单片机时钟设计

单片机时钟设计 西华大学课程设计 摘 要 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善 本次做的数字钟是以单片机(AT89C51)为核心，结合相关的元器件(6个锁存器，6个七段LED数码管，3个按键)和应用程序(proteus软件和KEIL编译软件)，构成相应的应用系统。 关键词: AT89C51 led数码管 proteus软件 西华大学课程设计 目 录 摘 要 ........................................................................................................................1 引 言 .......................................................................................................................... I 1 单片机 ...................................................................................................................... I 1.1 MCS-51单片机简介 ......................................................................................1 1.2 MCS-51系列单片机 (51子系列与52子系列) .............................................1 1.3 MCS-51单片机中断系统的结构 ...................................................................2 1.4 单片机应用 ...................................................................................................2 2 课程设计原理 ..........................................................................................................3 2.1 设计要求 ......................................................................................................3 2.2 AT89C51的单片机简介 ..............................................................................4 2.3 晶振电路 ......................................................................................................5 2.4复位电路 .........................................................................................................5 3 程序流程图及源程序 ............................................................ 错误～未定义签。6 3.1 流程图 ..........................................................................................................7 3.2 源程序 ..................................................................... 错误～未定义书签。19 总 结 ..........................................................................................................................7 参 考 文 献 ................................................................................................................ 21 II 西华大学课程设计 引 言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，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，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 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,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,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。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义 I 西华大学课程设计 1 单片机 1.1 MCS-51单片机简介 MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。 1.2 MCS-51系列单片机 (51子系列与52子系列) MCS-51系列单片机分为两大系列，即51子系列与52子系列。 51子系列:基本型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8031、8051、8751、8951 52子系列:增强型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8032、8052、8752、8952 这两大系列单片机的主要硬件特性如下表: 图1.1 51/52系列主要硬件特性 上表中可以看到，8031、8031、8032、80C32片内是没有ROM的，对应着上表看，我们可以发现，51系列的单片机的RAM大小为128B，52系列的RAM大小为256B，51系列的计数器为两个16位的，52系列的计数器为三个16位计数器。51系列的中断源为5个，52系列的中断源为6个。 