基于-单片机定时闹铃设计.doc

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摘要

时间是现代社会中不可缺少的一项参数,无论是平时生活还是社会生产都需要对时间进展控制,有的场合对其准确性还有很高的要求.采用单片机进展计时，对于社会生产有着十分重要的作用。
本文首先在绪论中介绍了单片机和时钟的概念和现状，然后在对单片机系统、喇叭装置和显示电路做了深入的研究之后，提出了系统总体设计方案，并设计了各局部硬件模块和软件流程，在用汇编语言设计了具体软件程序后，用伟福软件进展了仿真和调试,结果证明了该设计系统的可行性。
由于AT89C51系列单片机的控制器运算能力强，处理速度快，可以准确计时，很好地解决了实际生产生活中对计时高准确度的要求，因此该设计在现代社会中具有广泛的适用性。

关键字：AT89C51,定时,LCD显示,仿真，调试

Abstract

Modern society is indispensable to a parameter, whether in peacetime or in social production need to control the time, there are some occasions to its high accuracy requirements. Microcontroller used to time, the munity has a production very important role.
This paper first introduced in the introduction of the concept of SCM and clock and the status quo, then the SCM system, speakers and display circuit devices do an in-depth study, the overall design of the system proposed programme, all parts of the design of the hardware module And software processes used in the pilation of the specific language of the software design process, Fu Wei-use software simulation and debugging, the results proved the feasibility of the design.
As the controller AT89C51 MCU puting capability and processing speed, precision timing, a good solution to the life of the actual production of high precision timing of the request, so the design in modern society has a broad applicability.

Keyword: AT89C51, timing, LCD display, simulation, debugging

目录

第一章绪论1
第一节设计本电子定时闹钟的目的和意义1
第二节单片机和数字钟介绍1
一、单片机介绍1
二、数字钟介绍3
第三节本LCD电子闹钟的特点和功能介绍4
一、本电子钟设计特点4
二、本电子钟的主要功能4
第二章总体方案设计与硬件设计5
第一节总体设计方案5
第二节电路总体概念图设计5
第三节 MCS-51单片机硬件构造设计6
一、MCS–51单片机部总体构造6
二、 MCS-51单片机的引脚6
三、 MCS-51 的微处理器9
四、 MCS-51存储器的构造9
五、 MCS-51 的并行I/O口14
六、MCS-51时钟电路与时序16
七、 MCS-51的复位和复位电路17
第四节主控芯片AT89C51的设计18
第五节时钟电路局部设计20
第六节 LCD显示电路局部21
一、LCD介绍21
二、 LCD的选材25
第七节喇叭局部的电路26
第三章软件设计27
第一节软件设计概述27
第二节主函数的设计27
第三节局部设计思想的说明28
一、程序初始化28
二、闹钟的实现29
三、显示程序29
第四章软件仿真31
第一节仿真器介绍31
第二节仿真器编程33
第三节仿真器执行33
总结34
外文资料35
中文译文42
参考文献47
致48
附录49
附录1 源程序代码49
附件2 系统原理图78

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第一章 绪论
第一节 设计本电子定时闹钟的目的和意义
一、复习和稳固所学过的知识，利用此毕业设计正好可以对所学过的知识进展系统的回忆和总结。
二、拓展知识面，课堂的知识是远远满足不了设计的要求的，这就需要我们主动去找寻更多的资料，了解更多的知识。
三、培养了设计能力和解决实际问题的能力，同时增强了自学能力，通过设计完整的单片机系统也初步掌握了组成系统、编程、调试等能力。
四、通过本LCD电子钟的设计初步了解了单片机应用系统开发研制过程，软件和硬件设计的方法。

