课程设计51单片机电子时钟.docx

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课程设计51单片机电子时钟

课程设计51单片机电子时钟

姓名：

学号：

指点教员：

2010年06月05日

课程设计〔论文〕义务书

年级专业

先生姓名

学号

标题称号

电子时钟

设计时间

2020-6.8~7.2

课程称号

单片机原理及接口技术

课程编号

设计地点

单片机实验室

一、课程设计〔论文〕目的

经过课程设计，使先生稳固和加深对单片机基本知识的了解，学会查寻资料、方案设计、方案比拟，以及单元电路设计计算等环节，进一步提高先生综合运用所学知识的才干，提高剖析处置实践效果的才干。

锻炼剖析、处置电子电路效果的实践身手，经过此综合训练，为以后毕业设计打下一定的基础。

二、技术参数和条件

〔1〕8031集成定时器

〔2〕LED七段数码显示器

〔3〕89C51多功用接口芯片

〔4〕0.125W、8欧姆的扬声器

（5）电阻箱,5V电源,电阻假定干，导线假定干

〔6〕KEIL软件

〔7〕THKSCM-1型单片机实验系统

三、义务和要求

1.设计一个基于单片机的电子时钟，并且可以完成时分秒的理想和调理。

2.设计出硬件电路；

3.设计出软件编程方法，并写出源代码；

4.用PROTEUS停止仿真；

5．用汇编言语编完成顺序设计。

6．应用查表，中缀等方式完成目的。

7．系统的各各功用模块要清楚，有序。

8．顺序运转时有友好的用户界面.

四、参考文献

1、李朝青.单片机原理及接口技术〔简明修订版〕.杭州：

北京航空航天大学出版社，1998

2、THKSCM-1型单片机实验系统实验指点书、KEIL软件，WAVE软件

3、数字控制与PLC实验室〞THKSCM-1型单片机实验系统〞。

4、李光才.单片机课程设计实例指点［Ｍ］.北京北京航空航天大学出版社2004

五、进度布置

2009年6月8日-14日：

搜集和课程设计有关的资料，熟习课题义务何要求

2009年6月15日-16日：

总体方案设计

2009年6月17日-19日：

硬件电路设计

2009年6月20日-23日：

软件设计

2009年6月24日-25日：

系统调试改良

2009年6月26日-28日：

整理书写设计说明书

2009年6月29日-7月1日：

争辩

六、教研室审批意见

教研室主任〔签字〕：

年月日

七|、主管束学主恣意见

主管主任〔签字〕：

年月日

八、备注

指点教员〔签字〕：

先生〔签字〕：

课程设计〔论文〕评阅表

先生姓名学号

系别电气工程系专业班级

标题称号电子时钟课程称号单片机原理与接口技术

一、先生自我总结

经过这次单片机课程设计，我觉失掉自己知识的严重缺乏。

很多方面都没能很好的掌握，在制造进程中，经常遇到自己不了解的效果，当然，在同窗的协助下，我还是把那些疑问的效果给处置啦。

在这次学习中，让我更深入的了解啦AT89C51芯片在电气控制方面的普遍运用和严重作用，所以我们一定要仔细。

扎实。

深化的了解。

掌握好AT89C51芯片。

先生签名：

2009年7月2日

二、指点教员评定

评分项目

往常效果

论文

争辩

综分解绩

权重

30

40

30

单项效果

指点教员评语：

指点教员〔签名〕：

年月日

单片机电子时钟的设计

摘要

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的功用价钱比，遭到人们的注重和关注，运用很广、开展很快。

单片机体积小、重量轻、抗搅扰才干强、环境要求不高、价钱昂贵、牢靠性高、灵敏性好、开发较为容易。

由于具有上述优点，在我国，单片机已普遍地运用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

这次毕业设计经过对它的学习、运用，以AT89S51芯片为中心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，经过数码管可以准确显示时间，调整时间，从而抵达学习、设计、开发软、硬件的才干。

