單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì),單片機(jī),數(shù)字,設(shè)計(jì) 本 科 學(xué) 生 校 級(jí) 優(yōu) 秀 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 申 報(bào) 表 題 目： 基于單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 教學(xué)單位 _ ______ 姓 __________ 學(xué) 號(hào) _2_______ 年 級(jí) _20____________ 專 業(yè) _ ___________ 指導(dǎo)教師_______________ 職 稱 _ ___________ _ 申報(bào)日期 2007 年 05 月 14 日 教 務(wù) 處 制 摘要 近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強(qiáng)，體積小，功耗低，價(jià)格便宜，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。 本次做的數(shù)字鐘是以單片機(jī)（AT89C51）為核心，結(jié)合相關(guān)的元器件（共陰極LED數(shù)碼顯示器、BCD-鎖存/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器CC4511等），再配以相應(yīng)的軟件，達(dá)到制作簡(jiǎn)易數(shù)字鐘的目的，其硬件部分難點(diǎn)在于元器件的選擇、布局及焊接。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89C51 共陰極LED數(shù)碼顯示器 BCD-鎖存/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器CC4511 Abstract In recent years, with computers in the infiltration and the development of large-scale integrated circuits. SCM application is steadily deepening, as it has strong function, small size, low power dissipation, low prices, reliable, easy to use features, it is particularly suited to and control of the system, increasingly widely used in automatic control, intelligent instruments, gauges, data acquisition, military products and household appliances, and other areas, is often microcontroller as a core component to use, In light of specific hardware architecture, and application-specific software features object combine to make perfect. The figures do bell on SCM (AT89C51) at the core, Combined with the components (a total of cathode LED digital display, BCD - latch /7 of decoding / actuator CC4511), and factoring in the corresponding software, Easy to produce digital clock purposes, as part of the hardware components is a difficult choice, layout and welding. Keywords : Single Chip Microcomputer AT89C51 Total cathode LED figures display BCD-the lock save/7 the segments translate code/actuator CC4511 目錄 摘要 2 Abstract 2 目錄 3 引言 4 第一章 題目 5 1.2、課程設(shè)計(jì)目的 5 第二章 單片機(jī)發(fā)展歷史 5 2.1三大階段 5 2.2 如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn) 6 2.3?單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 7 第三章 單片機(jī)的組成及特點(diǎn) 9 3.1 ?單片機(jī)的組成 9 3.2?單片機(jī)的特點(diǎn) 9 3.3單片機(jī)的分類 10 第四章 單片機(jī)的應(yīng)用 10 4.1單片機(jī)的應(yīng)用分類 10 第五章 數(shù)字種的構(gòu)成 12 5.1 數(shù)字鐘的構(gòu)成 12 5.2 實(shí)驗(yàn)中所需的器材 12 5.3 方案選擇與相關(guān)技術(shù) 13 5.4 AT89C51的單片機(jī)簡(jiǎn)介 13 5.4.1 主要特性 15 5.4.2 管腳說(shuō)明 16 5.4.3 振蕩器特性 18 5.5 CC4511 集成簡(jiǎn)介 19 5.5.1 4511集成分析 19 5.5.2 4511的邏輯圖 20 5.6 LED數(shù)碼顯示器簡(jiǎn)介 21 5.6.1 LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu) 21 5.6.2 LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方法 22 第六章 電路設(shè)計(jì) 22 6.1 電路接法 22 6.1.1 晶體振蕩器與AT89C51的接法 22 6.1.2 單片機(jī)AT89C51的銀腳的連接 23 6.1.3 譯碼器CC4511的銀腳連接 23 6.2 數(shù)字鐘電路圖 24 第七章 調(diào)試過(guò)程： 26 1）檢測(cè)AT89C51運(yùn)行否 26 2）七段數(shù)碼管 26 總結(jié) 26 參考文獻(xiàn) 26 致謝 27 引言 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(lái)越快。 時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)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，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(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。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。 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(guò)軟件方法來(lái)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(jiàn)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，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。 