【大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)】基于單片機(jī)的秒表時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)

1、XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I基于單片機(jī)的秒表基于單片機(jī)的秒表/ /時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)摘摘 要要近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)時(shí)鐘的功能和精度提出了越來(lái)越高的要求，各種時(shí)鐘的設(shè)計(jì)也越來(lái)越重要。秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器是在一種計(jì)時(shí)器上實(shí)現(xiàn)兩種基本功能的一種器件。它廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)所，同時(shí)，它以其小巧，價(jià)格低廉，走時(shí)精度高，使用方便，功能多，便于集成化，而受到廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。本文介紹了一種以 AT89S51 單片機(jī)為核心的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302 提供實(shí)時(shí)時(shí)間，6 位 LED 動(dòng)態(tài)顯示時(shí)、分、秒，并在計(jì)時(shí)過(guò)程中具有報(bào)時(shí)功能, 定時(shí)時(shí)間到時(shí)，音樂(lè)電路播放

2、悅耳的樂(lè)曲。該數(shù)字鐘設(shè)有五個(gè)按鍵: K1, K2，K3，K4 和 K5 鍵,使之具備了校時(shí)、定時(shí)功能，在設(shè)計(jì)中分別介紹了它們的工作特點(diǎn)、原理和使用方法，并給出了它們與單片機(jī) AT89S51 的接口電路。單片機(jī)和集成芯片的應(yīng)用使得本設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)化、編程方便，同時(shí)功能也更穩(wěn)定。由于單片機(jī)可以重新寫(xiě)入不同程序這就便于時(shí)鐘功能的擴(kuò)充和改變，同時(shí)時(shí)鐘芯片時(shí)間精確度高可以保證系統(tǒng)的精度。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；秒表；時(shí)鐘；實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片；動(dòng)態(tài) LED 顯示；基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)IIThe Design Of Stopwatch/Electronic-Clock System Based On

3、Single-Chip-MicrocomputerAbstractIn recent years, with the scientific progress and the development of the times, people requirements of the clock function and accuracy are more and more high. The various design of the clock also becomes increasingly important. As long as the existence of timing、coun

4、ting ,the clock will be used. Meanwhile ,in daily lives, with its feature of compact, low price ,high accuracy, ease to use, multi-functional, ease of integration, the digital clock are fond of majority of consumers.This paper introduces the design of digital alarming clock ,which was based on the c

5、ore of single-chip microcomputer AT89S51.Real-time clock chip DS1302 provides real-time, six bit LED display hours, minutes and seconds dynamically, the clock also having the function of timekeeping in the process of timing .When timing time, the music circuit broadcast delightful music. The digital

6、 clock with five keys: the button of K1, K2, K3, K4, with these keys, the digital clock has the function of regulating & timing. This design introduces their characteristics,principles,using methods, and gives them the interface circuit with SCM AT89S51.The circuit of hardware for this design be

7、come easy and the system function become powerful along with MCU and integrated chip used. Because the monolithic integrated circuit may reread in different procedure this at your convenience to the clock function expansion and the change, simultaneously the Real-time clock chip precision is high ma

8、y guarantee the system the precision. Keywords:SCM;Stopwatch;Clock;Real-time clock chip;Dynamic LED display;XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III目目 錄錄引引 言言 -1第第 1 章章緒論緒論 -21.1 概述 -21.2 課題的總體設(shè)計(jì)及思路 -2第第 2 2 章章硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì) -42.1 單片機(jī)最小系統(tǒng) -42.1.1 單片機(jī)的介紹及選擇 -42.1.2 AT89S51 單片機(jī)性能與應(yīng)用 -42.1.3 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 -62.1.4 單片機(jī)的復(fù)位電路 -72.2 實(shí)時(shí)時(shí)

9、鐘電路 -72.3 顯示電路 -82.3.1 LED 顯示的基本原理 -92.3.2 顯示電路原理圖 -92.4 鍵盤(pán)電路 -102.5 鬧鈴電路 -11第第 3 章章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) -133.1 主程序流程圖 -133.2 讀 DS1302 程序流程圖 -143.3 顯示程序流程圖 -143.4 秒表計(jì)時(shí)子程序流程圖 -143.5 時(shí)鐘計(jì)時(shí)子程序流程圖 -153.6 設(shè)定時(shí)間子程序流程圖 -153.7 鬧鐘子程序流程圖 -17第第 4 章章 調(diào)試調(diào)試 -18結(jié)論與展望結(jié)論與展望 -19致致 謝謝 -20參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) -21附錄附錄 A：系統(tǒng)原理圖：系統(tǒng)原理圖 -22附錄附錄

10、B：外文文獻(xiàn)及其譯文：外文文獻(xiàn)及其譯文 -23附錄附錄 C：主要參考文獻(xiàn)題錄及摘要：主要參考文獻(xiàn)題錄及摘要-29附錄附錄 D：程序清單：程序清單-31基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)IV插圖清單插圖清單圖1-1 系統(tǒng)原理框圖 -3圖2-1 AT89S51的引腳結(jié)構(gòu)圖-5圖2-2 時(shí)鐘電路-6圖2-3 復(fù)位電路-7圖2-4 DS1302引腳圖-8圖2-5 DS1302與單片機(jī)AT89S51的接口電路 -8圖2-6 數(shù)碼管引腳圖-9圖2-7 數(shù)碼管的共陰和共陽(yáng)接法-9圖2-8 顯示電路-10圖2-9 鍵盤(pán)電路-11圖2-10 LM386的引腳圖-12圖2-11 鬧鈴電路-12圖3-1 主程序流程圖

