1、 I 基于 89S52单片机的时钟显示电路设计 摘要 ： 随着电子技术产业结构调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不断提高，家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大。本文所述数字时钟控制系统主要指时钟显示、时间设置等控制系统。 本设计采用进入市场时间早、总线开放、仿真开发设备多、芯片及其开发设备价格低廉、速度较快、兼容性较好的 MCS-52系列 单片机为核心实现时钟电路的控制以及硬件系统设计。智能时钟控制系统以 52系列 单片机为核心，由时钟显示模块、定时控制模块、电源模块等电路组成 。 关键词： 单片 机；时钟电路；控制 器 II The design of the c
2、lock display based on 89S52 Abstract： With the electronic technology of the industrial structure adjustment, the rapid development of technology, people and continuous improvement in the standard of living, household appliances increasingly popular market for intelligent control system clock demand
3、is growing. Digital clock in this article refers to the main control system clock display, time settings, such as the control system. In this paper, to enter the market earlier, the bus open, the development of simulation equipment, chips and equipment to develop low-cost, faster, better compatibili
4、ty of the MCS-52 single chip to achieve the core clock circuit, as well as the control system hardware design . Intelligent control system clock to 52 single-chip at the core, by the clock display module, the timing control module, power modules, such as circuit components. Key words: microcomputer;
5、 clock circuit; controller III 目 录 1 概述 . 1 2 时钟电路的硬件结构 . 2 2.1 时钟电路的基本组成 . 2 2.2 控制模块 . 2 2.2.1 89s52 系列单片机的引脚功能 . 6 2.3 显示模块 . 8 2.3.1 LED 显示器 . 8 2.3.2 数码管显示技术 . 9 2.3.3 数码管的字型码设计 . 9 2.4 调时功能模块 . 11 2.4.1 简单并行 I/O 口的扩展 . 11 2.4.2 时钟电路 . 12 2.4.3 复位电路 . 13 3 焊接电路板 . 15 3.1 电烙铁焊接技术 . 15 3.2 焊接中应注意
6、的事项 . 15 小 结 . 17 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 18 附录 . 19 1 1 概述 单片计算机即单片微型计算机。（ Single-Chip Microcomputer ） ,是基 于CPU ,RAM ,ROM,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。他体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。而 52系列 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。用量较大的 52系列中的 80系列的单片机为基础，选择了计时运算、 LED点阵字符显示。这次毕业设计通过对它的学习、应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。 时钟，自从它发明的那天起，就 成为
7、揉的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。 数字钟能长期、连续、可靠、稳定地工作；同时还具有体积小，功耗低等特点，便于携带，使用方便。数字钟是采用数字电路实现对 “时、分、秒 ”数字显示的计时装置，广泛应用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所，已成为人们日常生活中不可缺少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度远远超过老式钟表 ，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。 2
