)數(shù)據(jù)；在編程效驗時，P0口輸出代碼字節(jié)數(shù)據(jù)(需要外接上拉電阻)。</p><p>　　P1口：8位、雙向I/0口，內(nèi)部含有上拉電阻。</p><p>　　P1口可作普通I/O口。輸出緩沖器可驅(qū)動四個TTL負載；用作輸入時，先將引腳置1，由片內(nèi)上拉電阻將其抬到高電平。P1口的引腳可由外部負載拉到低電平，通過上拉電阻提供電流。</p><p&

52、gt;　　在FLASH并行編程和校驗時，P1口可輸入低字節(jié)地址。在串行編程和效驗時，P1.5/MO-SI,P1.6/MISO和P1.7/SCK分別是串行數(shù)據(jù)輸入、輸出和移位脈沖引腳。 </p><p>　　P2口：具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。</p><p>　　P2口用做輸出口時，可驅(qū)動4各TTL負載；用做輸入口時，先將引腳置1，由內(nèi)部上拉電阻將其提高到高電平。若負載為低電平，則

53、通過內(nèi)部上拉電阻向外部輸出電流。</p><p>　　CPU訪問外部16位地址的存儲器時，P2口提供高8位地址。當CPU用8位地址尋址外部存儲時，P2口為P2特殊功能寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　在FLASH并行編程和校驗時，P2口可輸入高字節(jié)地址和某些控制信號。</p><p>　　P3口：具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向口。</p><p&g

54、t;　　P3口用做輸出口時，輸出緩沖器可吸收4各TTL的灌電流；用做輸入口時，首先將引腳置1，由內(nèi)部上拉電阻抬位高電平。若外部的負載是低電平，則通過內(nèi)部上拉電阻向輸出電流。</p><p>　　在與FLASH并行編程和校驗時，P3口可輸入某些控制信號。</p><p>　　P3口除了通用I/O口功能外，還有替代功能，如表5.3所示</p><p>　　表5.3 P

55、3口的替代功能</p><p>　　RST：復(fù)位端。當振蕩器工作時，此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將系統(tǒng)復(fù)位。</p><p>　　ALE/ ：當訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存）是一個用于鎖存地址的低8位字節(jié)的書粗脈沖。在Flash 編程期間，此引腳也可用于輸入編程脈沖（）。在正常操作情況下，ALE以振蕩器頻率的1/6的固定速率發(fā)出脈沖，它是用作對外輸出的時鐘，需要注意的是，每當

56、訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如果希望禁止ALE操作，可通過將特殊功能寄存器中位地址為8EH那位置的“0”來實現(xiàn)。該位置的“1”后。ALE僅在MOVE或MOVC指令期間激活，否則ALE引腳將被略微拉高。若微控制器在外部執(zhí)行方式，ALE禁止位無效。</p><p>　?。和獠砍绦虼鎯ζ髯x選取通信號。當AT89S51在讀取外部程序時， 每個機器周期 將PSEN激活兩次。在此期間內(nèi)，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器

57、時，將跳過兩個信號。</p><p>　　/Vpp：訪問外部程序存儲器允許端。為了能夠從外部程序存儲器的0000H至FFFFH單元中取指令，必須接地，然而要注意的是，若對加密位1進行編程，則在復(fù)位時，的狀態(tài)在內(nèi)部被鎖存。</p><p>　　執(zhí)行內(nèi)部程序應(yīng)接VCC。不當選擇12V編程電源時，在Flash編程期間，這個引腳可接12V編程電壓。</p><p>　　XT

58、AL1：振蕩器反向放大器輸入端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器輸出端。</p><p>　　5.7 74LS244驅(qū)動器</p><p>　　74LS244是單向總線驅(qū)動器。是8輸入8輸出芯片，中1G和2G為使能端，低電平有效。它的外部管腳圖如圖5.8所示。</p><p>　　74LS244是一

59、種三態(tài)輸出的八緩沖器和線驅(qū)動器，該芯片的邏輯電路圖和引腳圖如圖5.8所示。從圖5.8可見，該緩沖器有8個輸入端，分為兩路——1A1～1A4，2A1～2A4，同時8個輸出端，也分為兩路——1Y1～1Y4，2Y1～2Y4，分別由2個門控信號1G和2G控制，當記為低電平時，1Y1～1Y4的電平與1A1～1A4的電平相同，即輸出反映輸入電平的高低；同樣，當2G為低電平時，1Y1～1Y4的電平與2A1～2A4的電平和同。而當1G（或2G）為高電平