11、-13圖3-2 讀DS1302時(shí)間子程序流程圖-14圖3-3 顯示程序流程圖-14圖3-4 秒表計(jì)時(shí)子程序流程圖-15圖3-5 時(shí)鐘計(jì)時(shí)子程序流程圖-15圖3-6 設(shè)定時(shí)間子程序流程圖-16圖3-7 調(diào)時(shí)/定時(shí)子程序流程圖-16圖3-8 時(shí)鐘鬧鈴子程序流程圖-17XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V插表清單插表清單表 2-1 P3 口的第二功能表-6基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 0 -引引 言言近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)也正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)二個(gè)分支。單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應(yīng)用于家用電器、儀器儀表、工業(yè)控制單元以及通信

12、產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。同時(shí)數(shù)模電技術(shù)、微電子技術(shù)也快速發(fā)展使得大量集成芯片出現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)很多簡(jiǎn)單功能代替了原來(lái)的模擬電路。這樣利用單片機(jī)、集成芯片和電子電路就可以很方便的進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中最典型、現(xiàn)在應(yīng)用也很多的就是電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)就是利用單片機(jī)技術(shù)將秒表和時(shí)鐘兩種計(jì)時(shí)器的功能集中到一種計(jì)時(shí)裝置上，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器功能的集成化，使其使用起來(lái)更加方便。本設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)就是在硬件設(shè)計(jì)中采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，大大簡(jiǎn)化了硬件電路，從而使設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)便易行。本設(shè)計(jì)共分四章來(lái)進(jìn)行介紹。第一章為概述，主要介紹了設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、總體思路及方案的確定，使大家對(duì)本系統(tǒng)有一個(gè)大致的了解。

13、第二章為硬件設(shè)計(jì)，將方案中的各模塊分節(jié)進(jìn)行介紹，并對(duì)其中的器件和芯片等的特點(diǎn)和應(yīng)用給以分析。第三章為軟件的設(shè)計(jì)，根據(jù)硬件電路和設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)軟件，包括系統(tǒng)主程序和各子程序框圖并對(duì)各程序簡(jiǎn)單介紹，在設(shè)計(jì)的最后將附上軟件源程序.XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 1 -第第 1 章章 緒論緒論1.1 概述單片微型計(jì)算機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，它成為今天工業(yè)控制領(lǐng)域、通信設(shè)備、信息處理以及日常生活中最廣泛使用的計(jì)算機(jī)。如數(shù)控電梯機(jī)床、交通管理系統(tǒng)、電腦、手機(jī)、電子詞典和各種智能醫(yī)療器械等，其中單片機(jī)用于電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是非常方便的。秒表和時(shí)鐘是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ?jiàn)、應(yīng)用也最廣泛的電子產(chǎn)品?，F(xiàn)在的體育及

14、其他各種比賽非常的多，其中時(shí)間的控制是非常重要的，而秒表在時(shí)間控制中起著舉足輕重的作用；而時(shí)鐘的應(yīng)用更廣泛，它不但可以告訴人們時(shí)間，還可以應(yīng)用于其它一些產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)時(shí)間的控制，比如應(yīng)用于工業(yè)控制中實(shí)現(xiàn)定時(shí)報(bào)警、家用電器定時(shí)工作等等。因此研究這兩種計(jì)時(shí)器有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義，本設(shè)計(jì)是將這兩種計(jì)時(shí)器的功能集中于一個(gè)計(jì)時(shí)器上，使其使用更加方便。隨著計(jì)時(shí)器廣泛的應(yīng)用，其無(wú)論在各種體育比賽還是人們的日常生活中抑或是在其它生產(chǎn)制造領(lǐng)域都起到非常重要的作用，隨著各領(lǐng)域的發(fā)展人們應(yīng)用計(jì)時(shí)器并對(duì)計(jì)時(shí)器的功能提出了更高的要求。怎樣讓計(jì)時(shí)器實(shí)現(xiàn)更多的功能很好的為人們服務(wù)，這就要求人們?cè)谠杏?jì)時(shí)器的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)制造

15、出更多新型多功能計(jì)時(shí)器件。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)電路中,除了基本的單片機(jī)系統(tǒng)和外圍電路外,還需要外部的控制和顯示裝置。在單片機(jī)技術(shù)日趨成熟的今天，其靈活的硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)，讓單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎是從小的電子產(chǎn)品，到大的工業(yè)控制，單片機(jī)都起到了舉足輕重的作用。單片機(jī)小的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)幾乎是所有具有可編程硬件的一個(gè)縮影，單片機(jī)的學(xué)習(xí)和研究是對(duì)微機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)和研究的簡(jiǎn)捷途徑。用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)不僅具有秒表和時(shí)鐘的基本功能，還能在各種惡劣環(huán)境下工作。充分挖掘了單片機(jī)的資源和運(yùn)算控制能力，具有功能多、顯示全、成本低的特點(diǎn)。1.2 課題的總體設(shè)計(jì)及思路本設(shè)計(jì)秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)

16、以單片機(jī)為控制核心，從各個(gè)控制模塊，如顯示模塊、鍵盤(pán)模塊、實(shí)時(shí)控制模塊等來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件電路的設(shè)計(jì)。通過(guò)定時(shí)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制,再經(jīng)過(guò)單片機(jī)將時(shí)間數(shù)據(jù)由 LED 數(shù)碼管顯示,系統(tǒng)中通過(guò)按鍵完成秒表和時(shí)鐘計(jì)時(shí)功能的切換以及時(shí)間的調(diào)整。此外，系統(tǒng)中時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的定時(shí)也采用按鍵來(lái)設(shè)定，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，系統(tǒng)中的音樂(lè)電路播放動(dòng)聽(tīng)的樂(lè)曲。計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)方法有多種，如可用中小規(guī)模集成電路組成，也可以用專用的時(shí)鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路來(lái)組成，還可以利用單片機(jī)配以專用時(shí)鐘芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些方法都各有特點(diǎn)，其中利用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)鐘編程靈活，便于時(shí)鐘功能的擴(kuò)充，精確度也很高。本設(shè)計(jì)采用的就是最后一種方法。即以