Designofthesinglechipelectronicsclock

Abstract

Singleslicemachinefrompublishedin70'sfor20centuries,iscomparewithitsveryhighfunctionprice,isvaluebypeopleandpayattentionto,applyverywidely,developveryquickly.Singleslicethemachinephysicalvolumeissmall,theweightislight,theanti-interferenceabilityisstrong,theenvironmenthaven'thighrequest,thepriceischeap,thecredibilityishigh,vividgood,developmoreeasy.Inordertohavinganabove-mentionedadvantage,attheourcountry,singleslicethemachineisbroadlyappliedalreadytoturnanequipmentatindustrialautomationcontrol,automaticexamination,intelligenceinstrumentappearance,homeappliances,electricpowerelectronics,themachineelectricityintegralwholeetc.eachaspect,but51machinesisisatypicalmodelmostandhavearepresentativemostineachmachineofakind.Thisgraduationdesignpassestoitsstudyandapplication,TaketheAT89S51chipsascore,assistwiththeelectriccircuitofthenecessity,designasimpleelectronicsclock,itfromthe4.5Vdirectcurrentpowersupplypowersupply,passthefigurestubecanaccuratemanifestationtime,adjusttime。

Arriveastudyanddesign,developthussoft,theabilityofthehardware.

第一章前言

数字电子钟具有走时准确，一钟多用等特点，在生活中曾经失掉普遍的运用。

虽然如今市场上已有现成的电子钟集成电路芯片，价钱廉价、运用也方便，但是人们对电子产品的运用要求越来越高，数字钟不但可以显示以后的时间，而且可以显示期、农历、以及星期等，给人们的生活带来了方便。

另外数字钟还具有秒表和闹钟的功用，且闹钟铃声可自选，使一款电子钟具有了多媒体的颜色。

单片机具有体积小、功用强牢靠性高、价钱昂贵等一系列优点，不只已成为工业测控范围普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们任务和和生活的各个角落，有力地推进了各行业的技术改造和产品的更新换代，运用前景宽广。

时钟电路在计算机系统中起着十分重要的作用，是保证系统正常任务的基础。

在一个单片机运用系统中，时钟有两方面的含义：

一是指为保证系统正常任务的基准振荡定时信号，主要由晶振和中心电路组成，晶振频率的大小决议了单片机系统任务的快慢；二是指系统的规范定时时钟，即定时时间，它通常有两种完成方法：

一是用软件完成，即用单片机外部的可编程定时/计数器来完成，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场所；二是用专门的时钟芯片完成，在对时间精度要求很高的状况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：

DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。

AT89S51是一个低功耗，高功用CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可重复擦写1000次的Flash只读顺序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容规范MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处置器和ISPFlash存储单元，功用弱小的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制运用系统提供高性价比的处置方案。

　　AT89S51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内顺序存储器，128bytes的随机存取数据存储器〔RAM〕，32个外部双向输入/输入〔I/O〕口，5个中缀优先级2层中缀嵌套中缀，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通讯口，看门狗〔WDT〕电路，片内时钟振荡器。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可经过软件设置省电形式。

闲暇形式下，CPU暂复任务，而RAM定时计数器，串行口，外中缀系统可继续任务，掉电形式解冻振荡器而保管RAM的数据，中止芯片其它功用直至外中缀激活或硬件复位。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装方式，以顺应不同产品的需求。

本文主要引见用单片机外部的定时/计数器来完成电子时钟的方法，本设计由单片机AT89S51芯片和LED数码管为中心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。

第二章关于电子时钟

2.1电子时钟简介

1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟末尾迅速开展起来。

现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时顺序发生一定的时间中缀，用于一秒的定义，经过计数方式停止满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。