60、時，輸出1A1～1A4（或2A1～2A4）為高阻態(tài)。經(jīng)74LS244緩沖后，輸入信號被驅(qū)動，輸出信號的驅(qū)動能力加大了。</p><p>　　其功能表如表5.4所示，表中  H為高電平，L為低電平，A為高阻態(tài)，X為任意狀態(tài)</p><p>　　表5.4 74LS244引腳功能表</p><p>　　5.8 S8550PNP三極管</p>&

61、lt;p>　　5.8.1主要用途：</p><p>　　作為音頻放大器，應(yīng)用于收錄機、電動玩具等電子產(chǎn)品。（與S8050互補）</p><p>　　其管腳圖如下圖5.9</p><p>　　5.8.2極限值如下表5.5 </p><p>　　5.8.3電參數(shù)（Ta=25℃）</p><p><b>　　

62、電參數(shù)表5.6</b></p><p>　　5.9 四位一體數(shù)碼管</p><p>　　四位一體數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖5.10所示。由圖可知，四個數(shù)碼管的位控端連接在一起,共用8根數(shù)據(jù)線，四個公共端卻單獨占一根口線。假設(shè)段控端有段碼輸入時，每個數(shù)碼管的段控端都收到了段碼，但只有位控線有效的數(shù)碼管才能顯示數(shù)據(jù)，反之亦反。共陽極數(shù)碼管段控端為低電平有效，位控端高電平有效,共陰極數(shù)碼

63、管恰恰相反。</p><p>　　四位一體數(shù)碼管用于動態(tài)掃描，即把數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)的段控碼分時送到其對應(yīng)的段控端。當一個段控碼被送到段控端時，顯示此段控碼數(shù)據(jù)的數(shù)碼管,它的位控端置有效電平，數(shù)碼管點亮；而其他數(shù)碼管的位控端送無效電平，數(shù)碼管不亮。持續(xù)點亮一段時間，再送其它的段控碼，依次把顯示段控碼的數(shù)碼管，使其位控端為有效電平，其他數(shù)碼管的位控端為無效電平，就這樣數(shù)碼管依次被點亮。四位一體數(shù)碼管共十二個引腳，從數(shù)碼

64、管的正面看，它以第一腳為起點，逆時針排列的。由圖可知，6、8、9、12為公共端，A-11、B-7、C-4、D-2、E-1、F-10、G-5、DP-3。</p><p>　　顯示字型和代碼關(guān)系如表5.3所示。</p><p>　　表5.7 十六進制數(shù)字型代碼</p><p>　　6 單片機硬件資源的分配</p><p>　　本次設(shè)計用到了單片機

65、正常工作的硬件資源，如（連接晶振的引腳XTAL1和XTAL2，復(fù)位引腳RESET），對其硬件資源還做了具體的安排。</p><p><b>　　(1).P0口</b></p><p>　　作為數(shù)碼管顯示器的段控輸出口,對數(shù)碼管顯示器進行控制。</p><p><b>　　(2).P1口</b></p><

66、;p>　　P1.0～P1.3接了四個獨立式分別為A鍵、B鍵、C鍵、D鍵，用于對鍵盤的控制，P1.5、P1.6、P1.7則作為ISP程序下載的輸入端。</p><p><b>　　(3).P2口</b></p><p>　　該口全部用于數(shù)碼管的位控端。</p><p>　　(4).定時/計數(shù)器</p><p>　　使

67、用定時器0來實現(xiàn)本次電子鐘的運行。</p><p>　　(5).內(nèi)部存儲單元</p><p>　　30H存儲定時/計數(shù)器0的中斷次數(shù)。31H～36H分別作為時、分、秒個位和十位的數(shù)據(jù)存儲單元。79H～7E分別作為LED0、LED1、LED2、LED3、LED4、LED5顯示緩沖單元。</p><p><b>　　(6).通用寄存器</b><

68、;/p><p>　　第0組寄存器：R0、R1、R3、R7，用來存放鍵功能程序的數(shù)據(jù)；第1組寄存器：R3，用來存放中斷服務(wù)程序的數(shù)據(jù)；第2組寄存器：R1、R4，用來存放顯示程序的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　(7).專用寄存器</b></p><p>　　定時器控制寄存器TCON，通過設(shè)置該寄存器中TR0位的狀態(tài)來控制定時/計數(shù)器0的啟動/停止

69、；中斷允許寄存器IE，通過設(shè)置該寄存器EA/ET0位的狀態(tài)來設(shè)置定時/計數(shù)器0中斷允許/禁止；定時/計數(shù)器工作方式寄存器TMOD，設(shè)置定時/計數(shù)器0的工作方式。</p><p>　　7 程序流程圖 </p><p><b>　　8 電子鐘程序清單</b></p><p>　　調(diào)整運行后的電子鐘程序清單</p>&

