基于51单片机的数字时钟的设计毕业论文Word格式.docx

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DesignofDigitalClockSystemBasedonMSC-51Singlechip

ElectronicInformationScienceandTechnologySunBin

TutorCheXiaoYan

Abstract:

Theapplicationsofsingle-chiphavebeenspreadwidely,andtheareasofitsapplicationhavebeenexpandingincreasinglysinceitsinception.andMCS-51seriessingle-chipmicrocontrolleristhemosttypicalone.Inthegraduation-design,AT89C51chipisthecoreofthenecessarycircuitrytoformasimpleelectronicclock.Herearethemaintasksofthedigitalclocksystem:

asthecoredevice,Single-chipcreates24h（24hour）timewhichwillhedisplayedbytheLED.Inaddition,thisdesignhasthefunctionofalarmbymakingthebuzzertodoasareminder.Thissimpledesigncanreflecttheintuitiveapplicationsofthemicrocontroller.Softwareandhardwaredevelopmentisessentialtothisdesign.

Keywords:

SCM;

TheLEDdisplay;

Adigitalclock;

Assemblylanguage

1绪论

数字时钟作为人们日常生活中的必需品，给人们的学习、工作、生活带来极大的便利。

由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域[1]。

尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟电路的设计，因此进行数字钟的设计是必要的。

在这里我们将已学过的专业知识有机的、系统的联系起来用于实际，来培养我们的综合分析和设计电路，写程序、调试电路的能力。

单片机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉、走时准确、性能稳定、携带方便等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。

培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力；

巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力；

过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、容及步骤。

2硬件总体设计方案

本次设计时钟电路，使用了AT89C51单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整时钟的时、分、秒，用一扬声器来进行定时提醒，同时使用C语言程序来控制整个时钟显示，使得编程变得更容易，这样通过四个模块：

键盘、芯片、扬声器、显示屏即可满足设计要求。

2.1系统功能实现总体设计思路

此设计原理框图如图2-1所示，此电路包括以下四个部分：

单片机，键盘，闹铃电路及显示电路。

图2-1设计原理框图

2.2各部分功能实现

（1）单片机发送的信号通过程序控制最终在数码管上显示出来。

（2）单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作。

（3）为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘用来校正数码管上显示的时间。

（4）单片机通过控制闹铃电路来完成定时闹钟的功能。

2.3系统工作原理

设计的电路主要由四模块构成：

单片机控制电路，显示电路、闹铃电路以及校正电路。

详细电路功能图下图所示：

图2-2详细电路功能图

本设计采用C语言程序设计，使单片机控制数码管显示时、分、秒，当秒计数计满60时就向分进位，分计数器计满60后向时计数器进位，小时计数器按“23翻0”规律计数。

时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。

当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。

设计采用的是时、分、秒显示，单片机对数据进行处理同时在数码管上显示。

2.4电路功能使用说明

（1）各个控制键的功能：

可对时间进行校准调节（只能加1）；

按下设置键数字时钟进入闹钟设置状态，设置闹钟的时间；

时加１、分加１键是在校准时间时或设置闹钟时间对小时数或分钟数调节而设置的；

按下秒切换键就可以进入秒表模式，同时秒表也开始计时，按下秒表暂停、复位键就暂停、归零，如果要重新对秒计时则可以按秒表开始、复位；

清零键可以对闹钟清零。

（2）AT89C51单片机，通过编写程序对数码显示进行控制。

（3）八个7段数码管显示时钟和秒表信号。

2.5系统的设计方案

2.5.1系统的电路图和原理图

图2-3数字时钟电路图

图2-4数字时钟电路原理图

2.5.2单片机概述

（1）单片机型号的选择:

AT89C51

图2-5AT89C51引脚图

（2）单片机的主要特点

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机[2]。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000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。

AT89C51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方案。

主要特性：

　　·

与MCS-51兼容

4K字节可编程FLASH存储器

寿命：

1000写/擦循环

数据保留时间：

10年

全静态工作：

0Hz-24MHz

三级程序存储器锁定

128×

8位部RAM

32可编程I/O线

两个16位定时器/计数器

5个中断源

可编程串行通道

低功耗的闲置和掉电模式

·

片振荡器和时钟电路

（3）管脚说明：

　　VCC：

供电电压。

　　GND：

接地。

　　P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

　　P1口：

P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

　　P2口：

P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

　　P3口：

P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

也可作为AT89C51的一些特殊口，如下表所示：

表2-1:

P3口的功能

口管脚

备选功能

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。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

　　ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

　　/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

　　/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将部锁定为RESET；

当/EA端保持高电平时，此间部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

　　XTAL1：

反向振荡放大器的输入及部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出

2.5.3键盘电路

（1）键盘电路的描述：

作为整个系统中最简单的部分，可以根据功能要求，进行时间设置键、闹钟设置键、时间加键、时间减键等操作，并采用独立式按键。

（2）键盘电路图：

图2-6键盘电路

（3）键盘的工作原理：

键盘是人与微机打交道的主要设备，按键的读取容易引起误动作。

可采用软件去抖动的方法处理，软件的触点在闭合和断开的时候会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定的