从而到达计时的功用，是人民日常生活补课缺少的工具。

2.2电子时钟的基本特点

如今高精度的计时工具大少数都运用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，动摇性好，运用方便，不需求经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码替代机械式传动，用LED显示器替代指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功用，还可以停止时和分的校正，片选的灵敏性好。

2.3电子时钟的原理

该电子时钟由89C51，BUTTON，六段数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时顺序和循环顺序发生的一秒定时，到达时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。

而电路中独一的一个控制键却拥有多种不同的功用，按下又松开，可以完成屏蔽数码管显示的功用，到达省电的目的；直接按下不松开，那么可以经过按键完成分钟的累加，每按一次分钟加一；而延续两次按下按键不抓紧，那么可完成小时的调理，异样每按一次小时加一。

第三章关于单片机

3.1单片机简介

单片机全称为单片机微型计算机〔SingleChipMicrosoftcomputer）。

从运用范围来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器〔MicrocontrollerUnit〕或嵌入式控制器。

单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。

3.2单片机的开展史

1.4位单片机

1975年，美国德克萨斯仪器公司初次推出4位单片机TMS-1000；尔后，各个计算机公司竞相推出四位单片机。

日本松下公司的MN1400系列，美国洛克威尔公司的PPS/1系列等。

四位单片机的主要运用范围有：

PC机的输入装置，电池充电器，运动器材，带液晶显示的音/视频产品控制器，普通家用电器的控制及遥控器，电子玩具，钟表，计算器，多功用等。

2.8位单片机

1972年，美国Intel公司首先推出8位微处置器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列单片机。

在这以后，8位单片机纷繁面市。

例如，莫斯特克和仙童公司协作消费的3870系列，摩托罗拉公司消费的6801系列等。

随着集成电路工艺水平的提高，一些高功用的8位单片机相继问世。

例如，1978年摩托罗拉公司的MC6801系列及齐洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。

这类单片机的寻址才干达64KB，片内ROM容量达4--8KB，片内除带有并行I\O口外，还有串行I\O口，甚至还有A\D转化器功用。

8位单片机由于功用强，被普遍用于自动化装置、智能仪器仪表、智能接口、进程控制、通讯、家用电器等各个范围。

3.16位单片机

1983年以后，集成电路的集成度可达几十万尽管/片，各系列16位单片机纷繁面市。

这一阶段的代表产品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel推出了80C96，美国国度半导体公司推出的HPC16040，NEC公司推出的783XX系列等。

16位单片机主要用于工业控制，智能仪器仪表，便携式设备等场所。

4.32位单片机

随着高新技术只智能机器人，光盘驱动器，激光打印机，图像与数据实时处置，复杂实时控制，网络效劳器等范围的运用与开展，20世纪80年代末推出了32位单片机，如Motorlora公司的MC683XX系列，Intel的80960系列，以及近年来盛行的ARM系列单片机。

32位单片机是单片机的开展趋向，随着技术的开展及开发本钱和产品价钱的下降，将会与8位单片机不相上下。

5.64位单片机

近年来，64位单片机在引擎控制，智能机器人，磁盘控制，语音图像通讯，算法密集的实时控制场所已有运用，如英国Inmos公司的TransputerT800是高功用的64位单片机。

3.3单片机的特点

1.单片机的存储器ROM和RAM时严厉区分的。

ROM称为顺序存储器，只寄存顺序，固定常数，及数据表格。

RAM那么为数据存储器，用作任务区及寄存用户数据。

2.采用面向控制的指令系统。

为满足控制需求，单片机有更强的逻辑控制才干，特别是单片机具有很强的位处置才干。

3.单片机的I/O口通常时多功用的。

由于单片机芯片上引脚数目有限，为了处置实践引脚数和需求的信号线的矛盾，采用了引脚功用复用的方法，引脚处于何种功用，可由指令来设置或由机器形状来区分。

4.单片机的外部扩展才干很强。

在外部的各种功用部件不能满足运用的需求时，均可在外部停止扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给运用系统设计带来了很大的方便。