17、單片機(jī)為核心，時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)，鍵盤(pán)設(shè)定、校正時(shí)間，數(shù)碼管顯示相應(yīng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因此時(shí)鐘系統(tǒng)中我們需設(shè)計(jì)較好的單片機(jī)的最小系統(tǒng)、顯示電路、鍵盤(pán)電路和時(shí)鐘芯片與單片機(jī)的接口電路。經(jīng)過(guò)以上簡(jiǎn)單的分析可以得到本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理方框圖如圖 1-1 所示基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 2 -單片機(jī)最小系統(tǒng)顯示電路鍵盤(pán)電路時(shí)鐘電路鬧鈴電路圖 1-1 系統(tǒng)原理框圖本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是常用的模塊分析法，即將系統(tǒng)分為幾個(gè)子模塊分別設(shè)計(jì)。主要分為五個(gè)大模塊設(shè)計(jì)，即單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、時(shí)鐘電路模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)模塊和鬧鈴模塊，在以后的硬件電路設(shè)計(jì)中就按照以上的各模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） -

18、3 -第第 2 章章 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路和方案確定后就可進(jìn)行系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。硬件電路是一個(gè)系統(tǒng)非常重要的部分，它設(shè)計(jì)的結(jié)果直接影響系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度和系統(tǒng)的性能指標(biāo)。第1 章中已經(jīng)指出本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用模塊法，將系統(tǒng)分為單片機(jī)最小系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、顯示電路和鍵盤(pán)電路四個(gè)子模塊，本章將對(duì)各模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)介紹。系統(tǒng)的總原理圖將在附錄里給出2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必需的最小組成部分，主要包括單片機(jī)及其時(shí)鐘電路和對(duì)其進(jìn)行復(fù)位的復(fù)位電路及電源電路。因此需選擇合適單片機(jī)、設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路和復(fù)位電路以保證單片機(jī)的工作。2.1.1 單片機(jī)的選擇及介紹單片機(jī)雖

19、然種類繁多但不論哪種其內(nèi)部結(jié)構(gòu)都大同小異，都是把中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及 I/O 口電路等主要微型機(jī)部件集成在一個(gè)芯片上，使單片機(jī)向著穩(wěn)定可靠、體積小、功能強(qiáng)、速度快和價(jià)格廉的方向發(fā)展。單片機(jī)的典型代表是 MCS-51 系列單片機(jī)，后來(lái)又以其的技術(shù)核心為主導(dǎo)生產(chǎn)出很多功能更好的單片機(jī)，例如 ATMEL 公司推出的 AT89 系列單片機(jī)1。ATMEL 公司將 Flash 存儲(chǔ)器技術(shù)與 MCS-51 核相結(jié)合，形成了 Flash 單片機(jī) AT89系列。AT89 系列單片機(jī)和 MCS-51 單片機(jī)在內(nèi)部功能、引腳以及指令系統(tǒng)方面完全兼容。

20、由于 AT89 系列單片機(jī)繼承了 MCS-51 的原有功能，內(nèi)部含有大量的 Flash 存儲(chǔ)器，又增加了新的功能，如看門(mén)狗定時(shí)器 WDT、ISP 及 SPI 串行接口技術(shù)等，因此在電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及智能化儀器儀表中有著廣泛的應(yīng)用，是目前取代 MCS-51 系列單片機(jī)的主流芯片之一。AT89S 系列是在 AT89C 系列的基礎(chǔ)上增加一些特別的功能部件組成的。AT89S51、52 是 2003 年 ATMEL 推出的新型品種，除了完全兼容 8051 外，還多了 ISP編程和看門(mén)狗功能。根據(jù)本課題的特點(diǎn)，我們選用 AT89S51。2.1.2 AT89S51 單片機(jī)性能與應(yīng)用AT89S51 是一個(gè)低功耗，

21、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě) 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 ISP Flash 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；4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 4 -128 bytes 的隨機(jī)存

22、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(mén)狗（WDT）電路；片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器 此外，AT89S51 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 11.0592MHz 并可通過(guò)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。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。看門(mén)狗（WDT）電路主要是實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能.當(dāng)單片

23、機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)死循環(huán)時(shí),看門(mén)狗（WDT）電路可以起保護(hù)功能,實(shí)現(xiàn)復(fù)位作用.AT89S51 單片機(jī)作為控制部件. 該型號(hào)單片機(jī)一共有 40 個(gè)引腳,有雙腳直插式和方形封裝方式，可用于不同的場(chǎng)合。本次采用的是雙列直插式，其引腳結(jié)構(gòu)圖如圖功能 2-1 所示。下面對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明2。12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/W

24、RP3.7/RDXTAL1XTAL2VssP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7PSENALEEAVccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7圖 2-1 AT89S51 的引腳結(jié)構(gòu)圖1、I/O 口線P0 口8 位、漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。P1 口8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。P2 口8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。P3 口8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。P3 口還具有第二功能，第二功能見(jiàn)表 2-1。2、控制信號(hào)線RST復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。EA/Vpp外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許信號(hào)/編程電壓輸入

25、端。PSEN片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 5 -ALE/PROG低字節(jié)地址鎖存信號(hào)/編程脈沖輸入端。 3、電源和外部晶振引腳 Vcc電源電壓輸入引腳。GND電源地。XTAL1、XTAL2外部晶振引腳。以上就是關(guān)于本設(shè)計(jì)中用的單片機(jī) AT89S51 的特性、引腳功能的簡(jiǎn)單介紹。表 2-1 P3 口的第二功能表 引腳 替代功能說(shuō)明 P3.0 RXD 串行數(shù)據(jù)接受 P3.1 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 P3.2 0INT 外部中斷 0 申請(qǐng) P3.3 1INT 外部中斷 1 申請(qǐng) P3.4 T0 定時(shí)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入 P3.5 T1 定時(shí)器 1 外部事件計(jì)數(shù)