70、lt;p>　??；該程序?qū)崿F(xiàn)電子鐘時、分、秒運行，時、分、秒調(diào)整；十、分、秒同時顯示；</p><p>　　；共A、B、C、D四個按鍵，A鍵實現(xiàn)電子鐘的運行和停止、B鍵調(diào)時、C鍵調(diào)分、D鍵調(diào)秒</p><p>　　；該電子鐘是單片機AT89S51控制,使用芯片中的定時器0方式1實現(xiàn)定時功能;P0口輸出段控碼、P2口輸出位控碼控制數(shù)碼管顯示</p><p>　??；

71、該電子鐘共使用兩個4位一體數(shù)碼管(S02841A-B)顯示</p><p>　??；系統(tǒng)初始化程序****************************************************</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP MAIN；轉(zhuǎn)到系統(tǒng)初始化程序</p><p>　　

72、ORG 000BH</p><p>　　AJMP PITO；轉(zhuǎn)到定時器0中斷服務(wù)程序</p><p>　　ORG 0100H</p><p>　　MAIN: MOV SP, #60H；確立堆棧區(qū)</p><p>　　MOV TMOD, #01H；設(shè)定定時器0為工作方式1<

73、/p><p>　　MOV TL0, #0DCH；裝計數(shù)器初值</p><p>　　MOV TH0, #0BH</p><p>　　CLR 21H.0</p><p>　　CLR TR0H；TR0置“0”，定時關(guān)閉</p><p>　　SETB EAH；

74、EA置“1”，中斷總允許</p><p>　　SETB ET0H ；ET0置“1”，定時器0中斷</p><p><b>　　允許</b></p><p>　　MOV 30H, #10H；循環(huán)次數(shù)</p><p>　　MOV 7EH, #0AH；P.點顯

75、示初始化</p><p>　　MOV R0, #79H</p><p>　　MOV R1, #05H</p><p>　　PP: MOV @R0, #0BH</p><p>　　INC R0</p><p>　　DJNZ R1, PP</p>

76、;<p>　　MOV R0, #31H；時、分、秒值存儲單元清零</p><p>　　MOV R1, #06H</p><p>　　Q00: MOV @R0, #00H</p><p>　　INC R0</p><p>　　DJNZ R1, Q00</

77、p><p>　　；監(jiān)控程序********************************************************** </p><p>　　LOOP: LCALL DIR；調(diào)顯示子程序</p><p>　　LCALL KEY；調(diào)鍵掃描子程序</p><p>　　LOOP1: JB

78、 20H.0, KEYA ；A鍵是否按下，是跳轉(zhuǎn)到A鍵功能程序 </p><p>　　JB 20H.1, KEYB ；B鍵是否按下，是跳轉(zhuǎn)到B鍵功能程序</p><p>　　JB 20H.2, KEYC ；C鍵是否按下，是跳轉(zhuǎn)到C鍵功能程序</p><p>　　JB 20H.3, KEYD ；D鍵是否按

79、下，是跳轉(zhuǎn)到D鍵功能程序</p><p>　　LCALL DIR</p><p>　　LJMP LOOP；跳轉(zhuǎn)到監(jiān)控程序</p><p>　?。籄鍵功能子程序****************************************************</p><p>　　KEYA: CPL TR

80、0H ；開啟/關(guān)閉定時器</p><p>　　SETB 21H.0</p><p>　　AJMP LOOP ；返回</p><p>　?。籅鍵功能子程序****************************************************</p><p>　　KEYB: JB

81、 TR0H, KEYBO ；定時器是否運行，是跳轉(zhuǎn)</p><p>　　JNB 21H.0, KEYBOO</p><p>　　MOV R0, #36H ；時值存儲單元地址送R0</p><p>　　LCALL DAAD1 ；調(diào)加1子程序</p><p>　　MOV A,

82、 R3 ；時值加1后的值送累加器A</p><p>　　XRL A, #24H </p><p>　　JNZ KEYBO ；時值是否到24時，否返回</p><p>　　LCALL CLR0 ；時值存儲單元清零</p><p>　　KEYBO: MOV

83、 7DH, 35H</p><p>　　MOV 7EH, 36H</p><p>　　KEYBOO: LJMP LOOP ；返回監(jiān)控程序</p><p>　　；C鍵功能子程序****************************************************</p><p>　　K

