LCD電子定時(shí)鬧鐘的設(shè)計(jì)及制作

1、 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） I 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） II摘摘 要要時(shí)間是現(xiàn)代社會(huì)中不可缺少的一項(xiàng)參數(shù)，無論是平時(shí)生活還是社會(huì)生產(chǎn)都需要對時(shí)間進(jìn)行控制，有的場合對其精確性還有很高的要求。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)芯片進(jìn)行計(jì)時(shí)，由于 AT89C51 系列單片機(jī)的體積小，成本低，控制器運(yùn)算能力強(qiáng)，處理速度快，可以精確計(jì)時(shí)，對于社會(huì)生產(chǎn)有著十分重要的作用。在此次設(shè)計(jì)中，AT89C51 單片機(jī)芯片是主要的元器件，通過它來控制電路的LCD、晶振、電阻、電容、發(fā)光二極管、開關(guān)、喇叭等元件組成的硬件電路，再利用軟件來執(zhí)行一定的程序來實(shí)現(xiàn) LCD 電子定時(shí)鬧鐘計(jì)時(shí)功能和定時(shí)鬧鈴的設(shè)置和控制。

2、由于系統(tǒng)所用元器件較少，單片機(jī)所被占用的 I/O 口不多，因此系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 計(jì)時(shí) AT89C51 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） IIIABSTRACTTime is the indispensable in the modern society, whether a parameter normally live or social production all need to control over time, some occasions to its accuracy and high requirements. This design US

3、ES the monolithic integrated circuit chips for timing, due to the volume of the series microcontroller AT89C51 is small, low cost, operation ability, controller processing speed, can accurate timing for social production, plays a very important role.In this design, AT89C51 chip is the main component

4、s, by which it can control circuit of LCD, crystals, resistor, capacitor, light-emitting diodes, switch, loudspeaker elements such as hardware circuit, reuse of software to perform certain procedures to achieve LCD electronic timing alarm clock function and regular alarm Settings and control. Becaus

5、e the system which is less, SCM used components is occupied I/O mouth not much, so system has certain expansibility.Key word： SCM Timing AT89C51 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） IV目目 錄錄1 引言.11.1 LCD 電子定時(shí)鬧鐘研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 .11.2 設(shè)計(jì)本電子定時(shí)鬧鐘的目的和意義.11.3 本 LCD 電子鬧鐘的特點(diǎn)和功能介紹.21.3.1 數(shù)字鐘介紹 .21.3.2 本電子鐘設(shè)計(jì)特點(diǎn) .21.3.3 本電子鐘的主要功能 .22 總

6、體方案設(shè)計(jì).32.1 總體設(shè)計(jì)方案.32.2 AT89C51 芯片介紹 .32.2.1 單片機(jī)介紹 .32.2.2 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部總體結(jié)構(gòu).62.2.3 MCS-51 單片機(jī)的引腳.63 硬件設(shè)計(jì).173.1 主控芯片 AT89C51 的設(shè)計(jì).173.2 時(shí)鐘電路部分設(shè)計(jì).183.3 LCD 顯示電路部分 .193.4 喇叭部分的電路.214 軟件設(shè)計(jì).234.1 軟件設(shè)計(jì)概述.234.2 主函數(shù)的設(shè)計(jì).234.3 部分設(shè)計(jì)思想的說明.254.3.1 程序初始化 .254.3.2 鬧鐘的實(shí)現(xiàn) .254.3.3 顯示程序 .26結(jié)束語.27致 謝.28參考文獻(xiàn).29附 錄.30 中國地質(zhì)

7、大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 1 引言引言1.11.1 LCDLCD 電子定時(shí)鬧鐘研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢電子定時(shí)鬧鐘研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢現(xiàn)在是一個(gè)高度發(fā)達(dá)的高科技的時(shí)代，目前單片機(jī)正朝向高性能和多品種方向發(fā)展，而且進(jìn)一步向低功耗，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)方向發(fā)展。單片機(jī)的應(yīng)用還從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和方法。從前必須由模擬電路和數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已經(jīng)能夠用單片機(jī)運(yùn)用軟件方法來實(shí)現(xiàn)了，因此稱之為軟件代替硬件的控制技術(shù)。一個(gè)世紀(jì)以來，單片機(jī)技術(shù)如今已經(jīng)受到了迅速的推廣及運(yùn)用。滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，在智能儀器，工業(yè)控制，家用電器，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通

8、信等都得到廣泛的應(yīng)用。世界各大電氣廠家，測控技術(shù)企業(yè)，機(jī)電行業(yè)大批競相把單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品更新，作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，智能化的核心部件。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的性能也在不斷提高，其應(yīng)用的范圍必將越來越寬廣。LCD 電子定時(shí)鬧鐘使用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)分秒計(jì)時(shí)的裝置，有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，壽命更長，廣泛的應(yīng)用于家庭，車站，辦公室等場所，成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚谋匦杵罚o人們帶來了很大的方便。由于時(shí)鐘的實(shí)用性和在人們生活中的重要性，所以，以單片機(jī)為核心的數(shù)字時(shí)鐘是很有社會(huì)意義和社會(huì)價(jià)值的。鐘表原先的報(bào)時(shí)功能已經(jīng)原不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的要求，現(xiàn)代的電子時(shí)鐘多帶有類似自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)