26、輸入 P3.6 WR 外部 RAM 寫(xiě)選通 P3.7 RD 外部 RAM 讀選通2.1.3 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格的按規(guī)定時(shí)序工作。單片機(jī)內(nèi)含振蕩器電路，但晶體振蕩器和電容在片外，由引腳 XTAL1 和 XTAL2 接入片內(nèi)。XTAL1 為振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入，XTAL2 為反相放大器的輸出。時(shí)鐘電路的接法有二種：當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，片外振蕩源和電容與 XTAL1 和 XTAL2 的接法如圖 2-2 的 a）所示。當(dāng)使用晶體諧振器時(shí)，C1、C2=（3

27、010）pF 當(dāng)使用陶瓷諧振器時(shí) C1、C2=（4010）pF。C1 和 C2 雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小影響振蕩器電路的穩(wěn)定性和快速性，通常選在 20pF 到 30pF。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振和電容等應(yīng)盡可能的靠近芯片，以減小分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。當(dāng)使用外部振蕩器信號(hào)時(shí)，外部始終信號(hào)接入 XTAL1 引腳，XTAL2 引腳懸空，如圖3-2 的 b）所示。對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有要求，但高低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)不短于20ms。本次設(shè)計(jì)采用圖 3-2 的 a）中的時(shí)鐘電路的接法，晶振取 11.0592MHz3?；趩纹瑱C(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 6 - XTAL2XTAL1GNDGN

28、D（a）NC外部振蕩器信號(hào)XTAL2XTAL1GNDGND（b） 圖 2-2 時(shí)鐘電路2.1.4 單片機(jī)的復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000 H，使單片機(jī)從0000 H單元開(kāi)始執(zhí)行程序，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序進(jìn)行出錯(cuò)或操作出錯(cuò)使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。因此熟悉單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)非常必要。通過(guò)MGS-51單片機(jī)的復(fù)位引腳RST引腳(9)加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)振蕩周期)的高電平,即可使器件復(fù)位，只要RST一直保持高電平，那么CPU就一直處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)RST由高變低后復(fù)位結(jié)束，CPU從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。單片

29、機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，分為上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位。如圖2-3所示。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖2-3(a)所示。這樣，只要電源VCC的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。上電復(fù)位電路的特點(diǎn)是很方便，當(dāng)有電源接通給單片機(jī)時(shí)，此電路就可以自動(dòng)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。 除上電自動(dòng)復(fù)位以外，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)有時(shí)還需要在不關(guān)閉電源的情況下對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作，此時(shí)，一般是通過(guò)一個(gè)手動(dòng)復(fù)位按鈕4，如圖2-3(b)所示。在需要復(fù)位時(shí)只要按一下復(fù)位按鈕即可使單片機(jī)復(fù)位。按鍵復(fù)位電路的特點(diǎn)就是上電以后，可以隨時(shí)通過(guò)按鍵來(lái)發(fā)出復(fù)位信號(hào)。

30、該電路除具有上電復(fù)位功能外。這對(duì)系統(tǒng)的可控性是很有幫助的。在本次設(shè)計(jì)中采用手動(dòng)復(fù)位。XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 7 - VccVccRSTVss22uF1KAT89S51VccVccRSTVss22uF1KAT89S51R2200R1RST（a）上電復(fù)位電路 （b）手動(dòng)復(fù)位電路圖2-3 復(fù)位電路2.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器所使用的時(shí)鐘芯片是DS1302，下面將主要介紹該芯片的用法。 DS1302內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31B態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的SPI串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信?？商峁┟?、分、時(shí)、日期、月、年的信息，每月和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，可采用24或12小

31、時(shí)格式5。DS1302與單片機(jī)之間能采用SPI同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用復(fù)位、數(shù)據(jù)和時(shí)鐘三根I/O口線。主要指標(biāo)如下： 內(nèi)含31B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 工作電壓：2.05.5V。 工作電流：在低壓2.0V時(shí)，小于300nA。 串行SPI三線接口方式。 8引腳DIP或SOIC表貼封裝。 DS1302引腳順序如圖2-4所示： X1、X2：32.768KHz晶振引腳。 GND：地。 RST：復(fù)位引腳。 I/O：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。 SCLK：串行時(shí)鐘。 VCC1,VCC2:電源，VCC1可接后備電池。實(shí)時(shí)芯片DS1302與單片機(jī)AT89S51的連接電路如圖2-5所示：VCC2X1X2GND1234RST

32、I/OSCLKVcc15678圖2-4 DS1302引腳圖基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 8 -P3.3P3.2P3.420 VssVcc21Vcc30EA12345678Vcc2X1X2GNDVcc1SCLKI/ORSTC0C16pF6pFVccDS1302圖2-5 DS1302與單片機(jī)AT89S51的連接電路2.3 顯示電路顯示電路是整個(gè)電路的輸出部分，顯示電路有LED數(shù)碼管顯示和LCD液晶顯示。本次設(shè)計(jì)采用的是LED數(shù)碼管顯示。在單片機(jī)系統(tǒng)中，LED數(shù)碼管顯示是反映系統(tǒng)輸出和操作輸入的有效器件。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，可以很方便地和單片機(jī)系統(tǒng)連接，數(shù)碼管的體積小、重量清，并且功耗低，是一

33、種理想的顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出的器件。2.3.1 LED 顯示的基本原理LED（Light Emitting Diode）是發(fā)光二極管的縮寫(xiě)，LED 顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“LED”。LED 顯示器在單片機(jī)技術(shù)中的使用非常普遍。LED 顯示原理：通常所說(shuō)的 LED 顯示器由 7 個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱為七段LED 顯示器，其排列形狀如圖 2-6 所示。此外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以 dp 表示） ，用以表示小數(shù)點(diǎn)。通過(guò)七段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號(hào)6。LED 顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法見(jiàn)圖 2-7： 共陽(yáng)極