1 西华大学课程设计 1.3 MCS-51单片机中断系统的结构 5个中断源的符号、名称及产生的条件如下: INT0:外部中断0，由P3(2端口线引入，低电平或下跳沿引起。 INT1:外部中断1，由P3(3端口线引入，低电平或下跳沿引起。 T0:定时器,计数器0中断，由T0计满回零引起。 T1:定时器,计数器l中断，由T1计满回零引起。 :串行I,O中断，串行端口完成一帧字符发送,接收后引起。 TI,RI 图1.2 MCS-51中断系统结构 1.4 单片机应用 由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面: (1) 单片机在智能仪表中的应用 单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 (2)单片机在机电一体化中的应用 机电一体化是械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品， 2 西华大学课程设计 例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。 (3) 单片机在实时控制中的应用 单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。 (4) 单片机在分布式多机系统中的应用 在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。 (5) 单片机在人类生活中的应用 自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。 综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 2 课程设计原理 2.1 设计要求 单片机控制的数字钟的硬件结构与软件设计,编写C语言源程序。此数字钟是一个将“时”、“分”、“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。显示器件选用LED七段数码管。在译码显示电路输出的驱动下，显示出清晰、直观的数字符号。针对数字钟会产生走时误差的现象，在电路中就设计有有校准时间功能的电路。使用动态数码显示的方法，运用独立式按键识别过程，按“时”，“分”，“秒”数据送出显示处理方法。 (1)具有时、分、秒计数显示功能，以24小时循环 (2)LED数码管显示时、分、秒的个位和十位 (3)可以在任意时刻校准时间 3 西华大学课程设计 2.2 AT89C51的单片机简介 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的 图2.1 AT89C51 4 西华大学课程设计 2.3 晶振电路 右图所示为时钟电路原理图，在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。 图2.2 晶振电路 2.4复位电路 单片机复位的条件是:必须使RST/VPD 或RST引(9)加上持续两个机器周期(即24个振荡周期)的高电平。例如，若时钟频率为12 MHz，每机器周期为1μs，则只需2μs以上时间的高电平，在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。单片机常见的复位如图所示。电路为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RESET端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RESET的电位逐渐下降。只要保证RESET为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。 图2.3 复位电路 5 西华大学课程设计 2.3 系统原理图 图2.4 原理图 2.4 系统仿真图 图2.5 仿真图 6 西华大学课程设计 3 流程图及源程序 3.1 流程图 图3.1 流程图 程序运行，led显示时间。通过“设置”、“减”、“加”3个按键，对时间进行修改。按“设置”键1下，进入秒钟设置，按“设置”键2下，进入分钟设置，按“设置”键3下，进入时钟设置，按下“加”或“减”按键进行对应的“秒、分、时”时间的加或减设置，按“设置”键4下，释放设置恢复时钟正常运行。按下rest键时间显示清零。 3.2 源程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit KEY1=P0^0; //设定 sbit KEY5=P0^1; //减 sbit KEY9=P0^2; //加 uchar key1,key5,key9; 7 西华大学课程设计 uchar time=0; //设置时间用计时变量 uchar k; sbit D20=P2^0; //573锁存信号控制 sbit D21=P2^1; //573锁存信号控制 sbit D22=P2^2; //573锁存信号控制 sbit D23=P2^3; //573锁存信号控制 sbit D24=P2^4; //573锁存信号控制 sbit D25=P2^5; //573锁存信号控制 uchar sum=0; //统计变量定义 uchar ss=0,sg=0,fs=0,fg=0,ms=0,mg=0; //时间变量的定义 时十位 时个位 分十位 分个位 秒十位 秒个位 uchar sdm=0; //设定时间秒 uchar sdf=0; //设定时间分 uchar sds=0; //设定时间时 void delay(uint); uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; // 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90 void main() { D20=1; P1=0x00; P1=table[mg]; delay(5); D20=0; D21=1; P1=0x00; P1=table[ms]; delay(5); D21=0; D25=1; P1=0x00; P1=table[ss]; 8 西华大学课程设计 delay(5); D25=0; D24=1; P1=0x00; P1=table[sg]; delay(5); D24=0; D23=1; P1=0x00; P1=table[fs]; delay(5); D23=0; D22=1; P1=0x00; P1=table[fg]; delay(5); D22=0; EA=1;//允许CPU中断 ET0=1;//允许T0中断 TR0=1;//启动T0 ET1=1;//允许T1中断 TR1=1;//启动T1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; TMOD=0x11; while(1) { //处理按键 if(KEY1==0) { 9 西华大学课程设计 delay(5); if(KEY1==0) { while(1) { if(KEY1==0) { delay(5); if(KEY1==0) { key1++; TR0=0; TR1=1; } while(!KEY1); } if(k!