9、間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等功能?，F(xiàn)在是高度發(fā)達(dá)的社會(huì)，時(shí)間觀念很重要，自古以來人們對時(shí)間的控制都是十分棘手的問題，俗話說事件就時(shí)間就是生命，LCD 電子定時(shí)鬧鐘的多功能化必定將一步一步的開拓出來。與時(shí)間相關(guān)的產(chǎn)品在任何時(shí)候都是不可或缺的物質(zhì)，它的前景一如既往的遠(yuǎn)大。1.21.2 設(shè)計(jì)本電子定時(shí)鬧鐘的目的和意義設(shè)計(jì)本電子定時(shí)鬧鐘的目的和意義本設(shè)計(jì)可以讓我對所學(xué)過的知識進(jìn)行系統(tǒng)的回顧和總結(jié)。不僅如此，我在主動(dòng)去找尋找更多的資料的同時(shí)，了解了更多的知識，也培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)能力和解決實(shí)際問題的能力，增強(qiáng)了自我的學(xué)習(xí)能力。通過本 LCD 電子定時(shí)鬧鐘

10、的設(shè)計(jì)我也初步掌握了組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試等能力應(yīng)用，并且初步了解了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)研制過程，軟件和硬件設(shè)計(jì)的方法。 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21.31.3 本本 LCDLCD 電子鬧鐘的特點(diǎn)和功能介紹電子鬧鐘的特點(diǎn)和功能介紹1.3.11.3.1 數(shù)字鐘介紹數(shù)字鐘介紹時(shí)鐘是將小時(shí)、分鐘、秒鐘顯示于人的肉眼的計(jì)時(shí)裝置。而單片機(jī)模塊中最常見的正是數(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，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。而 LCD 電子定時(shí)鬧鐘是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對時(shí)、分、秒的數(shù)字顯示的數(shù)字計(jì)

11、時(shí)裝置,它的計(jì)時(shí)周期為 24 小時(shí)，另外應(yīng)有校時(shí)功能和一些顯示日期、鬧鐘等附加功能。一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”，“星期”計(jì)數(shù)器、校時(shí)電路、報(bào)時(shí)電路和振蕩器組成。目前電子鐘廣泛用于各種私人和公眾場合,成為我們生活、工作和學(xué)習(xí)中不可缺少的好幫手。由于時(shí)鐘的實(shí)用性和在人們生活中的重要性，所以嘗試設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的數(shù)字時(shí)鐘是很有意義的。鐘表原先的報(bào)時(shí)功能已經(jīng)原不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的要求，現(xiàn)代的電子時(shí)鐘多帶有類似自動(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、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等功能，本設(shè)計(jì)中 LCD 電子時(shí)鐘采用 LCD 顯示

12、時(shí)間和日期年月，直觀實(shí)用，而且可以方便的校調(diào)，附帶的萬年歷和定時(shí)功能也是很方便和實(shí)用的。1.3.21.3.2 本電子鐘設(shè)計(jì)特點(diǎn)本電子鐘設(shè)計(jì)特點(diǎn)本 LCD 電子定時(shí)鬧鐘是一種基于單片機(jī)技術(shù)的多功能、多用途的電子產(chǎn)品，有電子時(shí)鐘、日期顯示、定時(shí)鬧鈴等多種功能。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品性能卓越，功能豐富，采用 LCD顯示更加直觀，是一個(gè)比較實(shí)用的電子產(chǎn)品。1.3.31.3.3 本電子鐘的主要功能本電子鐘的主要功能1可以顯示 24 小時(shí)制“時(shí)時(shí)-分分-秒秒”，LCD 顯示。2可以顯示日期，具有萬年歷功能。3可以方便的設(shè)定定時(shí)時(shí)間、修改定時(shí)時(shí)間，鬧鈴功能，預(yù)設(shè)定時(shí)時(shí)間到將發(fā)出鬧鈴聲。4能夠修改時(shí)鐘時(shí)間的時(shí)、分、秒，能

13、夠修改日期的年月日。 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 32 2 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)2.12.1 總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案本 LCD 定時(shí)鬧鐘，是以單片機(jī)及外圍接口電路為核心硬件，輔以其他外圍硬件電路，用匯編語言設(shè)計(jì)的程序來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù) C51 單片機(jī)的外圍接口特點(diǎn)擴(kuò)展相應(yīng)的硬件電路，然后根據(jù)單片機(jī)的指令設(shè)計(jì)出數(shù)字鐘相應(yīng)的軟件，再利用軟件執(zhí)行一定的程序來實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的功能。由于采用集成芯片性的單片機(jī)來制作電子鐘，這樣設(shè)計(jì)制作簡單而且功能多、精確度高，也可方便擴(kuò)充其他功能，實(shí)現(xiàn)也十分簡單。本設(shè)計(jì)是利用 AT89C51 單片機(jī)為主控芯片，由 LCD、晶振、電阻、電容、發(fā)光二極管、開關(guān)、喇叭