34、接法：把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極。使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5v。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高點(diǎn)平的則不亮。 共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時(shí)公共陰極接地，這樣輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低點(diǎn)平的則不亮。XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 9 -dpabcdefgcGNDdegfGNDa b符號(hào)和引腳R 8abcdefgdp共陰極R 8abcdefgdp+5V共陽(yáng)極圖 2-6 數(shù)碼管引腳圖 圖 2-7 數(shù)碼管的共陰和共陽(yáng)接法2.3.2 顯示電路原理圖在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示

35、，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開(kāi)銷(xiāo)小?？梢蕴峁﹩为?dú)鎖存的 I/O 接口電路很多，這里采用串并轉(zhuǎn)換電路 74LS164，單片機(jī)串行口方式 0 為移位寄存器方式，外接 6 片 74LS164 作為 6 位 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口。74LS164 為 TTL 單向 8 位移位寄存器，可實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出。其中A、B（第 1、2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2 個(gè)引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，共一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可

36、并接。T（第 8 腳）為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到 T 端時(shí)，移位寄存器移一位，8 個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后，8 位二進(jìn)制數(shù)全部移入 74LS164 中。R（第 9 腳）為復(fù)位端，當(dāng) R=0 時(shí)，移位寄存器各位復(fù) 0，只有當(dāng) R=1 時(shí)，時(shí)鐘脈沖才起作用。Q1Q8（第 3-6 和 10-13 引腳）并行輸出端分別接LED 顯示器的 hga 各段對(duì)應(yīng)的引腳上。在給出了 8 個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入 74LS164 的第一個(gè)數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，再來(lái)一個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖就會(huì)從最高位移出7。 顯示電路原理圖如圖2-8所示?；趩纹瑱C(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 10 -195 P1

37、.4P1.5P1.620Vss21Vcc30VccGNDVccABCLK/CRGND1412892223242526272829VccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0Vcc4*4.7kVcc4*4.7kabcdefgdpabcdefgdpc1c2c3c4c1c2VccQ1Q2Q3Q4Q5Q6P1.0P1.1P1.2P1.3P1.7RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL1XTAL212346

38、78910111213141516171831323334353637383940圖 2-8 顯示電路2.4 鍵盤(pán)電路計(jì)時(shí)器需要用到按鍵對(duì)其控制，如調(diào)整時(shí)間、設(shè)置鬧鐘時(shí)間等。本次設(shè)計(jì)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器是一個(gè)既可以進(jìn)行正常執(zhí)行時(shí)鐘功能又能作為秒表進(jìn)行倒計(jì)時(shí)操作的計(jì)時(shí)裝置，鍵盤(pán)的功能主要是秒表和時(shí)鐘功能的切換、調(diào)整時(shí)間、設(shè)定時(shí)間。用四個(gè)按鍵就可以滿足要求。單片機(jī)使用的鍵盤(pán)可分為獨(dú)立式和矩陣式兩種，獨(dú)立式實(shí)際上就是一組相互獨(dú)立的按鍵，這些按鍵可直接與單片機(jī)的 I/O 口連接，即每個(gè)按鍵獨(dú)占一條口線，接口簡(jiǎn)單，對(duì)鍵盤(pán)數(shù)目不多的設(shè)計(jì)可用這種鍵盤(pán)。矩陣式鍵盤(pán)也稱行列式鍵盤(pán)，鍵盤(pán)上的鍵按行列組成矩陣，在行列

39、的交點(diǎn)上都對(duì)應(yīng)有一個(gè)鍵，故鍵的數(shù)目較多8。矩陣式鍵盤(pán)還有專用的鍵盤(pán)接口芯片，其可以完成鍵盤(pán)的掃描、鍵的識(shí)別、產(chǎn)生閉合鍵的鍵碼以及排除多鍵、串鍵和去抖動(dòng)等功能，鍵盤(pán)接口芯片可以與單片機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)出很好的鍵盤(pán)，在需要很多鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用該種鍵盤(pán)比較好。本設(shè)計(jì)中用到的四個(gè)按鍵，可采用獨(dú)立鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)。四個(gè)按鍵分別獨(dú)立與單片機(jī)的I/O 口相接，由于對(duì)單片機(jī)正常工作時(shí)其口線輸入一般為高電平較好，則可以設(shè)計(jì)按鍵電路使按鍵不按下時(shí)輸入單片機(jī) I/O 口的數(shù)據(jù)是高電平，按鍵按下時(shí)輸入的是低電平，即在鍵盤(pán)電路中低電平有效。當(dāng)有鍵按下時(shí)輸入單片機(jī)一個(gè)低電平單片機(jī)處理，沒(méi)有鍵按下時(shí)單片機(jī)正常工作。圖 2-9 是本設(shè)計(jì)的鍵

40、盤(pán)電路。P3.2 到.P3.5 是單片機(jī)的 I/O口，S1 到 S4 是四個(gè)獨(dú)立按鍵。XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 11 -（1）S1：秒表和時(shí)鐘功能切換鍵。（2）S2：校準(zhǔn)時(shí)間鍵，校準(zhǔn)后的確認(rèn)鍵，在復(fù)位后的待機(jī)狀態(tài)下，用于啟 動(dòng)設(shè)定時(shí)間參數(shù)。（3）S3：校準(zhǔn)時(shí)間時(shí)，用于對(duì)時(shí)位、分位、秒位進(jìn)行+1操作。（4）S4：定時(shí)確認(rèn)鍵，用來(lái)確定鬧鐘設(shè)定的時(shí)間?；蚴亲鳛槊氡硎褂脮r(shí)的啟動(dòng)、暫停和復(fù)位鍵。5P1.4P1.5P1.66720 VssVcc21Vcc30EAVcc12345S1S2S3S41234P1.0P1.1P1.2P1.3RP5AT89S51圖 2-9 鍵盤(pán)電路2.5 鬧鈴電路鬧鈴是時(shí)鐘的

