一、設(shè)計(jì)目的：

通過(guò)單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與調(diào)試過(guò)程，鞏固課程所學(xué)理論知識(shí)，初步了解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的方法。

二、設(shè)計(jì)要求：

設(shè)計(jì)一個(gè)以AT89S51單片機(jī)為核心的數(shù)字電子鐘控制器，實(shí)現(xiàn)電子鐘的時(shí)間、日期交替顯示、鬧鐘功能，并可通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)或鍵盤(pán)切換顯示內(nèi)容、調(diào)整參數(shù)、設(shè)置鬧鐘，在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板上模擬調(diào)試實(shí)現(xiàn)控制器的功能。具體設(shè)計(jì)要求如下：

1．開(kāi)機(jī)自檢，檢查相關(guān)接口及數(shù)碼管顯示器、指示燈、蜂鳴器等外設(shè)是否正常。

2．8位數(shù)碼管顯示器平常以一定的時(shí)間間隔、合適的格式顯示時(shí)間和日期信息，時(shí)間顯示時(shí)、分、秒；日期顯示年（2000~2099）、月、日；設(shè)置鬧鐘功能時(shí)顯示時(shí)、分、開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。

3．可通過(guò)按鍵設(shè)定時(shí)間、日期、鬧鐘等參數(shù)、手動(dòng)切換顯示。按鍵可用獨(dú)立式按鍵或行列式鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)。設(shè)定參數(shù)過(guò)程有合適的方式指示當(dāng)前可修改的內(nèi)容。

4．對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入進(jìn)行軟件消抖動(dòng)處理，參數(shù)的設(shè)定有容錯(cuò)處理，如：小時(shí)不能超過(guò)23，日期中每月最大天數(shù)、閏年等。

5．用Protel設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)上述功能的控制器的原理圖（最小應(yīng)用系統(tǒng)）。

擴(kuò)展功能（選做）：

1．可設(shè)置多次鬧鐘。

2．顯示星期功能。

3．參數(shù)設(shè)定過(guò)程中，較長(zhǎng)時(shí)間無(wú)操作，則自動(dòng)恢復(fù)為正常顯示方式。。

4．其它自選的擴(kuò)展功能。

三、總體方案設(shè)計(jì)及說(shuō)明

總體功能框圖：

硬件：

8個(gè)LED采用動(dòng)態(tài)掃描以節(jié)約驅(qū)動(dòng)成本；

走時(shí)采用內(nèi)部T0計(jì)時(shí)中斷；

4x4矩陣鍵盤(pán)掃描采用線反轉(zhuǎn)法，以中斷掃描計(jì)數(shù)防止抖動(dòng)；

……

軟件：

采用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。

四、系統(tǒng)資源分配說(shuō)明（接口、存儲(chǔ)器分配）

1.接口：

89S51的P1口接8個(gè)LED小燈；

89S51的P3_2接蜂鳴器（低電平鳴響）；

外擴(kuò)一片8255：

89S51單片機(jī)的P0口是低8位地址與數(shù)據(jù)復(fù)用的，現(xiàn)在我們用74HC373分離出地址，89S51高位地址的P2_0（A8）接8255的片選端（/CS）， 低位地址Q1Q0（A1A0）與8255的A1A0連接，數(shù)據(jù)位P0_7~P0_0分別接8255的D_7~D_0。 以此得到的8255端口的地址分別為：

PA：xxxxxxx0 xxxxxx00取0x0fefc； PB：xxxxxxx0 xxxxxx01取0x0fefd；

PC：xxxxxxx0 xxxxxx10取0x0fefd； CTL：xxxxxxx0 xxxxxx11取0x0feff；

8255的PA口控制LED數(shù)碼管的8個(gè)顯示段；PB口分別接8個(gè)LED數(shù)碼管的共陽(yáng)極；

PC口分別接4x4矩陣鍵盤(pán)的行線和列線。

2.存儲(chǔ)分配：

struct{ //鬧鐘時(shí)、分、秒 ，共設(shè)6個(gè)鬧鐘（初始狀態(tài)默認(rèn)：00-00-F1）

uchar hour;

uchar minute;

uchar isON;

}alarm［6］={{0，0，0}};

uchar hour=12，minute=0，second=0;//時(shí)、分、秒

uchar temp_second; //用于立即切換顯示時(shí)間/日期

uint year=2011;// 年

uchar month=12;// 月

uchar day=1; // 日

uchar week=6;// 星期

uchar Mdays［］={0，31，28，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31};//各月天數(shù)

uchar alarm_isON=1; //鬧鐘總開(kāi)關(guān)

uchar alarm_station=0; //鬧鐘狀態(tài)

uchar ano; //鬧鐘號(hào)（當(dāng)前時(shí)間到的鬧鐘號(hào)）

uchar start_minute;//開(kāi)始響鈴的時(shí)間（也就是所定鬧鐘的時(shí)間）

uint count_ms25=0; //軟件計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)40個(gè)25毫秒達(dá)1s）

uchar show_model=0; // 顯示模式：［0］切換顯示時(shí)間/日期 ［1］切換顯示日期/時(shí)間

const uchar fixtime=0x00;//時(shí)間修正量

uchar key=0xff;//獲得的當(dāng)前鍵值

uchar last_key=0xff; //最后一次掃描到的按鍵（非0xff）

uchar key_count=0;//掃描到同一按鍵的次數(shù)

uchar Edown=0; //鬧鐘開(kāi)關(guān)鍵是否按下

uchar led_buf［8］={24，24，24，24，24，24，24，24}; //時(shí)間日期顯示緩沖區(qū)

uchar code led_table1［］={0x0c0，0x0f9，0x0a4，0x0b0， 0x99，0x92，0x82，0x0f8，0x80，0x90，