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?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。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(kāi)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?，F(xiàn)實(shí)的意義。 第一章 題目 做一個(gè)基于AT89C51的簡(jiǎn)易的單片機(jī)數(shù)字鐘。該數(shù)字鐘有4個(gè)共陰極七段數(shù)碼管，分別顯示分鐘和秒。其顯示方式為：XX：XX。 1.1課程設(shè)計(jì)要求 (1)掌握AT89C51實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)?zāi)K原理，畫(huà)出電路原理圖; (2)綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)?zāi)K，用89C51開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)具有一定功能的單片機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試； (3)寫(xiě)出完整的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)：課題的名稱、系統(tǒng)的功能、硬件原理圖、軟件框圖、程序清單、參考資料； (4)時(shí)間以60分種為一個(gè)周期;電子鐘的格式為：XX XX，由左向右分別為：分、秒。完成顯示由秒01一直加1至59，再恢復(fù)為00；分加1，由00至01，一直加1至59，再恢復(fù)00； (5)為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。 1.2、課程設(shè)計(jì)目的 (1)鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力； (2)培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力； (3)過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟； (4)掌握計(jì)數(shù)器、加法器、半導(dǎo)體數(shù)碼管顯示器與七段碼顯示譯碼器的使用； (5)連接數(shù)字鐘的工作原理。 第二章 單片機(jī)發(fā)展歷史 2.1三大階段 ?單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。 1.SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（Single?Chip?Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開(kāi)創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒(méi)。? 2.MCU即微控制器（Micro?Controller?Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來(lái)看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。? Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。? 3.單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。? 單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。自單片機(jī)誕生至今，已發(fā)展為上百種系列的近千個(gè)機(jī)種。 2.2 如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)? 如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，那么單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個(gè)階段:? （1）第一階段（1976-1978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的控索階段。以Intel公司的MCS?–?48為代表。MCS?–?48的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola?、Zilog等，都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機(jī)片”一詞即由此而來(lái)。? （2）第二階段（1978-1982）單片機(jī)的完善階段。Intel公司在MCS?–?48?基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS?–51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。? ①完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。? ②CPU外圍功能單元的集中管理模式。? ③體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。? ④指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。? （3）第三階段（1982-1990）：8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS?–?96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。隨著MCS?–?51系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競(jìng)相使用80C51為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道A/D轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。? （4）第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。 2.3?單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(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。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。? CMOS化?近年，由于CHMOS技術(shù)的進(jìn)小，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片的原因。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達(dá)到LSTTL的速度，傳輸延遲時(shí)間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢(shì)已在于TTL電路。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。? 低功耗化?單片機(jī)的功耗已從Ma級(jí)，甚至1uA以下；使用電壓在3~6V之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)?lái)了產(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。? 