41、一個(gè)重要功能，其響鈴時(shí)可用蜂鳴器和揚(yáng)聲器來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了使其響鈴效果更好這里采用揚(yáng)聲器播放音樂(lè)來(lái)實(shí)現(xiàn)其鬧鈴功能。要使揚(yáng)聲器能在整點(diǎn)報(bào)時(shí)必須要有音頻放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器才能工作。在這里采用LM386音頻放大器9。LM386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地為參考，同時(shí)輸出端電壓為電源電壓的一半，在5V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。引腳圖如圖2-10所示。引腳2為反相輸入

42、端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端；對(duì)增益要求不高時(shí)可以去掉不接，此時(shí)的增益內(nèi)置為20。使用時(shí)在引腳7和地之間接旁路電容，通常取547F。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半，在器件上電、掉電時(shí)的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個(gè)電容的容量，能減緩直流基準(zhǔn)電壓的上升、下降速度，可有效抑制噪聲10。它的電子特性如下：1.靜態(tài)功耗低，約為4mA，可用于電池供電； 基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 12 - 2.工作電壓范圍寬：412V或518V。LM386-1和LM386-3的電

43、源電壓為412V，LM386-4的電源電壓為518V； 3.外圍元件少； 4.電壓增益可調(diào)范圍為：20200； 5.低失真度； 在這里的采用增益為20的電路，其輸入端與單片機(jī)的P3.7口相連，輸出端接內(nèi)阻為8歐姆的揚(yáng)聲器，則報(bào)時(shí)器的連接圖如圖2-11所示。GAITINPUTINPUTGNDGAINBYPASSVccOUTPUT12345678LM386圖2-10 LM386的引腳圖10K10K32478165LM3860.0047uF47uFMICRO+5VP3.7圖2-11 鬧鈴電路第第 3 章章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)二部分，上一章

44、已經(jīng)對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，本章將根據(jù)系統(tǒng)硬件電路和設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件。軟件也可模塊化設(shè)計(jì)，將軟件系統(tǒng)分為主程序和幾個(gè)子程序設(shè)計(jì)即主程序、中斷子程序、XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 13 -X5045 初始化子程序、DS1302 初始化子程序、鍵盤(pán)設(shè)定時(shí)間子程序、顯示子程序，本章主要對(duì)各程序設(shè)計(jì)流程圖并簡(jiǎn)單介紹各程序的原理。語(yǔ)言編程采用匯編語(yǔ)言，系統(tǒng)的匯編語(yǔ)言程序?qū)⒃诟戒浿薪o出。3.1 主程序流程圖 程序的執(zhí)行是從主程序開(kāi)始的，主程序是軟件設(shè)計(jì)的總體框架，因此主程序流程圖的設(shè)計(jì)決定了程序編寫(xiě)的好壞。主程序的功能主要是讀 DS1302 的時(shí)間將時(shí)間數(shù)據(jù)送到 LED 顯示，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，將引發(fā)

45、外部中斷，程序會(huì)調(diào)用相應(yīng)的中斷子程序。如當(dāng) S1 按下時(shí)，計(jì)時(shí)器由時(shí)鐘模式轉(zhuǎn)換到秒表計(jì)時(shí)模式，此時(shí)會(huì)調(diào)用秒表計(jì)時(shí)中斷子程序執(zhí)行秒表計(jì)時(shí)功能，在 LED 上將顯示秒表時(shí)間；當(dāng)按鍵 S1 未被按下或被再次按下時(shí)為時(shí)鐘工作模式，將調(diào)用時(shí)鐘計(jì)時(shí)程序并執(zhí)行與其相關(guān)的子程序，在 LED 上將顯示時(shí)鐘時(shí)間并進(jìn)行校時(shí)、定時(shí)功能。其流程圖如圖 3-1 所示。開(kāi) 始初 始 化S1是否按下？讀DS1302的時(shí)間YN運(yùn)行秒表計(jì)時(shí)程序運(yùn)行時(shí)鐘計(jì)時(shí)程序調(diào)用秒表計(jì)時(shí)顯示子程序調(diào)用時(shí)鐘顯示子程序圖 3-1 主程序流程圖3.2 讀 DS1302 子程序流程圖本節(jié)的主要功能是讀取 DS1302 的數(shù)據(jù)11，其流程圖如圖 3-2

46、所示?；趩纹瑱C(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 14 -3.3 顯示程序流程圖在從 DS1302 讀出時(shí)間后要在 LED 上顯示，本設(shè)計(jì)中時(shí)鐘初值設(shè)計(jì)為 12 點(diǎn) 00 分 00秒，秒表初值定為 00 分 00 秒 00，采用 LED 動(dòng)態(tài)顯示，其流程圖如 3-3 所示：取時(shí)間低位顯 示開(kāi) 始初 始 化取時(shí)間高位顯 示顯示完？顯 示NY返 回開(kāi) 始秒地址送R0設(shè)置長(zhǎng)度地址寫(xiě)入DS1302讀DS1302時(shí)間存相應(yīng)單元地址指針加1秒、分、時(shí)讀完？返回YN圖 3-2 讀 DS1302 時(shí)間子程序流程圖 圖 3-3 顯示程序流程圖3.4 秒表計(jì)時(shí)子程序流程圖 當(dāng)按鍵 S1 按下時(shí) P1.0 引腳處有低電平脈

47、沖，計(jì)時(shí)器進(jìn)入秒表計(jì)時(shí)功能，調(diào)用秒表計(jì)時(shí)子程序，其程序流程圖如 3-4 所示12： 3.5 時(shí)鐘計(jì)時(shí)子程序流程圖當(dāng)按鍵 S1 未被按下或被再次按下時(shí)，該計(jì)時(shí)器將執(zhí)行時(shí)鐘計(jì)時(shí)功能，其流程圖如XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 15 -下圖 3-5 所示：運(yùn)行秒表計(jì)時(shí)百分秒位+11秒到？秒位+1；百分秒位清零60秒到？分位+1；秒位清零100分鐘到？分位清零返 回YNYNYN運(yùn)行時(shí)鐘計(jì)時(shí)秒位+160秒到？分位+1秒位清零60分到？小時(shí)+1分位清零24時(shí)到？時(shí)位清零返 回YNNYNY圖 3-4 秒表計(jì)時(shí)子程序流程圖 圖 3-5 時(shí)鐘計(jì)時(shí)子程序流程圖3.6 設(shè)定時(shí)間子程序流程圖定時(shí)間子程序的主要功能是通過(guò)