14、等元件組成硬件電路，通過編寫軟件程序來實(shí)現(xiàn)和控制的數(shù)字定時(shí)鬧鐘?？傮w的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1 所示。圖圖 2.1 硬件電路概念示意圖硬件電路概念示意圖其中 AT89C51 為硬件系統(tǒng)的核心部分，震蕩電路為單片機(jī)芯片提供時(shí)鐘信號，調(diào)時(shí)電路用來設(shè)置時(shí)間和鬧鈴時(shí)間，輸出分為兩部分；一部分連接到 LCD 用于時(shí)間的顯示，一部分連接到喇叭，用于鬧鈴聲音的輸出。2.22.2 AT89C51 芯片介紹芯片介紹2.2.12.2.1 單片機(jī)介紹單片機(jī)介紹單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Micro Computer）簡稱單片機(jī)(SCM)。它是將組成微AT89C51震蕩電路調(diào)時(shí)電路喇叭LCD片選代碼

15、中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4型計(jì)算機(jī)的各部件：中央處理器（CPU） 、儲存器、I/0 接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等，集成在一塊電路芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算器。1. 單片機(jī)的發(fā)展歷史單片機(jī)的發(fā)展歷史單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，經(jīng)歷了探索-完善-MCU 化-百花齊放四個(gè)階段。（1）芯片化探索階段20 世紀(jì) 70 午代，美國的 Fairchild(仙童)公司首先推出了第一款單片機(jī) F8，隨后Intel 公司推出了影響面大、應(yīng)用更廣的 MCS48 單片機(jī)系列。MCS48 單片機(jī)系列的推出標(biāo)志著在工業(yè)控制領(lǐng)域，進(jìn)入到智能化嵌入式應(yīng)用的芯片形態(tài)計(jì)算機(jī)的探索階段。參與這一探索階段

16、的還有 Motorola、Zilog 和 Ti 等大公司，它們都取得了滿意的探索效果，確立了在 SCMC 的嵌入式應(yīng)用中的地位。這就是 Single Chip Microcomputer 的誕生年代，單片機(jī)一詞即由此而來。這一時(shí)期的特點(diǎn)是：嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的芯片集成設(shè)計(jì)；少資源、無軟件，只保證基本控制功能。（2）結(jié)構(gòu)體系的完善階段在 MCS-48 探索成功的基礎(chǔ)上很快推出了完善的、典型的單片機(jī)系列 MCS-5l。MCS-51 系列單片機(jī)的推出，標(biāo)志著 Single Chip Microcomputer 體系結(jié)構(gòu)的完善。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。完善的總線結(jié)構(gòu)并行總

17、線：8 位數(shù)據(jù)總線、16 位地址總線及相應(yīng)的控制總線，兩個(gè)獨(dú)立的地址空間；串行總線：通信總線，擴(kuò)展總線。完善的指令系統(tǒng)具有很強(qiáng)的位處理功能和邏輯控制功能，以滿足工業(yè)控制等方面的需要；功能單元的 SFR(特殊功能寄存器)集中管理。完善的 MCS-51 成為 SCMC 的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)日后，許多電氣商在 MCS-51 的內(nèi)核和體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出各具特色的單片機(jī)。（3）從 SCMC 向 MCU 化過渡階段Intel 公司推出的 MCS96 單片機(jī)，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、程序 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5運(yùn)行監(jiān)視器(WDT)、脈寬調(diào)制器(PWM)、高速 I/O 口納

18、入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。由于 MCS-51 單片機(jī)系列向各大電氣商的廣泛擴(kuò)散，許多電氣商競相使用80C51 為核，將許多在測控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、可靠性技術(shù)應(yīng)用到單片機(jī)中；隨著單片機(jī)內(nèi)外圍功能電路的增強(qiáng)，進(jìn)一步強(qiáng)化了智能控制器的特征。微控制器(Microcontrollers)成為單片機(jī)較為準(zhǔn)確表達(dá)的名詞。其特點(diǎn)是：滿足嵌入式應(yīng)用要求的外圍擴(kuò)展，如 WDT、PWM、ADC、DAC、高速 I/0 口等。眾多計(jì)算機(jī)外圍功能集成，如：提供串行擴(kuò)展總線：SPI、I2C、BUS、Microwire；配置現(xiàn)場總線接口：CAN BUS。CMOS 化，提供功耗管理功能。提供 OTP 供