第二节 单片机和数字钟介绍
一、单片机介绍
1.单片机定义
“单片机〞就是将计算机的根本部件集成到一块芯片上，包括CPU〔Central Processing Unit〕、ROM(Read Only Memory)、RAM〔Random Access Memory〕、并行口〔Parallel Port〕、串行口(Serial Port)、定时器／计数器(Timer/Counter)、中断系统(Interrupt System)、系统时钟及系统总线等。
2.单片机分类
单片机按照其用途可分为通用型和专用型两大类。
通用型单片机具有比拟丰富的部资源，性能全面且适应性强，能覆盖多种应用需求。
专用单片机是专门针对某个特定产品的，例如，专用于电机控制的单片机、车载电子设备、语音信号处理和家用电器中的单片机等。
3.单片机的开展概况
单片机的开展经历了探索---完善---MCU化---百花齐放四个阶段。
〔1〕芯片化探索阶段
20世纪70午代，美国的Fairchild(仙童)公司首先推出了第一款单片机F－8，随后Intel公司推出了影响面大、应用更广的MCS48单片机系列。MCS48单片机系列的推出标志着在工业控制领域，进入到智能化嵌入式应用的芯片形态计算机的探索阶段。参与这一探索阶段的还有Motorola、Zilog和Ti等大公司，它们都取得了满意的探索效果，确立了在SCMC的嵌入式应用中的地位。这就是Single Chip Microputer的诞生年代，单片机一词即由此而来。这一时期的特点是：
◆ 嵌入式计算机系统的芯片集成设计；
◆ 少资源、无软件，只保证根本控制功能。
〔2〕构造体系的完善阶段
在MCS-48探索成功的根底上很快推出了完善的、典型的单片机系列MCS-5l。MCS-51系列单片机的推出，标志着Single Chip Microputer体系构造的完善。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机的体系构造。
1〕完善的总线构造
◆并行总线：8位数据总线、16位地址总线及相应的控制总线，两个独立的地址空间；
◆串行总线：通信总线，扩展总线。
2〕完善的指令系统
◆具有很强的位处理功能和逻辑控制功能，以满足工业控制等方面的需要；
◆功能单元的SFR(特殊功能存放器)集中管理。
3〕完善的MCS-51成为SCMC的经典体系构造
日后，许多电气商在MCS-51的核和体系构造的根底上，生产出各具特色的单片机。
〔3〕从SCMC向MCU化过渡阶段
Intel公司推出的MCS96单片机，将一些用于测控系统的模数转换器(ADC)、程序运行监视器(WDT)、脉宽调制器(PWM)、高速I/O口纳入片中，表达了单片机的微控制器特征。由于MCS-51单片机系列向各大电气商的广泛扩散，许多电气商竞相使用80C51为核，将许多在测控系统中使用的电路技术、接口技术、可靠性技术应用到单片机中；随着单片机外围功能电路的增强，进一步强化了智能控制器的特征。微控制器(Microcontrollers)成为单片机较为准确表达的名词。其特点是：
1〕满足嵌入式应用要求的外围扩展，如WDT、PWM、ADC、DAC、高速I/0口等。
2〕众多计算机外围功能集成，如：
◆提供串行扩展总线：SPI、I2C、BUS、Microwire；
◆配置现场总线接口：CAN BUS。
3〕CMOS化，提供功耗管理功能。
4〕提供OTP供给状态，利于大规模和批量生产。
〔4〕MCU的百花齐放阶段
单片机开展到这一阶段，说明单片机已成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具-----小到玩具、家电行业，大到车载、舰船电子系统，普及计量测试、工业过程控制、机械电子、金融电子、商用电子、办公自动化、工业机器人、军事和航空航天等领域。为满足不同的要求，出现了高速、大寻址围、强运算能力和多机通信能力的8位、16位、32位通用型单片机，小型廉价型、外围系统集成的专用型单片机，以及形形色色各具特色的现代单片机。可以说，单片机的开展进入了百花齐放的时代，为用户的选择提供了广阔的空间。
二、数字钟介绍
时钟是将小时、分钟、秒钟显示于人的肉眼的计时装置。而单片机模块中最常见的正是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。而LCD电子定时闹钟是以单片机为根底的数字电路实现对时、分、秒的数字显示的数字计时装置,它的计时周期为24小时，另外应有校时功能和一些显示日期、闹钟等附加功能。一个根本的数字钟电路主要由译码显示器、“时〞，“分〞，“秒〞，“星期〞计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。目前电子钟广泛用于各种私人和公众场合,成为我们生活、工作和学习中不可缺少的好帮手。
由于时钟的实用性和在人们生活中的重要性，所以尝试设计以单片机为核心的数字时钟是很有意义的。钟表原先的报时功能已经原不能满足人们日益增长的要求，现代的电子时钟多带有类似自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时播送、自动起闭路灯、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等功能，本设计中LCD电子时钟采用LCD显示时间和日期年月，直观实用，而且可以方便的校调，附带的万年历和定时功能也是很方便和实用的.