48、鍵盤(pán)掃描判斷是否有校時(shí)或定時(shí)鍵按下，從而進(jìn)行校時(shí)或定時(shí)。其流程圖如圖3-6所示。調(diào)時(shí)子程序流程圖如圖3-7所示 ： 基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 16 -中 斷子程序S2按下？YNYNS4按下？調(diào)用調(diào)時(shí)子程序調(diào)用定時(shí)子程序返 回按S4確認(rèn)按S2確認(rèn)圖3-6 設(shè)定時(shí)間子程序流程圖中斷服務(wù)子程序分位調(diào)整？分 位 加 11小時(shí)到？分 位 清 零小 時(shí) 位 清 零小時(shí)位調(diào)整？小 時(shí) 位 加 124小時(shí)到？返 回NYYYNNYN圖 3-7 調(diào)時(shí)/定時(shí)子程序流程圖XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 17 -3.7 時(shí)鐘鬧鈴子程序流程圖 時(shí)鐘的鬧鈴功能是通過(guò)此程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。定時(shí)后將定時(shí)時(shí)間送緩沖單元暫存，

49、然后將它的時(shí)、分、秒分別與時(shí)鐘時(shí)間的時(shí)、分、秒進(jìn)行比較，若比較結(jié)果都相等，則鬧鈴響，否則返回繼續(xù)比較，直至完全相等鬧鈴響。返 回設(shè)置定時(shí)時(shí)間存暫存器時(shí)鐘時(shí)間與定時(shí)時(shí)間比較小時(shí)相等？分鐘相等？秒鐘相等？鬧 鈴 響YNNYYN圖3-8 時(shí)鐘鬧鈴子程序流程圖基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 18 -第第 4 章章 調(diào)試調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試，包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，是一個(gè)很重要的步驟。在調(diào)試過(guò)程中要不斷地找出其中的錯(cuò)誤，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解決，然后再重復(fù)，直至系統(tǒng)可以正常運(yùn)行為止。系統(tǒng)的硬件調(diào)試與軟件調(diào)試是分不開(kāi)的，許多硬件故障是在調(diào)試軟件時(shí)才被發(fā)現(xiàn)和糾正的。通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后再和軟件結(jié)

50、合起來(lái)調(diào)試。一、硬件調(diào)試一、硬件調(diào)試第一步：在沒(méi)通電之前，先用萬(wàn)用表檢查線路的正確性，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格是否符合要求。特別注意電源的正負(fù)極以及電源之間是否有短路，并重點(diǎn)檢查地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線是否存在相互間的短路或其他信號(hào)線的短路。晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好是保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。在本系統(tǒng)中我們都進(jìn)行了仔細(xì)的檢查，所以此步驟不會(huì)發(fā)生故障，這一步如果檢查不細(xì)通電后可能會(huì)造成不可想象的后果，所以這一步也至關(guān)重要。第二步：通電后檢查各器件引腳的電位，仔細(xì)測(cè)量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)的插座上的各點(diǎn)電位，若有高壓，將有可能損壞單片機(jī)仿真

51、器。同樣，如果電壓過(guò)低就沒(méi)有能力驅(qū)動(dòng)其負(fù)載。第三步：在斷電的情況下，除單片機(jī)以外，用仿真插頭將所連接電路與單片機(jī)仿真器的仿真接口相連，為軟件調(diào)試做好準(zhǔn)備。二、軟件調(diào)試二、軟件調(diào)試該系統(tǒng)的軟件調(diào)試，是把程序輸入單片機(jī)，然后連接單片機(jī)仿真器進(jìn)行模擬調(diào)試，在調(diào)試時(shí)程序應(yīng)該以模塊的形式進(jìn)行調(diào)試，這樣可以方便解決軟件的問(wèn)題，進(jìn)行及時(shí)修改，最后再將調(diào)試好的小段程序連接在一起進(jìn)行整體調(diào)試，當(dāng)整個(gè)程序都沒(méi)錯(cuò)誤時(shí)，軟件調(diào)試已經(jīng)成功。程序調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決的辦法：1程序調(diào)試時(shí)若發(fā)現(xiàn)無(wú)法運(yùn)行出結(jié)果，應(yīng)首先檢查各個(gè)子程序是否有錯(cuò)誤，如有錯(cuò)要改正，如果沒(méi)有錯(cuò)誤應(yīng)檢查單片機(jī)與仿真器的連接是否有問(wèn)題。2程序中的跳轉(zhuǎn)指令

52、的運(yùn)用很重要，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，都用 LJMP,我們就遇到過(guò)跳轉(zhuǎn)指令用錯(cuò)程序無(wú)法正常運(yùn)行的現(xiàn)象。當(dāng)用 JNZ 指令時(shí)，跳轉(zhuǎn)范圍比較少，這時(shí)要用一個(gè)標(biāo)號(hào)中轉(zhuǎn)。3編程時(shí)要注意，在程序開(kāi)始時(shí)，要寫(xiě)入各定時(shí)器中斷的入口地址。4編程過(guò)程中要注意加注釋或分割線，否則，在程序過(guò)長(zhǎng)時(shí)容易變得很亂，不便于查找或更改。XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 19 -結(jié)論與展望結(jié)論與展望經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的時(shí)間完成了基于單片機(jī)的秒表、時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)是基于單片機(jī)及其接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)綜合應(yīng)用的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)最小、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的選取，鍵盤(pán)電路和顯示電路的設(shè)計(jì)，各芯片與單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)等。在系統(tǒng)設(shè)