19、應(yīng)狀態(tài)，利于大規(guī)模和批量生產(chǎn)。（4）MCU 的百花齊放階段單片機(jī)發(fā)展到這一階段，表明單片機(jī)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍采用的智能化控制工具-小到玩具、家電行業(yè)，大到車載、艦船電子系統(tǒng)，遍及計(jì)量測試、工業(yè)過程控制、機(jī)械電子、金融電子、商用電子、辦公自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人、軍事和航空航天等領(lǐng)域。為滿足不同的要求，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力和多機(jī)通信能力的 8 位、16 位、32 位通用型單片機(jī)，小型廉價(jià)型、外圍系統(tǒng)集成的專用型單片機(jī)，以及形形色色各具特色的現(xiàn)代單片機(jī)?？梢哉f，單片機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了百花齊放的時(shí)代，為用戶的選擇提供了廣闊的空間。2. 單片機(jī)的發(fā)展趨勢單片機(jī)的發(fā)展趨勢當(dāng)前，單片機(jī)正朝著高性

20、能和多品種方向發(fā)展。預(yù)計(jì)，單片機(jī)將進(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)方向發(fā)展。3. 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)的特點(diǎn)（1）性能價(jià)格比高。（2）集成度高、體積小、可靠性高。由于單片機(jī)將各功能部件集成在一塊芯片上，且內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，從而大大提高單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，因其體積小，對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。（3）控制功能強(qiáng)。為滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6的轉(zhuǎn)移指令、I/O 接口的邏輯操作極為處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度

21、均高于同一檔次的微型計(jì)算機(jī)。（4）低能耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。（5）外部總線增加了 I2C 及 SPI 等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。（6）單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較經(jīng)典、規(guī)范，易于構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。4. 單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用目前單片機(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、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域

22、的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。5. 單片機(jī)的分類單片機(jī)的分類單片機(jī)按照其用途可分為通用型和專用型兩大類：（1）通用型單片機(jī)具有比較豐富的內(nèi)部資源，性能全面且適應(yīng)性強(qiáng)，能覆蓋多種應(yīng)用需求。（2）專用單片機(jī)是專門針對某個(gè)特定產(chǎn)品的，例如，專用于電機(jī)控制的單片機(jī)、車載電子設(shè)備、語音信號處理和家用電器中的單片機(jī)等。2.2.22.2.2 MCSMCS5151 單片機(jī)內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)單片機(jī)內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)MCS51 系列單片機(jī)是在一塊芯片中集成了 CPU、RAM、ROM、輸入/輸出接口、系統(tǒng)總線等基本部件構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)基本部件的 8 位單片機(jī)，其內(nèi)部構(gòu)造如圖 2.2 所示 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢

23、業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 圖圖 2.2 MCS-51 單片機(jī)內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖2.2.32.2.3 MCS-51MCS-51 單片機(jī)的引腳單片機(jī)的引腳MCS-51 單片機(jī)的引腳圖、邏輯圖見圖 2.3。1. 引腳功能說明引腳功能說明（1）Vcc：電源電壓，GND：接地 ，P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL邏輯門電路，對端口 P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組端口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在

24、Flash 編程時(shí)，P0 口指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。10圖圖 2.3 MCS-51 單片機(jī)的引腳圖、邏輯圖單片機(jī)的引腳圖、邏輯圖C P U存儲器并行I/O接口定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)P0P3TXDRXDTINT并行I/O接口2 . 3/0 PINT6 . 3/PWR3 . 3/1 PINT0 . 1P1 . 1P2 . 1P3 . 1P4 . 1P5 . 1P6 . 1P7 . 1PPDVRST/0 . 3/PRXD1 . 3/PTXD4 . 3/0 PT5 . 3/1 PT7 . 3/PRD2XTAL1XTALVss1234567891011121

25、314151617181920Vcc0 . 0P1 . 0P2 . 0P3 . 0P4 . 0P5 . 0P6 . 0P7 . 0PVppEA/PROGALE/PSEN7 . 2P6 . 2P5 . 2P4 . 2P3 . 2P2 . 2P1 . 2P0 . 2P2122232425262728293031323334353637383940803180518751VccVssPDVRST/1XTAL2XTALVppEA/PSENPROGALE/P3口第二功能P0口P1口P2口地址數(shù)據(jù)總線地址總線803180518751 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8（2）P1 口：P1 口是一個(gè)帶

26、內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL） 。另外，P1.0 和 P1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX） ，參見表 2.1。Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低 8 位地址。表表 2.1 P1.0 和和 P1.1 的第二功能的第二功能 （3）P2 口：P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口

27、，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對 P2 端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR指令）時(shí)，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVXRI 指令）時(shí)，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高位地址和一些控制信號。（4）P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P3

28、 口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL） 。P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 2.2 所示：表表 2.2 P3 口的第二功能口的第二功能引腳號功能特性P1.0T2（定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù) 2 捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外中斷 0）P3.4INT1（外中斷 1） 中國

29、地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 此外，P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。（5）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。（6）ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG） 。如有必要，可通過對特殊功能寄存器

30、（SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。（7）PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 RSEN 信號。（8）EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH） ，EA 端必須保持低電平（接地） 。需要注意的是

31、：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端） ，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash 存儲器編程時(shí)，該引腳要加上+12V 的編程允許電源 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。P3.5T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0）P3.6T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1）P3.7 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.8RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10（9）XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。（10）XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。2. MCS-51 的微處理器的微處理器MCS