=0) { switch(k) { case 1: k=0; sdm=ms*10+mg; while(1) { if(KEY1==0) { delay(5); if(KEY1==0) { key1++; } while(!KEY1); 10 西华大学课程设计 if(key1>=4) { key1=0; ms=sdm/10; mg=sdm%10; TR0=1; break; } } if(KEY9==0) { delay(5); if(KEY9==0) { sdm++; if(sdm>=60) sdm=0; D20=1; P1=table[sdm%10]; delay(5); D20=0; D21=1; P1=table[sdm/10]; delay(5); D21=0; } while(!KEY9); } if(KEY5==0) { delay(5); if(KEY5==0) 11 西华大学课程设计 { sdm--; if(sdm>=60) sdm=0; D20=1; P1=table[sdm%10]; delay(5); D20=0; D21=1; P1=table[sdm/10]; delay(5); D21=0; } while(!KEY5); } } break; case 2: k=0; sdf=fs*10+fg; while(1) { if(KEY1==0) { delay(5); if(KEY1==0) { key1++; } while(!KEY1); if(key1>=4) 12 西华大学课程设计 { key1=0; fs=sdf/10; fg=sdf%10; TR0=1; break; } } if(KEY9==0) { delay(5); if(KEY9==0) { sdf++; if(sdf>=60) sdf=0; D22=1; P1=table[sdf%10]; delay(5); D22=0; D23=1; P1=table[sdf/10]; delay(5); D23=0; } while(!KEY9); } if(KEY5==0) { delay(5); if(KEY5==0) 13 西华大学课程设计 { sdf--; if(sdf>=60) sdf=0; D22=1; P1=table[sdf%10]; delay(5); D22=0; D23=1; P1=table[sdf/10]; delay(5); D23=0; } while(!KEY5); } } break; case 3: k=0; sds=ss*10+sg; while(1) { if(KEY1==0) { delay(5); if(KEY1==0) { key1++; } while(!KEY1); if(key1>=4) { 14 西华大学课程设计 key1=0; ss=sds/10; sg=sds%10; TR0=1; break; } } if(KEY9==0) { delay(5); if(KEY9==0) { sds++; if(sds>=24) sds=0; D24=1; P1=table[sds%10]; delay(5); D24=0; D25=1; P1=table[sds/10]; delay(5); D25=0; } while(!KEY9); } if(KEY5==0) { delay(5); if(KEY5==0) { sds--; 15 西华大学课程设计 if(sds>=24) sds=0; D24=1; P1=table[sds%10]; delay(5); D24=0; D25=1; P1=table[sds/10]; delay(5); D25=0; } while(!KEY5); } } break; } break; } } } } //*********时钟时间显示*************// if(sum>=20) { sum=0; mg++; if(mg>=10) { mg=0; ms++; if(ms>=6) { 16 西华大学课程设计 ms=0; fg++; if(fg>=10) { fg=0; fs++; if(fs>=6) { fs=0; sg++; if(ss==2) if(sg==4) sg=0; if(sg>=10) { sg=0; if(ss<=2) ss++; if(ss>2) ss=0; D25=1; P1=0x00; P1=table[ss]; delay(5); D25=0; } D24=1; P1=0x00; P1=table[sg]; delay(5); D24=0; } 17 西华大学课程设计 D23=1; P1=0x00; P1=table[fs]; delay(5); D23=0; } D22=1; P1=0x00; P1=table[fg]; delay(5); D22=0; } D21=1; P1=0x00; P1=table[ms]; delay(5); D21=0; } D20=1; P1=0x00; P1=table[mg]; delay(5); D20=0; } } } void delay(uint m) { unsigned int i,j; for(i=0;i=40) { time=0; TR1=0; k=key1; key1=0; } } 19 西华大学课程设计 总 结 做了两周的课程设计，有很多的心得体会，有关于单片机的，也有关于模电数电等基础科目的。 因为单片机已经很久没复习，刚拿到

题

快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题

目，不知道从哪入手，后来通过对书本的回顾，加深了对单片机的记忆。有些知识会迁移和联系模电数电。课堂教学考虑到大多数同学的需求，主要强调“基本”——基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。而这次设计正是为我们提供了一个深入学习、探索的机会，成为课堂教学的有益补充。我们正面临就业问题，这次课设给了我们一个机会去试验。 20 西华大学课程设计 21 西华大学课程设计 参 考 文 献 1 普通图书 007 [1] 黄惟公(单片机原理与应用技术[M].:西安电子科大出版社2[2] 张毅刚(MC-51单片机应用设计(二版)[M].:哈工大出版社 2005 [3] 李广第(单片机基础[M](北京:北京航天航空大学出版社 [4] 杨文龙(单片微机原理及应用[M].西安:电子科技出版社 [5] 周航慈(单片机程序设计基础[M](北京:北京航天航空大学出版社 [6] 胡汉才(单片机原理及其接口技术[M](北京:清华大学出版社 22