53、計(jì)中查閱了大量相關(guān)的中文和外文資料以及各芯片的廠家技術(shù)資料手冊(cè)，借鑒了很多前人成熟的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)可以總結(jié)出：首先單片機(jī)的廣泛應(yīng)用使現(xiàn)在的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來(lái)越方便，功能越來(lái)越好，集成度也越來(lái)越高。通過(guò)對(duì)單片機(jī)的重新編程可以很方便改變時(shí)鐘的功能。其次單片機(jī)和微電子等技術(shù)是密切相關(guān)的，它們?nèi)绾螒?yīng)用將直接對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生影響，應(yīng)用不同的元器件和設(shè)計(jì)方法可以使時(shí)鐘的設(shè)計(jì)結(jié)果截然不同，時(shí)鐘的性能也將有差別。同時(shí)在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用的元器件都是集成的，特別是單片機(jī)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302 的應(yīng)用，使該設(shè)計(jì)只要稍加修改就可以很方便的開(kāi)發(fā)出其它基于單片機(jī)的時(shí)鐘。從本次設(shè)計(jì)也可以初步預(yù)測(cè)到以后計(jì)時(shí)器的發(fā)展?fàn)顩r：首

54、先，隨著很多性能更好新材料的應(yīng)用、設(shè)計(jì)方法的不斷完善、大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)時(shí)器的發(fā)展會(huì)很快，系統(tǒng)性能更穩(wěn)定、精度更高而且功能也更多，性價(jià)比更高。其次，隨著顯示器件，如液晶顯示器件性能的拓寬，傳統(tǒng)的機(jī)械時(shí)鐘顯示形式也將演變成高清晰度的顯示方式。最后，未來(lái)計(jì)時(shí)器的功能將會(huì)大大的拓展。使用單片機(jī)以軟件方式驅(qū)動(dòng)芯片，不但可以通過(guò)改變編程方法實(shí)現(xiàn)不同的功能，而且還可以方便靈活地控制時(shí)間的運(yùn)行狀態(tài)以滿足不同用戶的要求。計(jì)時(shí)器的功能使用軟件方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣既簡(jiǎn)化了電路也降低了成本。基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)- 20 -致致 謝謝本設(shè)計(jì)是在彭超老師的悉心指導(dǎo)下完成的。四年來(lái)，老師

55、創(chuàng)造了多次學(xué)習(xí)和交流的機(jī)會(huì)，提供了良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和學(xué)習(xí)環(huán)境，并且在學(xué)習(xí)、生活等各方面，老師都給了無(wú)微不至的關(guān)懷。彭老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)，使我在完成論文期間少走了許多彎路。在此向尊敬的彭老師表示最衷心的感謝。本設(shè)計(jì)能夠及時(shí)完成還得到了眾多老師和同學(xué)的幫助，系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)得到同學(xué)指點(diǎn)，軟件設(shè)計(jì)得到了同學(xué)的幫助。其他師兄弟妹們對(duì)論文的撰寫(xiě)也都提出了不少寶貴的意見(jiàn)和建議。技術(shù)細(xì)節(jié)問(wèn)題的解決更離不開(kāi)網(wǎng)上那些不知名的熱情網(wǎng)友的大力支持與幫助。在生活上特別離不開(kāi)室友提供的幫助。在此，對(duì)他們并表示最衷心的感謝。最后，感謝父母給予精神上的鼓勵(lì)和生活上的關(guān)懷，我唯有以更出色的成績(jī)來(lái)回報(bào)他們。感謝其他關(guān)心

56、和幫助過(guò)我所有人。作者：楊 靜 2008 年 6 月 5 日XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 21 -參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 付家才.單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.32 向繼文，廖立新.基于 AT89S51 的電子鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2007，20（2）：62-633 趙淑范.數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)J.長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，14（4）：36-394 張景元，陳平.一種基于單片機(jī)的多功能數(shù)字鐘J.中文核心期刊微計(jì)算機(jī)信息 ，2005，21（9-2）：136-1375 求是科技，靳達(dá).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航M.北京：人民郵電出版社，2003.106 沈紅衛(wèi).單片

57、機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.17 楊將新等 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用從基礎(chǔ)到實(shí)踐M 電子工業(yè)出版社 20068 馮育長(zhǎng)主編.單片機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例分析.西安：西安電子科技大學(xué) 20079 范立南，謝子殿 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程M.北京：北京大學(xué)出版社，2006.110 李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.711 楊振江，等.流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例.西安：西安電子科技大學(xué)出版社200212 王振宇.基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的多功能定時(shí)器J.貴州教育學(xué)院 200513 曹巧媛.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，200214 程小東等.電

58、氣工程專業(yè)英語(yǔ)實(shí)用教程M.北京：清華大學(xué)出版社，200615 樓然苗等.51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200616 王幸之等.AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社200417 劉瑞新.單片機(jī)原理及應(yīng)用教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200318 余永權(quán).ATMEL89 系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200219 周航慈.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，199720 ATMEL.8-bit Microcontroller with 8K Bytes AT89C51，1999基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)

59、器設(shè)計(jì)- 22 -XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 23 -附錄附錄 A A 系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:9-Jun-2008 Sheet of File:H:楊楊楊楊yu.ddbDrawn By:C2104C3104C4104+5V12CON2123456789RE14.7K390R390R390RP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P

60、3.6/WR16P3.7/RD17XTAL 118XTAL 219VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE30EA31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40U1AT89S51390R390R390R390R390R+5v+5v+5v+5vAD1IN504832.768XTAL 1XTAL 211.0592MC1115PC1215PC1315PC1415PNC1X12X23GND4RST5I/O6SCL K7VDD8U2DIS302+5VE110uFR9