32、-51 的微處理器是由運(yùn)算器和控制器所構(gòu)成的。運(yùn)算器：主要用來對操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作。主要包括算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ALU、累加器 A、寄存器 B、位處理器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW 以及 BCD 碼修正電路等?？刂破鳎簡纹瑱C(jī)的指揮控制部件，控制器的主要任務(wù)是識別指令，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。3. MCS-51 存儲器的結(jié)構(gòu)存儲器的結(jié)構(gòu)MCS-51 單片機(jī)存儲器采用的是哈佛結(jié)構(gòu)，即程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲尋空間截然分開，見圖 3.4。其中程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各有自己的尋址方式、尋址空間和控制系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)對于單片機(jī)“面向控制”的實(shí)

33、際應(yīng)用極為方便、有利。（1）程序存儲器MCS-51 單片機(jī)的程序存儲器用于存放應(yīng)用程序和表格之類的固定常數(shù)?？蓴U(kuò)充的程序存儲器空間最大為 64K 字節(jié)。程序存儲器的使用應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：整個(gè)程序存儲器空間可以分為片內(nèi)和片外兩部分，CPU 訪問片內(nèi)和片外程序存儲器，可由引腳所接的電平來確定。=1，即引腳接高電平時(shí)，程序?qū)钠瑑?nèi)程序存儲器開始執(zhí)行；當(dāng) PC 值超出片內(nèi) 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11ROM 的容量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外程序存儲器空間執(zhí)行程序。=0，即引腳接低電平時(shí)，單片機(jī)只執(zhí)行片外程序存儲器中的程序。7圖圖 2.4 8051/8751 單片機(jī)的存儲器單片機(jī)的存儲器程序存儲器的

34、某些單元被固定用于中斷源的中斷服務(wù)程序的入口地址。MCS-51 單片機(jī)復(fù)位后，程序存儲器 PC 的內(nèi)容為 0000H，故系統(tǒng)從 0000H 單元開始取指令，執(zhí)行程序。64K 程序存儲器中有 5 個(gè)單元具有特殊用途，如下：0003H：外部中斷 0 入口地址。000BH：定時(shí)器 0 中斷入口地址。0013H：外部中斷 1 入口地址。001BH：定時(shí)器 1 中斷入口地址。0023H：串行口中斷入口地址。在系統(tǒng)中斷相應(yīng)之后，將自動(dòng)轉(zhuǎn)各中斷入口地址處執(zhí)行序，而中斷服務(wù)程序一般無法存放于幾個(gè)單元之內(nèi)，因此在中斷入口地址處往往存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，以便執(zhí)行中斷服務(wù)程序。（2）MCS-51 內(nèi)部數(shù)據(jù)

35、存儲器MCS-51 單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器單元共有 128 個(gè)，字節(jié)地址為 00H-7FH。 地址為 00H-1FH 的 32 個(gè)單元是 4 組通用工作寄存器區(qū)，每個(gè)區(qū)含 8 個(gè) 8 位寄存器， 255 128 127127 48 8052 有 特殊功能 寄存器127 120 7 0R7 3 區(qū)R0R7 2 區(qū)R0R7 1 區(qū)R0R7 0 區(qū)R0 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 內(nèi)部 RAM 中的 可尋址位區(qū) 32 24 16 寄存器 8 0內(nèi)部數(shù)據(jù)儲存器圖圖 2.5 MCS-51 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的配置內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的配置編號為 R7-R0。地址為 20H-2FH 的 16 個(gè)單元

36、可進(jìn)行共 128 位的位尋址。地址為 30H -7FH 的單元為用戶 RAM 區(qū)，只能進(jìn)行字節(jié)尋址。其具體配置見圖 2.5。（3）特殊功能寄存器（SFR）特殊功能寄存器的總數(shù)為 21 個(gè)，離散的分布在該區(qū)域中，其中有些 SFR 還可以進(jìn)行位尋址。表 2.3 是該寄存器的名稱及其地址分布。 表表 2.3 SFR 名稱及地址分布名稱及地址分布特殊功能寄存器符號名稱字節(jié)地址位地址BB 寄存器F0HF7HF0HACC 或 A累加器 AE0HE7HE0HPSW程序狀態(tài)字 PSWD0HD7HD0H中斷優(yōu)先級控制IPB8HBFHB8H 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13P3P3 口B0HB7HB0H

37、IE中斷允許控制A8HAFHA8HP2P2 口A0HA7HA0HSBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器99HSCON串行控制98H9FH98HP1P1 口90H97H90HTH1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1（高八位）8DHTH0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0（高八位）8CHTL1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1（低八位）8BHTL0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0（低八位）8AHTMOD定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制89HTCON定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制88H8FH88HPCON電源控制87HDPH數(shù)據(jù)指針高字節(jié)83HDPL數(shù)據(jù)指針低字節(jié)82HSP堆棧指針81HP0 P0 口80H87H80H（4）位地址空間MCS-51 單片機(jī)指令系統(tǒng)中有豐富的位操作指令，這些指令構(gòu)成了

