杭州电子科技大学本科毕业论文
图4-6 P89V51RD2FN信号引脚图
4.3.2 P89V51RD2的时钟电路
时钟电路是用于产生供单片机各部分同步工作的时钟信号。具体的产生有两种方法，如下图4－7，一是用单片机内部的石英晶体振荡器外接电容构成振荡电路；二是从外部输入时钟信号。本设计时钟电路采用的是第一种方法。
P89V51RD2的一个显著的特点是它有两种时钟模式(X1模式和X2模式)。X1模式下一个机器周期时间为12个时钟周期（即晶振频率fosc的倒数），而在X2模式下一个机器周期时间为6个时钟周期，从而可以加速器件的运行速度。时钟加倍模式只可用于加倍内部系统时钟和内部Flash存储器（即EA=1）。在访问外部存储器和外围器件时要特别小心，还要注意晶振的输出（XTAL2）是不能加倍的。且时钟加倍模式可通过外部编程器或IAP来实现。当该模式被选择时，FST寄存器的EDC位用来指示6时钟模式。此时FST－Flash状态寄存器的位分配（地址：B6H），不可位寻址；复位值：xxxxx0xxB。如下图4－8。
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图4－7 时钟电路的两种实现
(时钟电路的参数：频率范围0－40MHZ；C1，C2 20－30pF)
图4-8 X2模式下的位分配
4.4显示电路
用单片机驱动LED数码管[11]有很多方法，按显示方式分，有静态显示和 动态（扫描）显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间；动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。这两种显示方式各有利弊：静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD码即可，硬件接线有一定标准；软件译码是用软件来完成硬件的功能，硬件简单，接线灵活，显示段码完全由软件来处理，是目前常用的显示驱动方式。本设计就采用软件译码来实现，且单片机驱动数码管的显示采用动态扫描显示的方式。
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5 软件设计
5.1总体方案
硬件电路一旦决定，可根据电路的结构编制软件，并且决定它所应达到的功能。本设计用了4位数码管及4个按键，根据既定的目标具有定时及时钟的功能。程序应在定时器工作的同时也要启动时钟的时钟工作。
该系统显示电路部分的控制信号检测与数据传送部分，涉及的软件部分较多,主要是P89V51RD2FN单片机[12]数据串接口通信及通信协议的程序设计。本设计中用定时芯片制作定时器的关键是从P89V51芯片P1.7端口引出控制信号，随着P1.7高低电平的变化，通过键盘键入程序控制实现继电器的吸合和上扬，来控制电源插座通断以实现定时控制目的。即当继电器接脚3和接脚5之间加来自P1.7端口的5V电平信号时，接脚4和接脚2导通，电源插座开关可正常工作；当键入定时程序控制定时后，接脚3和接脚5之间电平信号为0时，接脚4和接脚1导通，电源插座开关关闭。此外如要扩展功能，采用单片机C语言编程可实现时间显示、时间校准、温度显示和温度上限报警、定时（闹钟）功能、跑表等各模块。
对于P89V51的程序设计，由于所需实现的功能较简单，采用C语言编译形式。编译器采用Keil uVision2
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。Keil uVision2标准C编译器为8051微控制器的
软件开发提供了C语言环境，同时保留了汇编代码高效，快速的特点。C51编译器的功能不断增强，使你可以更加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。Keil 编译器可为人们提供单一而灵活的开发环境，C51已被完全集成到Keil的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器，Keil uVision2 可为它们提供单一而灵活的开发环境。
5.2 主程序流图
本系统的主程序工作过程是首先循环进行四个数码管的扫描显示
[14]