第三节 本LCD电子闹钟的特点和功能介绍
一、本电子钟设计特点
本LCD电子定时闹钟是一种基于单片机技术的多功能、多用途的电子产品，有电子时钟、日期显示、定时闹铃等多种功能。本设计产品性能卓越，功能丰富，采用LCD显示更加直观，是一个比拟实用的电子产品。
二、本电子钟的主要功能
1．可以显示24小时制“时时-分分-秒秒〞，LCD显示。
2．可以显示日期，具有万年历功能。
3．可以方便的设定定时时间、修改定时时间，闹铃功能，预设定时时间到将发出闹铃声。
4．能够修改时钟时间的时、分、秒，能够修改日期的年月日。
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第二章 总体方案设计与硬件设计
第一节 总体方案设计
本LCD定时闹钟，是以单片机及外围接口电路为核心硬件，辅以其他外围硬件电路，用汇编语言设计的程序来实现的。根据C51单片机的外围接口特点扩展相应的硬件电路，然后根据单片机的指令设计出数字钟相应的软件，再利用软件执行一定的程序来实现数字钟的功能。由于采用集成芯片性的单片机来制作电子钟，这样设计制作简单而且功能多、准确度高，也可方便扩大其他功能，实现也十分简单。
本设计是利用AT89C51单片机为主控芯片，由LCD、晶振、电阻、电容、发光二极管、开关、喇叭等元件组成硬件电路，通过编写软件程序来实现和控制的数字定时闹钟。
第二节 电路总体概念图设计
总体的硬件系统构造框图如图2-1所示

AT89C51

震荡
电路
调时电路
喇叭
LCD
片选

代码

图2-1硬件电路概念示意图
其中AT89C51为硬件系统的核心局部，震荡电路为单片机芯片提供时钟信号，调时电路用来设置时间和闹铃时间，输出分为两局部；一局部连接到LCD用于时间的显示，一局部连接到喇叭，用于闹铃声音的输出。

第三节 MCS-51单片机硬件构造设计
一、MCS–51单片机部总体构造
MCS–51系列单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、输入/输出接口、系统总线等根本部件构成微型计算机根本部件的8位单片机，其部构造如图2-2所示

图2-2 MCS-51单片机部总体构造图
二、MCS-51单片机的引脚
1．MCS-51单片机的引脚图、逻辑图见图2-3

图2-3 MCS-51单片机的引脚图、逻辑图
2.引脚功能说明
〔1〕Vcc：电源电压，GND：接地 ，P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位以吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1〞时，可作为高阻抗输入端用。在外部数据存储器或程序存储器时，这组端口线分时转换地址〔低8位〕和数据总线复用，在期间激活部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
〔2〕P1口：P1口是一个带部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲级可驱动〔吸收或输出电流〕4个TTL逻辑门电路。对端口写“1〞，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流〔IIL〕。
另外，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入〔P1.0/T2〕和输入〔P1.1/T2EX〕，参见表2-1。
Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。
表2-1P1.0和P1.1的第二功能
引脚号功能特性
P1.0T2〔定时/计数器2外部计数脉冲输入〕，时钟输出
P1.1T2EX〔定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制〕

〔3〕P2口：P2是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动〔吸收或输出电流〕4个TTL逻辑门电路。对P2端口写“1〞，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流〔IIL〕。
在外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器〔例如执行MOVXDPTR指令〕时，P2口送出高8位地址数据。在8位地址的外部数据存储器〔如执行MOVXRI指令〕时，P2口输出P2锁存器的容。
Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。
〔4〕P3口：P3口是一组带有部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动〔吸收或输出电流〕4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1〞时，它们被部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流〔IIL〕。
P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-2所示：
表2-2P3口的第二功能
端口引脚第二功能
P3.0 RXD〔串行输入口〕
P3.1 TXD〔串行输出口〕
P3.2 INT0〔外中断0〕
P3.4 INT1〔外中断1〕
P3.5 T0〔定时/计数器0〕
P3.6 T1〔定时/计数器1〕
P3.7 WR〔外部数据存储器写选通〕
P3.8 RD〔外部数据存储器读选通〕
此外，P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
〔5〕RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
〔6〕ALE/PROG：当外部程序存储器或数据存储器时，ALE〔地址锁存允许〕输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲〔PROG〕。
如有必要，可通过对特殊功能存放器〔SFR〕区中的8EH单元的D0位置位，制止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE制止位无效。
〔7〕PSEN：程序储存允许〔PSEN〕输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令〔或数据〕时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当外部数据存储器，将跳过两次RSEN信号。
〔8〕EA/VPP：外部允许。欲使CPU仅外部程序存储器〔地址为0000H－FFFFH〕，EA端必须保持低电平〔接地〕。需要注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平〔接Vcc端〕，CPU那么执行部程序存储器中的指令。
Flash存储器编程时，该引脚要加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。
〔9〕XTAL1：振荡器反相放大器及部时钟发生器的输入端。
〔10〕XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
三、 MCS-51 的微处理器
MCS-51的微处理器是由运算器和控制器所构成的。
运算器：主要用来对操作数进展算术、逻辑运算和位操作。主要包括算术逻辑运算单元ALU、累加器A、存放器B、位处理器、程序状态字存放器PSW以及BCD码修正电路等。
控制器：单片机的指挥控制部件，控制器的主要任务是识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各局部能自动而协调地工作。
四、 MCS-51存储器的构造
MCS-51单片机存储器采用的是哈佛构造，即程序存储器空间和数据存储寻空间截然分开，见图3-4。其中程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式、寻址空间和控制系统。这种构造对于单片机“面向控制〞的实际应用极为方便、有利。