38、位處理機(jī)的指令集。在 RAM 和 SFR 中共有 211 個(gè)位地址，位地址范圍在 00H-FFH 內(nèi)，其中 00H-7FH這 128 個(gè)位處于內(nèi)部 RAM 字節(jié)地址 20H-2FH 單元中，如表 2.4 所示。11表表 2.4 8051 內(nèi)部內(nèi)部 RAM 的可尋址位的可尋址位位地址字節(jié)地址D7D6D5D4D3D2D1D02F7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2E77H76H75H74H7372H71H70H2D6FH6EH6DH6CH6B6AH69H68H2C67H66H65H64H6362H61H60H 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 142B5FH5EH5DH5CH5B

39、5AH59H58H2A57H56H55H54H5352H51H50H294FH4EH4DH4CH4B4AH49H48H2847H46H45H44H4342H41H40H273FH3EH3DH3CH3B3AH39H38H2637H36H35H34H3332H31H30H252FH2EH2DH2CH2B2AH29H28H2427H26H25H24H2322H21H20H231FH1EH1DH1CH1B1AH19H18H2217H16H15H14H1312H11H10H210FH0EH0DH0CH0B0AH09H08H2007H06H05H04H0302H01H00H其余的 83 個(gè)可尋址位分布在特

40、殊功能寄存器 SFR 中，如表 2.5 所示。（5）MCS-51 的并行 I/O 口圖 2.6 給出了四個(gè)端口中每個(gè)典型位鎖存器和 I/O 緩沖器的功能框圖。位鎖存器作為一個(gè) D 觸發(fā)器，根據(jù)來自 CPU 的“寫鎖存器”信號，記錄來自內(nèi)部總線上的數(shù)值。在CPU 發(fā)出“讀鎖存器”信號時(shí)，將觸發(fā)器的 Q 輸出值放在內(nèi)部總線上。在 CPU 發(fā)出“讀管腳”信號時(shí)，端口管腳本身的電平放到內(nèi)部總線上。有些“讀端口指令”令會(huì)激活“讀鎖存器”信號，而其它指令則激活“讀管腳”信號。 表表 2.5 8051 特殊功能寄存器中的位地址特殊功能寄存器中的位地址位地址SFR 符號D7D6D5D4D3D2D1D0字節(jié)地址

41、BF7HF6HF5HF4HF3HF2HF1HF0HF0HE7HE6HE5HE4HE3HE2HE1HE0HACCACC.7ACC.6ACC.5ACC.4ACC.3ACC.2ACC.1ACC.0E0HD7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HPSWCYACF0RS1RS0OVF1PD0H 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15-BDHBCHBBHBAHB9HB8HIPPT2PSPT1PX1PT0PX0B8HB7HB6HB5HB4HB3HB2HB1HB0HP3P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0B0HAFH-ACHABHAAHA9HA8HIEEA-ESET1EX

42、1ET0EX0A8HA7HA6HA5HA4HA3HA2HA1HA0HP2P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0A0H9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HSCONSM0SM1SM2RENTB8RB8T1R198H97H96H95H94H93H92H91H90HP1P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.090H8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTCONTF1TR1TF0TR0IE1IT0IE0IT088H87H86H85H84H83H82H81H80HP0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.080

43、H并行 I/O 口的應(yīng)用要點(diǎn)：11P0 口通常作為單片機(jī)的低字節(jié)地址數(shù)據(jù)復(fù)用線，分時(shí)使用，即構(gòu)成 A7A0 地址線和數(shù)據(jù)總線(DB)用。P2 口一般作為高 8 位地址線 A15A8，使用 8031 單片機(jī)也是這樣用的。 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16P1 口一般情況下作為通用的 I/O 口使用。P3 口在以下的情況下作為第二功能使用：串行通信使用，外部中斷使用；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器使用；擴(kuò)展外部 RAM 時(shí)使用, 控制信號。除上述情況外，則可以當(dāng)作 I/O 引腳用。當(dāng)某一引腳作為輸入前，必須使引腳置“1”。復(fù)位后，四個(gè)口的 32 個(gè)引腳均為高電平（置 1） 。各個(gè)口由于輸出結(jié)構(gòu)不同，帶負(fù)

44、載能力也不同。（6）MCS-51 的復(fù)位和復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只要 RST 引腳處至少保持 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位后，各內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表 2.6 所示。圖圖 2.6 MCS51 端口結(jié)構(gòu)端口結(jié)構(gòu) 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17表表 2.6 8051 復(fù)位后寄存器的值復(fù)位后寄存器的值寄存器內(nèi)容寄存器內(nèi)容PC0000HTCON00HACC00HT2CON00HB000HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P30FFHTH200HIP（8051）XXX00000BTL200HIP（8052）XX0