(DISPLY段)，然后比较所有预置时间(COMP段)是否与当前时间相等，如相等则转向相应处理程序。比较完成(或处理完成)后，再判断有无按键(PP2段)按下，没有则返回继续显示、比较、判断；有按键按下则转向相应的处理程序。按键转移采用偏移量加表格跳转转移法(KEY段)。预置时间比较则采用逐一比较法，即对每一个预设的值都进行比较，如果相等，则进行相应的处理。在具体比较时(COMP1段)，首先比较TH值，如不相等，则直接转出并置“时间到”标志CCB为0，而如果TH、TM、TS全部对应相等，则置该标志为1，其软件流程见下图5－1所示。
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图5－1主程序流程图 图5－2 中断子程序流程图
程序用C语言编写，定时和时钟计时信号由单片机内部定时器T1产生的毫秒级信号，中断溢出后在RAM的40H单元中经多次累加输出1秒信号，作为计时的基本计数单元。待显示的数据放在以下RAM单元中，(1)时钟部分：46H→小时十位数，45H→小时个位数，44H→分钟十位数，43H→分钟个位数；(2)定时部分：4AH→分钟十位数，49H→分钟个位数，48H→秒十位数， 47H→秒个位数。通电后，程序初始化使4BH单元被置1，进入了同时打开定时器，时钟开始走时，显示→12: 00，秒信号在41H中累加60次，向48H单元作加1运算,这时数码管将显示→12:01，满60分将向小时进位而显示→1:00。如果按动“调时”、“调分”键即可调整时间。具体的主程序见附录3。
5.3中断模块说明
程序初始化后就进入了“定时中断”子程序，其程序流程图见上图5－2。一系列的运算是在中断产生后进行的[15]，具体的中断服务程序见附录3。
在程序计数运算中，小时应作12进制或24进制运算、分钟要作60进制运算；而定时工作时应作99分钟倒计时及的60进制倒计时减运算。
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6 制作与调试
6.1硬件电路的布线与焊接
6.1.1总体特点
该系统所涉及的各部分硬件电路，总体的特点是： （1）电路原理简单，所用的器件均为常用器件；
（2）由于路数较多，电路的规模较大，因此在制作中只做了8路。 因此，应合理布线，以降低焊接难度，降低出错率，同时防止干扰。 6.1.2 电路划分与PCB的制作
主板的制作与调试主板的制作稍微复杂一点。首先是制作印刷板，利用Protel99按照本文所示器件位置图放置好元器件，然后手动布线（双面），线宽为0.8mm左右，太宽做出的板子太大，太窄无法进行自制。绘好印制板图后转成BMP格式利用电脑刻字机镂空（要用进口的即时贴纸，不然容易断开），贴在双面敷铜板上，就可以用FeCl3腐蚀了。具体的制作方法这里不再赘述，但最好在印制板布线时做个阻焊层，同时在即时贴上刻出来，当板子制好清洗干净后敷在上面，用浅绿色油漆或清漆喷上薄薄的一层，好看又防腐蚀。
PCB的制作关键是布局和布线的问题，而布局和布线不是截然分开的，布局是为布线服务，布线为的实现布局的目标。
显然，完成布局不是就不一定能布好线，布局只是布好线的第一步和最基础的一步。接下来的问题是跳线。跳线就要打乱原先画好的原理图。一个元件转个方向就可能导致布线发生的改变，两个或多个改变，就更麻烦了。布局过程中的应在每一次改变方案之前就有了种种考虑，不但包括改变面谈布局后的跳线问题，甚至还包括不行之后的其它考虑都会在其中。反复的尝试，得出一个合理的布局，尽量做到电路的走线最优先、最简捷、最有效。制板中注意事项如下：
1. 模拟与数字电路合理分开， 普通信号线容易能以很简练的方式完成走线。 2. 高速信号线、主信号线可以得到最优先、最简捷、最有效的走线。 3. 电源线在走向上容易形成合理的回路和分支。
4 . 热设计合理，有利于系统日后工作中散热纳凉，发热元件较合理地远离模拟电路且工作时不熏烤这些电路。
5. 印刷板的制作特别要注意的是在布线时对220V市电进入和输出（包括中线）的线宽设计要宽一点（根据工作电流大小来定为好），还要注意市电与直流电源的隔离，以免在使用中造成触电事故。
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