第四章方案论证与比拟

2.1数字时钟方案

数字时钟是本设计的最主要的局部。

依据需求，可应用两种方案完成。

方案一：

本方案采用Dallas公司的公用时钟芯片DS12887A。

该芯片外部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功用，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对复杂。

为保证时钟在电网电压缺乏或突然掉电等突发状况下仍能正常任务，芯片外部包括锂电池。

当电网电压缺乏或突然掉电时，系统自动转换到外部锂电池供电系统。

而且即使系统不上电，顺序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运转，以备随时提供正确的时间。

方案二：

本方案完全用软件完成数字时钟。

原理为：

在单片机外部存储器设三个字节区分寄存时钟的时、分、秒信息。

应用定时器与软件结合完成1秒定时中缀，每发生一次中缀，存储器内相应的秒值加1；假定秒值到达60，那么将其清零，并将相应的分字节值加1；假定分值到达60，那么清零分字节，并将时字节值加1；假定时值到达24，那么将十字节清零。

该方案具有硬件电路复杂的特点。

但由于每次执行顺序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。

而且，由于是软件完成，当单片机不上电，顺序不执行时，时钟将不任务。

基于硬件电路的思索，本设计采用方案二完成数字时钟的功用。

2.2数码管显示方案

方案一：

静态显示。

所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。

该方式每一位都需求一个8位输入口控制。

静态显示时较小的电流能取得较高的亮度，且字符不闪烁。

但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，形成了资源的糜费。

方案二：

静态显示。

所谓静态显示就是一位一位的轮番点亮各个位，关于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。

应用人的视觉暂留功用可以看到整个显示，但必需保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。

显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与距离时间的比例有关。

调整参数可以完成较高动摇度的显示。

静态显示节省了I/O口，降低了能耗。

从节省I/O口和降低能耗动身，本设计采用方案二。

第五章系统设计

5.1总体设计

计时方案

应用AT89S51单片机外部的定时/计数器停止中缀时，配合软件延时完成时、分、秒的计时。

该方案节省硬件本钱，且能使读者在定时/计数器的运用、中缀及顺序设计方面失掉锻炼与提高，对单片机的指令系统能有更深化的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。

控制方案

AT89S51的P0口和P2口外接由八个LED数码管（LED8～LED1）构成的显示器，用P0口作LED的段码输入口，P2口作八个LED数码管的位控输入线，P1口外接四个按键A、B、C构成键盘电路。

AT89S51是一种低功耗，高功用的CMOS8位微型计算机。

它带有8KFlash可编程和擦除的只读存储器〔EPROM〕，该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上规范的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容，片内Flash集成在一个芯片上，可用与处置复杂的效果，且本钱较低。

简易电子钟的功用不复杂，采用其现有的I/O便可完成，所以本设计中采用此的设计方案。

5.详细设计剖析

应用单片机〔AT89S51〕制造简易电子时钟，由六个LED数码管区分显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位。

结合本设计实验来说，要求显示的时间为时，分，秒，并且都用两位数码管来完成显示。

因此，详细设计顺序时，应尽能够多用一些子顺序与数据暂寄存器单元。

本顺序设计中，在主顺序之外，可以设置时间值处置子顺序，时间值显示前的处置子顺序，按键状况扫描子顺序，1S定时中缀子顺序以及5ms延时消弭按键颤抖子顺序等多个小型的子顺序。