45、00000BRLDH00HIE（8051）0XX00000BRLDL00HIE（8052）0X000000BSCON00HTMOD00HSBUF不定PCON（HMOS）0XXXXXXXHPCOM（CHMOS）0XXX0000B 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 183 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)3.13.1 主控芯片主控芯片 AT89C51AT89C51 的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)單片機(jī)是 20 世紀(jì) 70 年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路器件。它在一塊芯片內(nèi)集成了計(jì)算機(jī)的各種功能部件，構(gòu)成一種單片式的微型計(jì)算機(jī)。20 世紀(jì) 80 年代以來，國際上單片機(jī)的發(fā)展迅速，其產(chǎn)品之多令人目不暇接，單片機(jī)應(yīng)用不斷深入，

46、新技術(shù)層出不窮。在我們?nèi)粘W(xué)習(xí)和生活中，常見的有 51 系列、52 系列、PIC 系列等。其中 51系列的單片機(jī)的模塊化結(jié)構(gòu)比較典型，為許多大公司和個(gè)人所采納。在本 LCD 電子鬧鐘設(shè)計(jì)中就是采用利用我們熟悉的 AT89C51 單片機(jī)為主控芯片。AT89C51 單片機(jī)由微處理器，存儲器，I/O 口以及特殊功能寄存器 SFR 等部分構(gòu)成。其存儲器在物理上設(shè)計(jì)成程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩個(gè)獨(dú)立的空間，片內(nèi)程序存儲器的容量為 4KB，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器為 128 個(gè)字節(jié)。89C51 單片機(jī)有 4 個(gè) 8 位的并行 I/O 口：P0口，P1 口，P2 口和 P3 口。各個(gè)接口均由接口鎖存器，輸出驅(qū)動(dòng)器，和輸

47、入緩沖器組成。P1 口是唯一的單功能口，僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出口。P3 口是雙功能口除了具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能外，每條接口還具有不同的第二功能，如 P3.0 是串行輸入口線，P3.1 口是串行輸出口線。在需要外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展時(shí)，P0 可作為分時(shí)復(fù)用的低 8 位地址/數(shù)據(jù)總線，P2 口可作為高 8 位的地址總線。P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號.各口管腳的備選功能如下所示：P3.0 RXD（串行輸入口） ；P3.1 TXD（串行輸出口） ；P3.2 /INT0（外部中斷 0） ；P3.3 /INT1（外部中斷 1） ；

48、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)存儲器寫選通） ；P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)器件被復(fù)位時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。/EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH）不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。XTAL1：反

49、向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入；XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。AT89C51 單片機(jī)由微處理器，存儲器，I/O 口以及特殊功能寄存器 SFR 等部分構(gòu)成。其存儲器在物理上設(shè)計(jì)成程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩個(gè)獨(dú)立的空間，片內(nèi)程序存儲器的容量為 4KB，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器為 128 個(gè)字節(jié)。89C51 單片機(jī)有 4 個(gè) 8 位的并行 I/O 口：P0 口，P1 口，P2 口和 P3 口。各個(gè)接口均由接口鎖存器，輸出驅(qū)動(dòng)器，和輸入緩沖器組成。P1 口是唯一的單功能口，僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出口。P3 口是雙功能口除了具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能外，每條接口還各有第二功能，如 P3.0 是串行輸

50、入口線，P3.1 口是串行輸出口線。在需要外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展時(shí)，P0 可作為分時(shí)復(fù)用的低 8 位地址/數(shù)據(jù)總線，P2 口可作為高 8 位的地址總線。P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。AT89C51 單片機(jī)的封裝及管腳分布如圖 3.1 所示。17圖圖 3.1 AT89C51 單片機(jī)封裝及管腳分布圖單片機(jī)封裝及管腳分布圖3.23.2 時(shí)鐘電路部分時(shí)鐘電路部分設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)AT89C51 系列的單片機(jī)的時(shí)鐘方式分為內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式就是在單片XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039

51、P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20機(jī)的

52、XTAL1 和 XTAL2 的兩引腳外接晶振，就夠成了自激振蕩器在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號。外部時(shí)鐘方式是把外部已經(jīng)有的時(shí)鐘信號引入到單片機(jī)內(nèi)部。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)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號，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；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間。本 LCD 電子鬧鐘設(shè)計(jì)是采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，用一個(gè) 12MHz 晶振和兩個(gè) 30Pf 瓷片電容組成，為單片機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，其中兩個(gè)瓷片電容起微調(diào)作用.其電路圖見圖 3.2。之所以采用高性能的

53、振蕩電路，因?yàn)椋?.單片機(jī)電子鐘的計(jì)時(shí)脈沖基準(zhǔn)是由外部晶振的頻率經(jīng)過 12 分頻后提供，采用內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。所以，外接晶振頻率精確度直接影響電子鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性。 2.單片機(jī)電 子鐘利用內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出產(chǎn)生中斷（12M 晶振一般為 50ms）再乘以相應(yīng)的倍率來實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的轉(zhuǎn)換。大家都知道從定時(shí)/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生中斷請求到響 應(yīng)中斷需要 3-8 個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)中斷子程序中的數(shù)據(jù)入棧和重裝定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值還需要占用數(shù)個(gè)機(jī)器周期，還有從中斷入口轉(zhuǎn)到中斷子程序也要占用一定的 機(jī)器周期。圖圖 3.2 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路3.33.3 LCDLCD 顯示電路部分顯示電路部分為了獲得更好的