8、 2 时钟电路的硬件结构 2.1 时钟电路的基本组成 时钟计时器的硬件电路如图 2.1 所示，采用 89s52 系列 单片机，最小化应设计；采用共阳七段 LED 显示管， P0口输出段码数据， P2.2 P2.5 口作列扫描输出， P1.0、P1.1 口接两个按钮开关，用以调时计功能设置，为提供共阳 LED 数码管的驱动电压，用三极管 8550 作电源驱动输出，采用 12 MHZ 晶振，有利于提高时、分的精确性。（ 如图 2-1所示 ） 2-1 时钟电路组成 图 2.2 控制模块 MOS-52 系列 单片机的典型产品有 89s52 系列 、 8752系列 、 8031、 80C52 系列 、8
9、0C31 等。它们结构基本相同，其主要差别反映在内存储器的配置上有所不同。 本章以 MOS-52 系列 的典型产品 89s52 系列 为例对单片机结构做一下简单介绍：89s52 系列 单片机内部由 CPU、 4KB 的 ROM、 256B 的 RAM、 4个 8位并行 I/O 端口、一个串行口、两个 16 位定时器 /计数器组成 。（ 如图 2-2 所示 ） 74hc2443 图 2-2 52 系列 单片机内部结构 由图可以看出，单片机内部各功能部件通常都挂靠在内部总线上，它们通过内部总线传送数据信息和控制信息，各功能部件分时使用总线，即所谓的内部单总线结构。 下面对 89s52 系列 各功能
10、部件的作用分述如下： 1.CPU CPU 是单片机内部的核心部件，是单片机指挥和控制的中心。从功能上看， CPU可分为运算器和控制器两大部分。 （ 1）控制器 控制器的功能是接受来自程序存储器的 指令，并对其进行译码，通过定时和控制电路，按时序规定发出指令功能所需要的各种控制信息，使各部分协 调工作完成指令所需要的操作。 控制器主要包括程序计数器、指令寄存器、指令译码器及定时控制电路等。 （ 2）程序计数器 程序计数器 PC(PROGRAM COUNT)是一个十位的专用寄存器，用来存放 CPU 要执行的存放在程序存储器中的下一条指令地址。程序计数器 PC 是当前指令所在的地址指4 示器， CP
11、U 所执行的每一条指令，必须由 PC 提供指令地址，对于一般顺序执行的指令， PC内容自动指向下一条 指令 ;而对于控制类指令，则是通过改变 PC的内容来改变指令所执行的顺序。 当系统上电复位后， PC 内容为 0000H， CPU 是从该入口地址 执行程序，所以单片机的主控程序的首地址是 0000H。 2.运算器 ALU 运算器 ALU 的功能：对数据进行算术和逻辑运算。运算器可以对单字节、半字节二进制数进行加、减、乘、除运算和与、或、异或、取反、移位等逻辑运算。 运算器由算术逻辑运算部件 ALU、累加器 ACC、程序状态字寄存器 PSW 等组成。 （ 1） ALU 由加法器和逻辑电路组成，
12、 ALU 主要用于对数据进行算术和各种逻辑运算，运算结果一般送回累加器 ACC 中，运算结果的状态信息送给程序状态字寄存器PSW 中。 （ 2） 累加器 ACC 是一个 8 位寄存器，简写为 A， CPU 和大多 指令都要通过累加器A 与其他部件进行交换信息。 ACC 常用存放使用次数较多的操作数或中间结果。 （ 3） 程序状态字寄存器 PSW 是一个 8 位寄存器，用于寄存当前指令执行的某些状态信息，它工某些指令的查询和判断，不同的特征用不同的状态标志来表示。 （如表 2-1所示） 表 2-1 PSW 的各位定义表 位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位地址 D7H D6H
13、D5H D4H D3H D2H D1H D0H 位名 CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P CY(PSW.7):即 PSW 的 D7 位， 进位 /借位标志。 在进行加减运算时，如果运算结果的最高位 D7 有进位或借位时， CY 置“ 1”，否则 CY 置为“ 0” 。 在进行位操作时， CY 又是位运算中的累加器。 CY 指令助记符用 C表示。 AC（ PSW.6） :即 PSWD6 位，辅助进位标志 在进行加减运算时，如果运算结果的低四位（低 半字节）向高四位（高半字节）产生进位或借位时， AC 置“ 1”否则 AC 置“ 0” F0(PSW.5)及 F1(PSW.1)：即 P
14、SW 的 D5 位和 D1 位，用户标志位。可由用户需要置位、5 复位，作为用户自定义的状态标志。 RS1 及 RS0(PSW.4 及 PSW.3)：即 PSW 的 D4 位和 D3 寄存器组选择控制位，用于选择当前工作的寄存器组，可由用户通过通过指令 RS1、 RS0，以确定当前程序中选用的寄存器组，当前寄存器组的指令助记符为 R0-R7.它们占用 RAM 地址空间。 RS1、 RS0 与寄存器组的对应关系见 表 2-2。 表 2-2 RS1、 RS0 与寄存器组 关系表 RS1 RS0 寄存器组 片内 RAM 地址 指令助记符 0 0 0组 00H-07H R0-R7 0 1 1组 08H