低電壓化?幾乎所有的單片機(jī)都有WAIT、STOP等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來(lái)越寬，一般在3~6V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá)1~2V。目前0.8V供電的單片機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。? 低噪聲與高可靠性?為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。? 大容量化?以往單片機(jī)內(nèi)的ROM為1KB~4KB，RAM為64~128B。但在需要復(fù)雜控制的場(chǎng)合，該存儲(chǔ)容量是不夠的，必須進(jìn)行外接擴(kuò)充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，須運(yùn)用新的工藝，使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。目前，單片機(jī)內(nèi)ROM最大可達(dá)64KB，RAM最大為2KB。? 高性能化?主要是指進(jìn)一步改進(jìn)CPU的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度。現(xiàn)指令速度最高者已達(dá)100MIPS（Million?Instruction?Per?Seconds，即兆指令每秒），并加強(qiáng)了位處理功能、中斷和定時(shí)控制功能。這類單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出10倍以上。由于這類單片機(jī)有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其I/O功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。? 小容量、低價(jià)格化?與上述相反，以4位、8位機(jī)為中心的小容量、低價(jià)格化也是發(fā)展動(dòng)向之一。這類單片機(jī)的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。? 外圍電路內(nèi)裝化?這也是單片機(jī)發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時(shí)器、液晶顯示驅(qū)動(dòng)器、彩色電視機(jī)和錄像機(jī)用的鎖相電路等。? 串行擴(kuò)展技術(shù)?在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，通用型單片機(jī)通過(guò)三總線結(jié)構(gòu)擴(kuò)展外圍器件成為單片機(jī)應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價(jià)位OTP（One?Time?Programble）及各種類型片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的發(fā)展，加之處圍接口不斷進(jìn)入片內(nèi)，推動(dòng)了單片機(jī)“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是?I?C、SPI等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計(jì)得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化及規(guī)范化。? 隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將列強(qiáng)。在單片機(jī)家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS?–51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、?NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專家認(rèn)為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開(kāi)發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。 第三章 單片機(jī)的組成及特點(diǎn) 單片機(jī)是微型機(jī)的一個(gè)主要分支，在結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是把CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。就其組成和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 3.1 ?單片機(jī)的組成 單片機(jī)是通過(guò)內(nèi)部總線把計(jì)算機(jī)的各主要部件接為一體，其內(nèi)部總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中，地址總線的作用是在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)提供地址，CPU通過(guò)它們將地址輸出到存儲(chǔ)器或I/O接口；/數(shù)據(jù)總線的作用是在CPU與存儲(chǔ)器或I/O接口之間，或存儲(chǔ)器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括CPU發(fā)出的控制信號(hào)線和外部送入CPU的應(yīng)答信號(hào)線等。 3.2?單片機(jī)的特點(diǎn) 由于單片機(jī)的這種結(jié)構(gòu)形式及它所采取的半導(dǎo)體工藝，使其具有很多顯著的特點(diǎn)，因而在各個(gè)領(lǐng)域都得到了迅猛的發(fā)展。單片機(jī)主要發(fā)如下特點(diǎn)：? （1）有優(yōu)異的性能價(jià)格比。? （2）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)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)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。? （4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。? （5）外部總線增加了I?C（Inter-Integrated?Circuit）及SPI（Serial?Peripheral?Interface）等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。? （6）單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。? 3.3單片機(jī)的分類? 單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域，應(yīng)用一個(gè)較科學(xué)的分類方法。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。? 1.?通用型/專用型? 這是按單片機(jī)適用范圍來(lái)區(qū)分的。例如，80C51是通用型單片機(jī)，它不是為某種專用途設(shè)計(jì)的；專用型單片機(jī)是針對(duì)一類產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測(cè)量控制電路。? 