54、效果本設(shè)計(jì)并沒有采用常見的 LED，而是采用了型號為 1602 的 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21LCD。LCD 有 LED 數(shù)碼顯示更好的更的直觀效果，也更加經(jīng)久耐用。液晶顯示模塊體積小功耗低、顯示內(nèi)容豐富，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件之一了。本 LCD 是 2 行 16 列液晶 可顯示 2 行 16 列英文字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0-D7，RS，R/W，EN 三個(gè)控制端口（共 14 線） ，工作電壓為 5V。沒背光，和常用的 1602B 功能和引腳一樣（除了調(diào)背光的二個(gè)線腳）. 該模塊也可只用D4-D7 作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。這樣的話可

55、以節(jié)省 MCU 的 I/O 口資源。引腳說明，見表 3.1。VDD：電源正極，4.55.5V，通常使用 5V 電壓；VL：LCD 對比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為 05V。接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，但對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，因此通常使用一個(gè) 10K 的電位器來調(diào)整對比度，或者直接串接一個(gè)電阻到地；RS：MCU 寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU 要寫入指令時(shí)，使 RS 為低電平；MCU要寫入數(shù)據(jù)時(shí)，使 RS 為高電平；R/W：讀寫控制端。R/W 為高電平時(shí)，讀取數(shù)據(jù)；R/W 為低電平時(shí)，寫入數(shù)據(jù)；E：LCD 模塊使能信號控制端。寫數(shù)據(jù)時(shí)，需要下降沿觸發(fā)模塊。D0D7：8 位數(shù)據(jù)總

56、線，三態(tài)雙向。如果 MCU 的 I/O 口資源緊張的話，該模塊也可以只使用 4 位數(shù)據(jù)線 D4D7 接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就是采用 4 位數(shù)據(jù)傳送方式；BLA： LED 背光正極。需要背光時(shí)，BLA 串接一個(gè)限流電阻接 VDD，BLK 接地，實(shí)測該模塊的背光電流為 50mA 左右；BLK： LED 背光地端。12表表 3.13.1 LCDLCD 顯示屏引腳說明顯示屏引腳說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VCC電源地9D2雙向數(shù)據(jù)口2VDD電源正極10D3雙向數(shù)據(jù)口3VL對比度調(diào)節(jié)11D4雙向數(shù)據(jù)口4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5雙向數(shù)據(jù)口5R/W讀/寫選擇13D6雙向數(shù)據(jù)口6E模塊使能端14D

57、7雙向數(shù)據(jù)口7D0雙向數(shù)據(jù)口15BLK背光源地8D1雙向數(shù)據(jù)口16BLA背光源正極 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 223.43.4 喇叭部分的電路喇叭部分的電路揚(yáng)聲器的電路部分比較簡單，如圖 3.3，通過單片機(jī)發(fā)出的控制信號經(jīng)過簡單的放大和處理后直接控制 LS1 喇叭。9圖圖 3.3 SPEAKER 部分電路圖部分電路圖其中 2N5088 的參數(shù)為：類型:NPN集電極發(fā)射集最小雪崩電壓 Vceo(V):30集電極最大電流 Ic(max)(mA):0.050直流電流增益 hFE 最小值(dB):350直流電流增益 hFE 最大值(dB):最小電流增益帶寬乘積 Ft(MHz):50封裝/溫

58、度():TO92/-55150采用 2N5088 將獲得更好更純凈的聲音信號 LS1 是經(jīng)典常見的喇叭。硬件總電路圖如圖 3.4 所示。R91kQ12N5088R10100LS1SPEAKERR111kK1 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23圖圖 3.4 硬件總電路硬件總電路XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/

59、RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM016LR11kR21kR31kR41kR51kR61kR71kR81kR91kQ12N5088R10100LS1SPEAKERR111kK1K2X1CRYSTALC12

60、20pC2220p電氣04-40401010412趙化正 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 244 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)4.14.1 軟件設(shè)計(jì)概述軟件設(shè)計(jì)概述這里用匯編的單片機(jī)程序構(gòu)成了本 LCD 電子鬧鐘的軟件系統(tǒng)。該程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)間及定時(shí)(時(shí)間以 0 點(diǎn) 0 分 0 秒為基準(zhǔn)計(jì)算，鬧鈴定時(shí)以 0 時(shí) 0 分為基準(zhǔn)計(jì)算）的顯示，有外中斷 0 和五個(gè)開關(guān)實(shí)現(xiàn)校時(shí)，鬧鐘功能。其中程序的晶振頻率為 12MHz，最小計(jì)時(shí)單位為 1/20 秒。主芯片 p0.1-p0.7 輸出數(shù)據(jù)到 LCD 數(shù)據(jù)總線，p2.0-2.2 輸出 LCD 控制信號，P3.7 輸出聲音信號，.P1.4-P1.5 輸入外部控制信號，