图2-4 8051/8751单片机的存储器
1.程序存储器
MCS-51单片机的程序存储器用于存放应用程序和表格之类的固定常数。可扩大的程序存储器空间最大为64K字节。程序存储器的使用应注意以下两点：
〔1〕整个程序存储器空间可以分为片和片外两局部，CPU片和片外程序存储器，可由引脚所接的电平来确定。
=1，即引脚接高电平时，程序将从片程序存储器开场执行；当 PC 值超出片ROM的容量时，会自动转向片外程序存储器空间执行程序。
=0，即引脚接低电平时，单片机只执行片外程序存储器中的程序。
〔2〕程序存储器的某些单元被固定用于中断源的中断效劳程序的入口地址。
MCS-51单片机复位后，程序存储器PC的容为0000H，故系统从0000H单元开场取指令，执行程序。
64K程序存储器中有5个单元具有特殊用途，如下：
0003H：外部中断0入口地址。
000BH：定时器0中断入口地址。
0013H：外部中断1入口地址。
001BH：定时器1中断入口地址。
0023H：串行口中断入口地址。
在系统中断相应之后，将自动转各中断入口地址处执行序，而中断效劳程序一般无法存放于几个单元之，因此在中断入口地址处往往存放一条无条件转移指令进展跳转，以便执行中断效劳程序。
2.MCS-51部数据存储器
MCS-51单片机的片数据存储器单元共有128个，字节地址为00H-7FH。
地址为00H-1FH的32个单元是4组通用工作存放器区，每个区含8个8位存放器，编号为R7-R0。
地址为20H-2FH的16个单元可进展共128位的位寻址。
地址为30H -7FH的单元为用户RAM区，只能进展字节寻址。
其具体配置见图2-5。

图2-5 MCS-51部数据存储器的配置

3.特殊功能存放器〔SFR〕
特殊功能存放器的总数为21个，离散的分布在该区域中，其中有些SFR还可以进展位寻址。表2-3是该存放器的名称及其地址分布。

表2-3 SFR名称及地址分布
特殊功能存放器符号
名称
字节地址
位地址
B
B存放器
F0H
F7H~F0H
ACC或A
累加器A
E0H
E7H~E0H
PSW
程序状态字PSW
D0H
D7H~D0H
中断优先级控制
IP
B8H
BFH~B8H
P3
P3口
B0H
B7H~B0H
IE
中断允许控制
A8H
AFH~A8H
P2
P2口
A0H
A7H~A0H
SBUF
串行数据缓冲器
99H

SCON
串行控制
98H
9FH~98H
P1
P1口
90H
97H~90H
TH1
定时器/计数器1〔高八位〕
8DH

TH0
定时器/计数器0〔高八位〕
8CH

TL1
定时器/计数器1〔低八位〕
8BH

TL0
定时器/计数器0〔低八位〕
8AH

TMOD
定时器/计数器方式控制
89H

TCON
定时器/计数器控制
88H
8FH~88H
PCON
电源控制
87H

DPH
数据指针高字节
83H

DPL
数据指针低字节
82H

SP
堆栈指针
81H

P0
P0口
80H
87H~80H

4.位地址空间
MCS-51单片机指令系统中有丰富的位操作指令，这些指令构成了位处理机的指令集。在RAM和SFR中共有211个位地址，位地址围在00H-FFH，其中00H-7FH这128个位处于部RAM字节地址20H-2FH单元中，如表2-4所示。其余的83个可寻址位分布在特殊功能存放器SFR中，如表2-5所示。