84、EYC: JB 8CH, KEYCO ；定時器是否運行，否跳轉(zhuǎn)</p><p>　　JNB 21H.0, KEYCOO</p><p>　　MOV R0, #34H ；分值存儲單元地址送R0</p><p>　　LCALL DAAD1 ；調(diào)加1子程序</p><p>　　MOV

85、 A, R3 ；分值加1后的值送累加器A</p><p>　　XRL A, #60H</p><p>　　JNZ KEYCO ；分值是否到60分，否返回</p><p>　　LCALL CLR0 ；分值存儲單元清零</p><p>　　KEYCO: MOV 7CH,

86、 34H</p><p>　　MOV 7BH, 33H</p><p>　　KEYCOO: LJMP LOOP ；返回監(jiān)控程序</p><p>　　；D鍵功能子程序****************************************************</p><p>　　KEYD: JB

87、 8CH, KEYDO ；定時器是否運行，否跳轉(zhuǎn)</p><p>　　JNB 21H.0, KEYDOO</p><p>　　MOV R0, #32H ；秒值存儲單元地址送R0</p><p>　　LCALL DAAD1 ；調(diào)加1子程序</p><p>　　MOV A,

88、 R3 ；秒值加1后的值送R0</p><p>　　XRL A, #60H</p><p>　　JNZ KEYDO；秒值是否到60秒，否返回</p><p>　　LCALL CLR0；秒值存儲單元清0</p><p>　　KEYDO: MOV 79H, 31H&l

89、t;/p><p>　　MOV 7AH, 32H</p><p>　　KEYDOO: LJMP LOOP；返回監(jiān)控程序</p><p>　　；中斷服務(wù)程序******************************************************</p><p>　　PITO: PUSH PSW

90、；中斷服務(wù)程序，現(xiàn)場保護 </p><p>　　PUSH A</p><p>　　SETB RS0；選第三組通用寄存器</p><p>　　SETB RS1</p><p>　　MOV TL0, #0DCH；計數(shù)器重新加載</p><p>

91、;　　MOV TH0, #0BH</p><p>　　MOV A, 30H；循環(huán)次數(shù)減1</p><p>　　DEC A</p><p>　　MOV 30H, A</p><p>　　JNZ RETO；不滿16次，轉(zhuǎn)RET0返回</p>&l

92、t;p>　　MOV 30H, #10H；滿16次開始計時操作</p><p>　　MOV R0, #32H；秒顯示單元地址</p><p>　　ACALL DAAD1；秒加1</p><p>　　MOV A, R3；加1后秒值在R3中</p><p>　

93、　XRL A, #60H；判是否到60秒</p><p>　　JNZ RETO；不到轉(zhuǎn)RET0返回</p><p>　　ACALL CLR0；到60秒顯示單元清0</p><p>　　MOV R0, #34H；分顯示單元地址</p><p>　　ACALL

94、 DAAD1；分加1</p><p>　　MOV A, R3；加1后分值在R3中</p><p>　　XRL A, #60H；判是否到60分</p><p>　　JNZ RETO；不到轉(zhuǎn)RET0返回</p><p>　　ACALL CLR0；

95、到60分顯示單元清0</p><p>　　MOV R0, #36H；時顯示單元地址</p><p>　　ACALL DAAD1；時加1</p><p>　　MOV A, R3；加1后時值在R3中</p><p>　　XRL A, #24H；判是否到24時&l

96、t;/p><p>　　JNZ RETO；不到轉(zhuǎn)RET0返回</p><p>　　ACALL CLR0；到24時顯示單元清0</p><p>　　RETO: CLR RS0；返回第0組通用寄存器</p><p>　　CLR RS1</p><p>　　POP

97、 A；現(xiàn)場恢復(fù)</p><p>　　POP PSW</p><p>　　MOV 79H, 31H；時、分、秒值放緩沖區(qū)</p><p>　　MOV 7AH, 32H</p><p>　　MOV 7BH, 33H</p><p>　　M

98、OV 7CH, 34H</p><p>　　MOV 7DH, 35H</p><p>　　MOV 7EH, 36H</p><p>　　RETI ；中斷返回</p><p>　??；加1子程序**********************************************

99、*********</p><p>　　DAAD1: MOV A, @R0 ；加1子程序，十位送A</p><p>　　DEC R0</p><p>　　SWAP A；十位數(shù)占高4位</p><p>　　ORL A, @R0；個位數(shù)占低4位</p>

100、;<p>　　ADD A, #01H；加1</p><p>　　DA A；十進制調(diào)整</p><p>　　MOV R3, A；全值暫存R3中</p><p>　　ANL A, #0FH；屏蔽十位數(shù)，取出個位數(shù)</p><p>　　MO