15、-0FH R0-R7 1 0 2组 10H-17H R0-R7 1 1 3组 18H-1FH R0-R7 单片机上电复位后， RS1和 RS0均为 0， CPU自动选中 0组，片内 RAM地址为 00H-07H的 8 个单元为当前工作寄存器，即 R0-R7。 OV(PSW.2)即 PSW 的 D2 位，溢出标志位。 在进行算术运算时，如果运算结果超出一个字长所能表示的数据范围即产生溢出，该位由硬件置“ 1”，若无溢出则置“ 0” .例如 MCS-52 系列 单片机的 CPU 在运算时字长为 8位，对于有符号数来说，其表示范围为 -128- +127，运算结果超出此范围即产生溢出。 RAM 为单
16、片机内部数据存储器，其存储空间包括随机 存储器区、寄存器区、特殊功能寄存器即位寻址区。 3.ROM ROM 为单片机内部程序存储器，主要用于存放处理程序。 4.并行 I/O 口 P0-P3 是四个 8 位并行 I/O 口，每个口既可作为输入也可作为输出。单片机在与外部存储器及 I/O 端口设备交换信息时，必须由 P0-P3 完成， P0-P3口提供 CPU 访问外部存储器是所需的地址总线、数据总线及控制总线。 P0-P3 作为输出时，数据可以锁存，输入时具有缓冲功能，每个口既可以传送 8 位数据，又可以按位寻址送出其中一位数据。使用十分方便。 5.定时器 /计数器 6 定时器 /计数器用于定
17、时和对外部事件进行计数，当他对具有固定时间间隔的内部机器周期进行计数时，它是定时器；当他对外部事件产生的脉冲进行计数时，它是计数器。 6.中断系统 MOS-52 系列 有 5个中断源，中断系统方便灵活，使单片机处理问题的灵活性和工作效率大大提高。 7.串行接口 串行接口提供对数据各位按序一位一位的传送。 MOS-5中的串行接口是一个全双工通信接口，可以同时发送和接收数据。 8.时钟电路 OSC CPU 执行指令的一系列动作都是在时序电路的控制下一拍一拍的进行的。时钟电路用于产生单片机中的最基本时间单位。 【 1】 2.2.1 89s52 系列 单片机的引脚功能 89s52 系列 单片机的引脚功
18、能 MOS-52 系列 的封装有两种形式；一种是双列直插式 PDIP(PLASTIC DUAL INLINE PACKAGE)封装的形式；另一种是方形封装形式PLCC(PLASTIC LEDADE CHIP CARRIED).HMOS 工艺的 89s52 系列 单片机采用 40 引脚的PDIP 封装；而 CHMOS 工艺的单片机 80C52 系列 除采用 PDIP 封装外还采用 PLCC 的封装形式。采用 40 引脚 PDIP 封装的 89s52 系列 单片机引脚排列如图 2-3所示。 图 2-3 单片机引脚排列 图 7 电源及电源复用引脚： VCC（ 40 脚）：电源端，接 +5V。 VSS
19、（ 20 脚）：接地端。 RST/VPD（ 9 脚）：复位信号输入端。单片机刚接上电时，其内部各寄存器处于随机状态，在该引脚上输入 24 个振荡周期以上的高电平将 使单片机复位。该引脚还具有第二功能，作为备用电源输入端，如果接上 +5V 备用电源，一旦芯片在使用中VCC 突然下降或断电（称掉电或断电），能保护片内 RAM 中信息不丢失，使复电后能正常运行。 EA/VPP（ 31 引脚）：读片内与片外程序存储器选择端。当 EA 端接入高电平时，根据存储单元的地址所在可读片内或片外的程序存储器。若 EA 端接入低电平，则 CPU只能读片外存储器。 （ 2） 外接晶体引脚或外部振荡信号输入引脚： X
20、TAL1(19 脚 )：外接石英晶体和微调电容引脚之一。它是片内振荡电路反向放大器的输入端。采用外部振荡器时此引 脚接地。 XTAL2（ 18脚）：外接石英晶体和微调电容引脚之二。它是片内振荡电路反向放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚为外部振荡信号的输入端。 （ 3） 地址锁存信号及读片外程序存储器选通信号的输入引脚： ALE/PROG(30 脚 )：低 8 位地址锁存允许信号输出引脚，当访问片外程序存储器或片外数据存储器时，用它的输出来使锁存器锁存 P0口送出的低 8位地址信号。即使不访问片外存储器时，该端也以 1/6 振荡器频率输出正脉冲信号。可供其他需要使用。但要注意，在访问片外数
21、据存储器时，会丢失一个脉冲。它的第二个功能是在对片内 EPROM 编程时，作为编程脉冲输入引脚。 PSEN(29 脚 )：读片外程序存储器选通信号输出端。在访问片外数据存储器时输出负脉冲作为选通信号。 PSEN 在 12 个振荡周期中两次有效。但在此期间内，每当访问片外数据存储器时候，这两次有效信号将不出现。 （ 4） 并行双向输入 /输出 (I/O)引脚 : P0口的 P0.0-P0.7 引脚（ 39-32 引脚）：用作 8位通用输入 /输出口和片外 8位数据 /低 8位地址复用总线的端口。 P1 口的 P1.0-P1.7 引脚（ 1-8脚）：用作 8 位通用输入 /输出的端口。 P2 口的 P2.0-P2.7 引脚（ 28-21 脚）：用作 8位通用输入 /输出口和片外高 8