表2-4 8051部RAM的可寻址位
字节地址
位地址
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
2F
7FH
7EH
7DH
7CH
7BH
7AH
79H
78H
2E
77H
76H
75H
74H
73
72H
71H
70H
2D
6FH
6EH
6DH
6CH
6B
6AH
69H
68H
2C
67H
66H
65H
64H
63
62H
61H
60H
2B
5FH
5EH
5DH
5CH
5B
5AH
59H
58H
2A
57H
56H
55H
54H
53
52H
51H
50H
29
4FH
4EH
4DH
4CH
4B
4AH
49H
48H
28
47H
46H
45H
44H
43
42H
41H
40H
27
3FH
3EH
3DH
3CH
3B
3AH
39H
38H
26
37H
36H
35H
34H
33
32H
31H
30H
25
2FH
2EH
2DH
2CH
2B
2AH
29H
28H
24
27H
26H
25H
24H
23
22H
21H
20H
23
1FH
1EH
1DH
1CH
1B
1AH
19H
18H
22
17H
16H
15H
14H
13
12H
11H
10H
21
0FH
0EH
0DH
0CH
0B
0AH
09H
08H
20
07H
06H
05H
04H
03
02H
01H
00H

表2-5 8051特殊功能存放器中的位地址
SFR符号
位地址
字节
地址
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
B
F7H
F6H
F5H
F4H
F3H
F2H
F1H
F0H
F0H
ACC
E7H
E6H
E5H
E4H
E3H
E2H
E1H
E0H
E0H
ACC.7
ACC.6
ACC.5
ACC.4
ACC.3
ACC.2
ACC.1
ACC.0
PSW
D7H
D6H
D5H
D4H
D3H
D2H
D1H
D0H
D0H
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
F1
P
IP
-
-
BDH
BCH
BBH
BAH
B9H
B8H
B8H

PT2
PS
PT1
PX1
PT0
PX0
P3
B7H
B6H
B5H
B4H
B3H
B2H
B1H
B0H
B0H
P3.7
P3.6
P3.5
P3.4
P3.3
P3.2
P3.1
P3.0
IE
AFH
-
-
ACH
ABH
AAH
A9H
A8H
A8H
EA
-
-
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
P2
A7H
A6H
A5H
A4H
A3H
A2H
A1H
A0H
A0H
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
SCON
9FH
9EH
9DH
9CH
9BH
9AH
99H
98H
98H
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
T1
R1
P1
97H
96H
95H
94H
93H
92H
91H
90H
90H
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
TCON
8FH
8EH
8DH
8CH
8BH
8AH
89H
88H
88H
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT0
IE0
IT0
P0
87H
86H
85H
84H
83H
82H
81H
80H
80H
P0.7
P0.6
P0.5
P0.4
P0.3
P0.2
P0.1
P0.0
五、 MCS-51 的并行I/O口
图2-6给出了四个端口中每个典型位锁存器和I/O缓冲器的功能框图。位锁存器作为一个D触发器，根据来自CPU的“写锁存器〞信号，记录来自部总线上的数值。在CPU发出“读锁存器〞信号时，将触发器的Q输出值放在部总线上。在CPU发出“读管脚〞信号时，端口管脚本身的电平放到部总线上。有些“读端口指令〞令会激活“读锁存器〞信号，而其它指令那么激活“读管脚〞信号。
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并行I/O口的应用要点：
〔1〕P0口通常作为单片机的低字节地址／数据复用线，分时使用，即构成A7～A0地址线和数据总线(DB)用。
〔2〕P2口一般作为高8位地址线A15～A8，使用8031单片机也是这样用的。
〔3〕P1口一般情况下作为通用的I/O口使用。
〔4〕P3口在以下的情况下作为第二功能使用：串行通信使用，外部中断使用；定时器/计数器使用；扩展外部RAM时使用, 控制信号。除上述情况外，那么可以当作I/O引脚用。
〔5〕当某一引脚作为输入前，必须使引脚置“1〞。复位后，四个口的32个引脚均为高电平〔置1〕。
〔6〕各个口由于输出构造不同，带负载能力也不同。
六、MCS-51时钟电路与时序
时钟电路用于产生MCS-51单片机工作所必需的时钟信号。
在执行指令时，CPU首先要到程序存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定的操作。
1.时钟电路
〔1〕.部时钟方式
8051单片机部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反响元件的片外石英晶体或瓷谐振器一起构成一个自激振荡器。图2-7 a)是MCS-51单片机的部时钟方式的振荡器电路。
〔2〕外部时钟方式
外部时钟方式是使用外部振荡脉冲信号，常用于多片MCS-51单片机同时工作，以便于同步。对外部脉冲信号只要求高电平持续时间大于20，一般为低于12MHz的方波。这时，外部振荡器的信号接至XTAL2，即部时钟发生器的输入端，而部反相放大器的输入端XTAL1应接地，如图2-7 b)所示。由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL的，故建议外接一个上拉电阻。