2.?總線型/非總線型? 這是按單片機(jī)是否提供并行總線來(lái)區(qū)分的。總線型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過(guò)串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。? 3.?控制型/家電型? 這是按照單片機(jī)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。? 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。 第四章 單片機(jī)的應(yīng)用? 4.1單片機(jī)的應(yīng)用分類 由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)?單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用? 單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。? (2)單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用? 機(jī)電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制的車床、鉆床等。單片機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。? (3)?單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用? 單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測(cè)控、航空航天、尖端武器、機(jī)器人等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，都可以用單片機(jī)作為控制器。單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。? (4)?單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用? 在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。? (5)?單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用? 自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛(ài)。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。? 綜合所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。另一方面，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(guò)軟件方法來(lái)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。 第五章 數(shù)字種的構(gòu)成 5.1 數(shù)字鐘的構(gòu)成 數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路.由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致,故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路,同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1MHZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定.通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘. ⑴晶體振蕩器電路 晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的12MHz的方波信號(hào),可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定.不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路. ⑵時(shí)間計(jì)數(shù)器電路 時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成,秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器. ⑶譯碼驅(qū)動(dòng)電路 譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài),并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流. ⑷數(shù)碼管 數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管(LED)數(shù)碼管和液晶(LCD)數(shù)碼管,本設(shè)計(jì)提供的為L(zhǎng)ED數(shù)碼管. 數(shù)字鐘的工作原理圖如圖1所示： 圖1 5.2 實(shí)驗(yàn)中所需的器材 5V電源. 面包板1塊. 萬(wàn)用表. 鑷子1把. 剪刀1把. 網(wǎng)絡(luò)線2米 AT89C51彈片機(jī) 1個(gè) 12M晶體振蕩器1個(gè) CC4511集成塊4塊. 共陰七段數(shù)碼管4個(gè). 680Ω電阻28個(gè). 10ＫΩ電阻1個(gè). 10μf/25v電解電容１個(gè) 22pf陶瓷電容2個(gè) 30p電容2個(gè). 0.01μf電容1個(gè) 5.3 方案選擇與相關(guān)技術(shù) 單片機(jī)模塊方案： 方案一：基本門(mén)電路搭肩，用基本門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鼓掌系數(shù)大，不易調(diào)試。 方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)編程，用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，由于使用軟硬件結(jié)合的方式，所以電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試也相對(duì)方便。與第一種方案比較優(yōu)點(diǎn)的是非常明顯的。我們選擇了第二種方案。 相關(guān)技術(shù) 5.4 AT89C51的單片機(jī)簡(jiǎn)介 ?AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 圖2 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖為如圖3所示：： 圖3 5.4.1 主要特性 ·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ·壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán) ·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 ·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz ·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ·128*8位內(nèi)部RAM ·32可編程I/O線 ·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 ·5個(gè)中斷源 ·可編程串行通道 ·低功耗的閑置和掉電模式 ·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 5.4.2 管腳說(shuō)明 VCC：供電電壓。 ??? GND：接地。 ??? P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 ??? P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 ??? P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 ??? P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： 口管腳 備選功能 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 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(chǔ)器寫(xiě)選通 P3.7 /RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 表1 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 P0，P1，P2，P3口銀角圖為如圖4： 圖4 其中我們用了P1口和P2口。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 ??? /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 ??? XTAL1：反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(lái)自反向振蕩器的輸出。?? 5.4.3 振蕩器特性 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 5.4.4 芯片擦除 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 ??MCS-51單片機(jī)是美國(guó)INTE公司于1980年推出的產(chǎn)品，典型產(chǎn)品有 8031（內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）和8751等通用產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在， MCS-51內(nèi)核系列兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品（比如目前流行的89S51、已經(jīng)停產(chǎn)的89C51等），各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與MCS-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。 ??? 有些文獻(xiàn)甚至也將8051泛指MCS-51系列單片機(jī)，8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51單片機(jī)影響極深遠(yuǎn)，許多公司都推出了兼容系列單片機(jī)，就是說(shuō)MCS-51內(nèi)核實(shí)際上已經(jīng)成為一個(gè)8位單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。 ??? 其他的公司的51單片機(jī)產(chǎn)品都是和MCS-51內(nèi)核兼容的產(chǎn)品而以。同樣的一段程序，在各個(gè)單片機(jī)廠家的硬件上運(yùn)行的結(jié)果都是一樣的，如ATMEL的89C51（已經(jīng)停產(chǎn)）、89S51， PHILIPS（菲利浦），和WINBOND（華邦）等，我們常說(shuō)的已經(jīng)停產(chǎn)的89C51指的是ATMEL公司的 AT89C51單片機(jī)，同時(shí)是在原基礎(chǔ)上增強(qiáng)了許多特性，如時(shí)鐘，更優(yōu)秀的是由Flash（程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容至少可以改寫(xiě)1000次）存儲(chǔ)器取帶了原來(lái)的ROM（一次性寫(xiě)入），AT89C51的性能相對(duì)于8051已經(jīng)算是非常優(yōu)越的了。 不過(guò)在市場(chǎng)化方面，89C51受到了PIC單片機(jī)陣營(yíng)的挑戰(zhàn)，89C51最致命的缺陷在于不支持ISP（在線更新程序）功能，必須加上ISP功能等新功能才能更好延續(xù)MCS-51的傳奇。89S51就是在這樣的背景下取代89C51的，現(xiàn)在，89S51目前已經(jīng)成為了實(shí)際應(yīng)用市場(chǎng)上新的寵兒，作為市場(chǎng)占有率第一的Atmel目前公司已經(jīng)停產(chǎn)AT89C51，將用AT89S51代替。 5.5 CC4511 集成簡(jiǎn)介 5.5.1 4511集成分析 CC4511有四個(gè)輸入端A，B，C，D和七個(gè)輸出端a～ｇ，它還具有輸入BCD碼鎖存、燈測(cè)試和熄滅顯示控制功能，它們分別由鎖存端LE、燈測(cè)試端LT、熄滅控制端/BI來(lái)控制。 (1)/LT：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng)/LT=0時(shí)，無(wú)論輸入A3 ，A2 ，A1 ，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，若驅(qū)動(dòng)的數(shù)碼管正常，是顯示8。 (2)/BI：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。/BI=0時(shí)。不論/LT和輸入A3 ，A2 ，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽(yáng)極數(shù)碼管熄滅。 (3)/RBI：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對(duì)每一位A3= A2 =A1 =A0=0時(shí)，本應(yīng)顯示0，但是在/RBI=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和加入滅燈信號(hào)的結(jié)果一樣，將0熄滅。 (4)/RBO：滅零輸出，它和滅燈輸入/BI共用一端，兩者配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。 CC4511的引腳特點(diǎn) 其引腳排列如下圖所示： 圖5 當(dāng)鎖存允許端LE=“0”時(shí)，鎖存器直通，譯碼器輸出端ａ～ｇ隨輸入Ａ～Ｄ端而變化，當(dāng)LE=“1”時(shí)，鎖存器鎖定，輸出端保持不變，熄滅控制端/BI=“0”時(shí)，譯碼器輸出全“0”，因此，正常工作時(shí)應(yīng)使/BI為高電平。另外燈測(cè)試端/LT=“0”時(shí)，譯碼器輸出全“1”，數(shù)碼管各段均亮，即顯示“8”， 用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否正常。當(dāng)輸入的BCD碼大于1001時(shí)，七段顯示輸出全“0”，各段均不亮。 5.5.2 4511的邏輯圖 4511譯碼器有16只腳k(如右圖)，所需電源為5V。