0x88，0x83，0x0C6，0x0a1，0x86，0x8e，0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10，

0x08，0x03，0x46，0x21，0x06，0x0e，0x7f，0x0bf，0xff};//數(shù)碼管段碼

uchar code KBTable［］ = {‘1’，‘2’，‘3’，‘F’，‘4’，‘5’，‘6’，‘E’，‘7’，‘8’，‘9’，‘C’，‘0’，‘A’，‘B’，‘D’};//鍵值（可有可無(wú)）

五、軟件流程圖及說(shuō)明

1.流程圖：

2.主要程序段說(shuō)明：

（1）顯示：

動(dòng)態(tài)顯示：即各位數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，對(duì)于顯示器各位數(shù)碼管，每隔一段延時(shí)時(shí)間循環(huán)點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但須保證掃描速度足夠快，人的視覺(jué)暫留功能才可察覺(jué)不到字符閃爍。顯示器的亮度與導(dǎo)通電流、點(diǎn)亮?xí)r間及間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了驅(qū)動(dòng)和I/O口，降低了能耗。

void LED_show（uchar buf［］）

{

uchar i，num，pLED=0x80;

for（i=0;i《8;i++）

{

num=buf［i］;

PA=led_table1［num］; /*送字段碼*/

PB=pLED; /*送字位碼*/

pLED》》=1; /*右移一位*/

Delay（1）; /*延時(shí)*/

}

}

（2）鍵盤(pán)（本次設(shè)計(jì)對(duì)下面兩種掃描方式都進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)）：

a.行掃描法：依次從第一至最末行線上發(fā)出低電平信號(hào)， 如果該行線所連接的鍵沒(méi)有按下的話， 則列線所接的端口得到的是全“1”信號(hào)， 如果有鍵按下的話， 則得到非全“1”信號(hào)。

/*鍵盤(pán)掃描（行掃描法，延時(shí)消抖）********************************************************

uchar code KBTable［］ = {

0xEE，‘1’，0xDE，‘4’，0xBE，‘7’，0x7E，‘0’，

0xED，‘2’，0xDD，‘5’，0xBD，‘8’，0x7D，‘A’，

0xEB，‘3’，0xDB，‘6’，0xBB，‘9’，0x7B，‘B’，

0xE7，‘F’，0xD7，‘E’，0xB7，‘C’，0x77，‘D’，

0x00，0xff};

uchar Get_key（void）; // 獲取最終鍵值

{ uchar i;

uchar line， row， k_value;

static uchar lastkey=0xff;

CTL=0x88; //CH輸入，CL輸出 10001000

PC=PC & 0xf0; // PC0～PC3輸出0 ， 輸入PC4～ PC7（默認(rèn)1無(wú)鍵按下）

if （（PC & 0xf0） == 0xf0）

{

lastkey=0xff;

return 0xff; //無(wú)鍵按下

}

row = PC;

Delay（4）; //延時(shí)，消除抖動(dòng)

if （row ！= PC）

{

lastkey=0xff;

return 0xff; //判為抖動(dòng)

}

line=0xFE;

for （i=0;i《4;i++）

{ PC = line; //輸出掃描信號(hào)

row=PC; //讀鍵盤(pán)口

if （（row & 0xf0） ！= 0xf0）

break;

line=（line《《1）+1;

}

if （i==4）

{ lastkey=0xff; return 0xff; }

k_value = （row & 0xf0） “ （line & 0x0f） ;

for （i=0; i《32; i+=2）

if （k_value == KBTable［i］）

break;

if（lastkey==KBTable［i+1］）

return 0xff;

lastkey=KBTable［i+1］;

return KBTable［i+1］;

}

b.線反轉(zhuǎn)法：線反轉(zhuǎn)法也是識(shí)別閉合鍵的一種常用方法， 該法比行掃描速度快， 但在硬件上要求行線與列線外接上拉電阻。先將行線作為輸出線， 列線作為輸入線， 行線輸出全“0”信號(hào)， 讀入列線的值， 那么在閉合鍵所在的列線上的值必為0；然后從列線輸出全“0”信號(hào)，再讀取行線的輸入值，閉合鍵所在的行線值必為 0。這樣，當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)， 必定可讀到一對(duì)唯一的行列值。再由這一對(duì)行列值可以求出閉合鍵所在的位置。

//一次鍵盤(pán)掃描（線反轉(zhuǎn)法，中斷掃描計(jì)數(shù)去抖）*********************************************************

uchar code KBTable［］ = {‘1’，‘2’，‘3’，‘F’，‘4’，‘5’，‘6’，‘E’，‘7’，‘8’，‘9’，‘C’，‘0’，‘A’，‘B’，‘D’};

//key_index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

uchar key_scan（void） //返回 ‘0’，‘1’，‘2’。..‘E’，‘F’，0xff

{ uchar key_index，temp=0;

CTL=0x88; //CH輸入，CL輸出 10001000

PC=PC & 0xf0; //將低四位置0

if（PC！=0xF0） //判斷按鍵是否按下 如果按鈕按下 會(huì)拉低CH其中的一個(gè)端口

{

temp=PC; //讀PC口

temp=temp&0xf0; //屏蔽低四位

temp=~