101、V @R0, A；個位值送顯示緩沖單元</p><p>　　MOV A, R3</p><p>　　INC R0</p><p>　　ANL A, #0F0H；屏蔽個位數(shù)取出十位數(shù)</p><p>　　SWAP A；使十位數(shù)占低四位</p&

102、gt;<p>　　MOV @R0, A；十位數(shù)送緩沖單元</p><p>　　RET；返回</p><p>　　CLR0: CLR A；清緩沖單元子程序</p><p>　　MOV @R0, A；十位緩沖單元清“0”</p><p>　　DEC

103、 R0</p><p>　　MOV @R0, A；個位數(shù)緩沖單元清“0”</p><p>　　RET；返回</p><p>　　；鍵盤掃描子程序***************************************************</p><p>　　KEY: LCALL KEYCHU

104、LI；調(diào)鍵值處理子程序</p><p>　　JZ EXIT；沒有鍵按下轉(zhuǎn)到返回</p><p>　　LCALL DIR</p><p>　　LCALL DIR；調(diào)顯示去抖動</p><p>　　LCALL KEYCHULI；調(diào)鍵值處理子程序</p><p>　　JZ

105、 EXIT；沒有鍵按下轉(zhuǎn)到返回</p><p>　　MOV B, 20H；保存鍵值</p><p>　　KEYSF: LCALL KEYCHULI；調(diào)鍵值處理子程序</p><p>　　JZ KEY1；鍵釋放，轉(zhuǎn)到恢復(fù)鍵值</p><p>　　LCALL DIR；

106、調(diào)顯示子程序延時</p><p>　　AJMP KEYSF；等到鍵釋放</p><p>　　KEY1: MOV 20H, B；鍵值送20H單元保存</p><p>　　EXIT: RET；返回</p><p>　　KEYCHULI: PUSH PSW；保護現(xiàn)場</p>

107、<p>　　CLR RS1；改變寄存器組號</p><p>　　SETB RS0</p><p>　　MOV P1, #0FFH；先向P1口寫1</p><p>　　MOV A, P1；P1口值送累加器A</p><p>　　CPL A；A值取

108、反</p><p>　　ANL A, #0FH；保存P1口的低4位</p><p>　　MOV 20H, A；A值送20H保存</p><p>　　CLR RS1；改變寄存器組號</p><p>　　CLR RS0</p><p>　　POP

109、PSW；恢復(fù)現(xiàn)場</p><p><b>　　RET</b></p><p>　??；顯示子程序********************************************************</p><p>　　DIR: PUSH PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場</p><p

110、>　　SETB RS1 ；改變寄存器組號</p><p>　　CLR RS0</p><p>　　MOV R0, #79H；建立顯示緩沖區(qū)首地址</p><p>　　MOV R3, #0FBH；設(shè)置位控碼</p><p>　　LD0: MOV P2, R3

111、；送位控碼</p><p>　　MOV A, @R0；緩沖區(qū)值送累加器A</p><p>　　DISP1: ADD A, #1BH</p><p>　　MOVC A, @A+PC；取段控碼并送A中</p><p>　　DISP2: MOV P0, A；送段控

112、碼</p><p>　　MOV R2, #09H；設(shè)置延時循環(huán)次數(shù)</p><p>　　ACALL DEY；延時點亮</p><p>　　INC R0；緩沖區(qū)地址加1</p><p>　　MOV A, R3；位控碼送A</p><p>　　JN

113、B ACC.1, HERE；是否到最高位，是轉(zhuǎn)到返回</p><p>　　JBACC.5, LD2</p><p><b>　　RL A</b></p><p>　　RL A；不到向顯示器高位移位</p><p>　　LD2:RL A</p><p&

114、gt;　　MOV R3, A；位控值保存到R4中</p><p>　　AJMP LD0；繼續(xù)掃描</p><p>　　HERE: CLR RS0；改變寄存器組號</p><p>　　CLR RS1</p><p>　　POP PSW；恢復(fù)現(xiàn)場</p>

115、<p>　　RET；返回</p><p>　　DBB: DB 0C0H</p><p>　　DB 0F9H</p><p>　　DB 0A4H</p><p>　　DB 0B0H</p><p>　　DB 99H</p><

116、;p>　　DB 92H</p><p>　　DB 82H</p><p>　　DB 0F8H</p><p>　　DB 80H</p><p>　　DB 90H</p><p>　　DB 0CH</p><p>　　DB