輸入腳D、C、B、A吸收BCD碼， /LT、/BI和LE三腳為控制信號(hào)，當(dāng)/LT=1、/BI=1、LE=0時(shí)（硬件連接圖中，令/LT、/BI接電源正極，LE接地）且DCBA的值不超出1001時(shí)，4511譯碼顯示，否則數(shù)碼管消隱。下表為4511譯碼器的邏輯圖。 輸 入 輸 出 LE /BI /LT D C B A a b c d e f g 顯 示 X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消 隱 1 1 1 X X X X 鎖 存 鎖 存 表2 5.6 LED數(shù)碼顯示器簡(jiǎn)介 發(fā)光二極管LED是一種通電后能發(fā)光的半導(dǎo)體器件，其導(dǎo)電性質(zhì)與普通二極管類似。LED數(shù)碼顯示器就是由發(fā)光二極管組合而成的1種新型顯示器件。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍。 5.6.1 LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu) LED數(shù)碼顯示器是1種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，1個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)。 5.6.2 LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方法 （1）共陽(yáng)極接法。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，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。當(dāng)陰極端輸入低電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平時(shí)則不點(diǎn)亮。 （2）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。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻與輸入端相連。當(dāng)陽(yáng)極端輸入高電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平時(shí)則不點(diǎn)亮。 在本設(shè)計(jì)中所采用的是共陰極LED數(shù)碼顯示器，其引腳排列如下圖所示： 圖6 第六章 電路設(shè)計(jì) 6.1 電路接法 6.1.1 晶體振蕩器與AT89C51的接法 晶體振蕩器與AT89C51的接法為如圖7所示，XTAL1和XTAL2腳接到12MHz的晶體振蕩器上，與兩個(gè)30pf的電容并聯(lián)，并接低電平。 圖7 6.1.2 單片機(jī)AT89C51的銀腳的連接 單片機(jī)AT89C51的40腳（VDD）和31腳（EA）接高電平，20腳（Vss）接低電平。P1口和分譯碼器CC4511和P2口秒譯碼器CC4511的對(duì)應(yīng)的銀腳相連。其接法為： P1.0到P1.3為分十位譯碼器的A，B，C，D口對(duì)應(yīng)，P1.4到P1.7為分個(gè)位譯碼器的A，B，C，D口對(duì)應(yīng)。P2.0到P2.3為秒個(gè)位譯碼器的D，C，B，A口對(duì)應(yīng)，P2.4到P2.7為秒十位譯碼器的D，C，B，A口對(duì)應(yīng)。 6.1.3 譯碼器CC4511的銀腳連接 譯碼器CC4511的接發(fā)為：VDD，/LT，/BI接到高電平，LE和Vss接到低電平，A,B,C,D腳接到AT89C51外其他的腳接到共陰極數(shù)碼管上。 6.1.4 CC4511與共陰極LED的連接方式 CC4511與共陰極LED的連接方式為如圖所示，對(duì)應(yīng)的a，b，c，d，e，f，g相連。連接時(shí)對(duì)應(yīng)的借口中見(jiàn)有680Ω的電阻，以保證數(shù)碼管不被燒壞。 圖8 6.2 數(shù)字鐘電路圖 電路流程為流程為晶體震蕩器的方波在AT89C51里轉(zhuǎn)為二進(jìn)制碼，再把二進(jìn)制碼送至譯碼器CC4511。譯碼方式為表2所示。后再傳到七段數(shù)碼管，顯示相應(yīng)的數(shù)字。如圖1。其電路圖為如圖8所示。 圖9 第七章 調(diào)試過(guò)程： 1）檢測(cè)AT89C51運(yùn)行否 第一次硬件檢測(cè)的時(shí)候，AT89C51不工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電源電路和晶體振蕩器沒(méi)接好。再次檢測(cè)時(shí)89c51仍不工作，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)復(fù)位開(kāi)關(guān)已壞，RST復(fù)位銀角一直處于高電平，經(jīng)去掉開(kāi)關(guān)后89c51工作。 2）七段數(shù)碼管 檢測(cè)后，數(shù)碼管不亮，代用普通的二極管接的時(shí)候，那些二極管卻按寫(xiě)進(jìn)程序的順序亮，由此而知，數(shù)碼管那邊出了問(wèn)題。檢查數(shù)碼管時(shí)發(fā)現(xiàn)買的數(shù)碼管卻不是共陰極的，而是共陽(yáng)極的。換用共陰極數(shù)碼管后電路板已正常顯示。 總結(jié) 通過(guò)兩個(gè)月的學(xué)習(xí)和調(diào)試過(guò)程，終于完成了單片機(jī)模塊數(shù)字鐘的工作。并且使數(shù)字鐘夠順利運(yùn)行，完成了預(yù)期的目標(biāo)。從單片機(jī)模塊數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)過(guò)程中也找到了一些單片機(jī)開(kāi)發(fā)的規(guī)律：先了解所有元件的具體內(nèi)容，從而畫(huà)出其電路圖，使數(shù)字鐘從簡(jiǎn)易變成多功能的方式，雖沒(méi)有做多功能數(shù)字鐘，卻知曉了其方法。從而讓我踏入了單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的第一步。然而在調(diào)試過(guò)程中有也有許多的不足之處：例如編寫(xiě)調(diào)試程序有點(diǎn)不足。希望能夠在以后的不斷深入學(xué)習(xí)中能夠彌補(bǔ)自己的不足之處。同時(shí)更是朝著單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域邁進(jìn)。 參考文獻(xiàn) 1. 張毅坤 陳善久 裘雪紅. 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用. 西安電子科技大學(xué)出版社. 1998年9月第1版. 2． 任為民. 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì). 中央廣播電視大學(xué)出版社. 1997年5月第1版. 3．譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)(第二版). 清華大學(xué)出版社. 1999年12月第2版.。 致謝 通過(guò)兩個(gè)月的不斷努力，終于完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，最先感謝我的導(dǎo)師馬波老師，正是他在幫忙之中還抽出寶貴的時(shí)間對(duì)我進(jìn)行精心的指導(dǎo)，才使我順利完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)也感謝電信學(xué)院各個(gè)領(lǐng)導(dǎo)和老師對(duì)我四年來(lái)的關(guān)心和幫助。使我在大學(xué)中學(xué)到了各種寶貴的知識(shí)。在此，衷心地謝謝你們！