另外，可以设置一些数据单元作为数据寄存器。

用28H，2AH,2BH和2CH地址单元区分作为显示位数的扫描指针值寄存器，时寄存器，分寄存器和秒寄存器，再用20H地址单元作为显示寄存器

系统框图

5.2模块设计

5.2.1芯片剖析

5.2.1.1AT89S51芯片

选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功用上有清楚的提高，最突出是的可以实如今线的编程。

用于完成系统的总的控制。

其主要功用罗列如下：

1、为普通控制运用的8位单片机

2、晶片外部具有时钟振荡器〔传统最高任务频率可至33MHz〕

3、外部程式存储器〔ROM〕为4KB

4、外部数据存储器〔RAM〕为128B

5、外部顺序存储器可扩大至64KB

6、外部数据存储器可扩大至64KB

7、32条双向输入输入线，且每条均可以单独做I/O的控制

8、5个中缀向量源

9、2组独立的16位定时器

10、1个全双工串行通讯端口

11、8751及8752单芯片具有数据保密的功用

12、单芯片提供位逻辑运算指令

AT89S51各引脚功用引见：

VCC：

ATAT89S51电源正端输入，接+5V。

VSS：

电源地端。

XTAL1：

单芯片系统时钟的反向缩小器输入端。

XTAL2：

系统时钟的反向缩小器输入端，普通在设计上只需在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以举措了，此外可以在两个引脚与地之间参与一个20PF的小电容，可以使系统更动摇，防止噪声搅扰而死机。

RESET：

AT89S51的重置引脚，高电平举措，当要对晶片重置时，只需对此引脚电平提升至高电平并坚持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项举措，使得外部特殊功用寄存器之内容均被设成形状，并且至地址0000H处末尾读入顺序代码而执行顺序。

EA/Vpp：

"EA"为英文"ExternalAccess"的缩写，表示存取外部顺序代码之意，低电平举措，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的顺序代码〔存于外部EPROM中〕来执行顺序。

因此在8031及8032中，EA引脚必需接低电平，由于其外部无顺序存储器空间。

假设是运用8751外部顺序空间时，此引脚要接成高电平。

此外，在将顺序代码烧录至8751外部EPROM时，可以应用此引脚来输入21V的烧录高压〔Vpp〕。

ALE/PROG：

ALE是英文"AddressLatchEnable"的缩写，表示地址锁存器启用信号。

ATAT89S51可以应用这支引脚来触发外部的8位锁存器〔如74LS373〕，将端口0的地址总线〔A0～A7〕锁进锁存器中，由于ATAT89S51是以多工的方式送出地址及数据。

往常在顺序执行时ALE引脚的输入频率约是系统任务频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。

此内在烧录8751顺序代码时，此引脚会被当成顺序规划的特殊功用来运用。

PSEN：

此为"ProgramStoreEnable"的缩写，其意为顺序贮存启用，当8051被设成为读取外部顺序代码任务形式时〔EA=0〕，会送出此信号以便取得顺序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。

ATAT89S51可以应用PSEN及RD引脚区分启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与顺序存储器可以兼并在一同而共用64K的定址范围。

PORT0〔P0.0～P0.7〕：

端口0是一个8位宽的开路电极〔OpenDrain〕双向输入入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。

其他三个I/O端口〔P1、P2、P3〕那么不具有此电路组态，而是外部有一提升电路，P0在当作I/O用时可以推进8个LS的TTL负载。

假设当EA引脚为低电往常〔即取用外部顺序代码或数据存储器〕，P0就以多工方式提供地址总线〔A0～A7〕及数据总线〔D0～D7〕。

设计者必需外加一个锁存器将端口0送出的地址锁住成为A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15分解一组完整的16位地址总线，而定位地址到64K的外部存储器空间。

PORT2〔P2.0～P2.7〕：

端口2是具有外部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推进4个LS的TTL负载，假定将端口2的输入设为高电往常，此端口便能当成输入端口来运用。

P2除了当作普通I/O端口运用外，假定是在ATAT89S51扩大外接顺序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8～A15，这个时分P2便不能当作I/O来运用了。

PORT1〔P1.0～P1.7〕：

端口1也是具有外部提升电路的双向I/O端口，其输入缓冲器可以推进4个LSTTL负载，异样地，假定将端口1的输入设为高电平，便是由此端口来输入数据。

假设是运用8052或是8032的话，P1.0又当作定时器