图2-7MCS-51的时钟电路 a)片时钟方式b)外部时钟方式
2．机器周期和指令周期
MCS-51的每个机器周期包含6个状态周期，每个状态周期划分为2个节拍，分别对应着2 个节拍时钟有效期间。因此，一个机器周期包含12个振荡器周期，由S1P1(状态1拍1)一直到S6P2〔状态6拍2〕，每个节拍持续一个振荡器周期，每个状态持续2个振荡器周期。假设采用12MHz的晶体振荡器，那么每个机器周期恰为1μS。
通常，每个机器周期ALE两次有效，第1次发生在S1P2和S2P1期间，第2次在S4P2和S5P1期间。
七、 MCS-51的复位和复位电路
复位是单片机的初始化操作，只要RST引脚处至少保持2个机器周期的高电平就可实现复位。复位后，各部存放器的状态如表2-6所示。
表2-68051复位后存放器的值
存放器
容
存放器
容
PC
0000H
TCON
00H
ACC
00H
T2CON
00H
B0
00H
TH0
00H
PSW
00H
TL0
00H
SP
07H
TH1
00H
DPTR
0000H
TL1
00H
P0~P3
0FFH
TH2
00H
IP〔8051〕
XXX00000B
TL2
00H
IP〔8052〕
XX000000B
RLDH
00H
IE〔8051〕
0XX00000B
RLDL
00H
IE〔8052〕
0X000000B
SCON
00H
TMOD
00H
SBUF
不定
PCON〔HMOS〕
0XXXXXXXH
P〔CHMOS〕
0XXX0000B
第四节 主控芯片AT89C51的设计
单片机是20世纪70年代中期开展起来的一种大规模集成电路器件。它在一块芯片集成了计算机的各种功能部件，构成一种单片式的微型计算机。20世纪80年代以来，国际上单片机的开展迅速，其产品之多令人目不暇接，单片机应用不断深入，新技术层出不穷。在我们日常学习和生活中，常见的有51系列、52系列、PIC系列等。其中51系列的单片机的模块化构造比拟典型，为许多大公司和个人所采纳。
在本LCD电子闹钟设计中就是采用利用我们熟悉的AT89C51单片机为主控芯片。AT89C51单片机由微处理器，存储器，I/O口以及特殊功能存放器SFR等局部构成。其存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间，片程序存储器的容量为4KB，片数据存储器为128个字节。89C51单片机有4个8位的并行I/O口：P0口，P1口，P2口和P3口。各个接口均由接口锁存器，输出驱动器，和输入缓冲器组成。P1口是唯一的单功能口，仅能用作通用的数据输入/输出口。P3口是双功能口除了具有数据输入/输出功能外，每条接口还具有不同的第二功能，如P3.0是串行输入口线，P3.1口是串行输出口线。在需要外部程序存储器和数据存储器扩展时，P0可作为分时复用的低8位地址/数据总线，P2口可作为高8位的地址总线。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号.
各口管脚的备选功能如下所示：
P3.0 RXD〔串行输入口〕；
P3.1 TXD〔串行输出口〕；
P3.2 /INT0〔外部中断0〕；
P3.3 /INT1〔外部中断1〕；
P3.4 T0〔记时器0外部输入〕；
P3.5 T1〔记时器1外部输入〕；
P3.6 /WR〔外部数据存储器写选通〕；
P3.7 /RD〔外部数据存储器读选通〕。
RST：复位输入。当器件被复位时，要保持RST脚两个机器周期的