单片机 电子时钟Word格式.docx
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它体积小,成本低,功能强,广泛应用于智能产业和工业自动化上。
为了进一步了解51单片机的定时器,设计一个电子时钟,在此对AT89C51单片机在时钟计数上进行了研究。
整个系统以AT89C51作为控制核心,用按键进行时间设置和是否进入省电模式的转换,并在数码管上显示相应的时间。
应用Proteus的ISIS软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真,该方法仿真效果真实、准确,节省了硬件资源。
关键词:
单片机,定时计数,电子时钟,时间设置
Abstract
WiththerapiddevelopmentofscienceandtechnologyinChina,
Microcontrollersarebecomingmorewidespread.Single-chipmicro-computerchipthatis,fromRAM,ROM,CPUcomposition,timingcountsandmultipleinterfacesinoneofthemicrocontroller.Itssmallsize,lowcost,powerful,widelyusedinsmartindustriesandindustrialautomation.Tofurtherunderstandthe51singletimer,designedanelectronicclock,thisclockiscountingontheAT89C51inonthestudy.AT89C51asthecontrolsystemtothecore,withbuttonsfortimesettingandconvertitintopowersavingmode,andthedigitaldisplayonthecorrespondingtime.Proteus'
sISISsoftwareapplicationstoachieveasingle-chipelectronicclocksystemdesignandsimulation.Themethodofsimulationresultsistrue,accurate,savinghardwareresources.
Keywords:
Microcontrollers;
TimingCounts;
ElectronicClock;
TimeSetting
绪论
随着电子技术的飞速发展,单片机已经渗入到人们工作和生活的方方面面,几乎“无处不在,无所不为”。
由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点,单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。
再加上家用电器和办公电子设备逐渐增多,不同的设备都有自己的控制器,使用起来很不方便。
根据这种实际情况,设计一个电子时钟,电子时钟的核心是应用极为广泛的51系列单片机,配置了外围设备,构成了一个可编程的计时定时系统,具有体积小,可靠性高,功能强等特点。
不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供开发,有着广泛的应用领域。
1.电子时钟的介绍
1.1电子时钟的概述
现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具,采用延时程序产生一定的时间中断,用于1秒的定义,通过计数方式进行满60秒分钟进1,满60分小时进1,满24小时小时清零。
从而达到计时的功能,是人民日常生活不可缺少的工具。
1.2电子时钟的特点
高精度的计时工具大多数都使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,稳定性好,使用方便,不需要经常调试,数字式电子钟用集成电路计时时,译码代替机械式传动,用LED显示器代替指针显示进而显示时间,减小了计时误差,这种表具有时、分、秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。
2.电子时钟的设计要求
(1)译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态在六位LED七段显示器显示出来;
(2)秒和分钟均以计数60进1;
(3)小时以计数24进1,且计数24小时清零;
(4)可以进行“时”、“分”显示数字进行校对调整的;
(5)可以屏蔽数码管显示时间;
(6)编写程序,用Proteus软件进行仿真。
3.电子时钟的芯片介绍
3.1.AT89C51芯片
3.3.1.AT89C51的概述
AT89C51是一种带4K字节存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器,即单片机。
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,AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活高。
引脚如图1示:
图1AT89C51引脚排列
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。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的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,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
3.3.2.AT89C51的P3口的特殊功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(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)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
3.2.数码管
数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。
有两种类型,一种是共阳型,一种是共阴型。
共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起,又称为公共端。
共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起。
阳极即为二极管的正极,又称为正极,阴极即为二极管的负极,又称为负极。
数码管又分为8段,即8个LED显示段,这是为工程应用方便如设计的,分别为A、B、C、D、E、F、G、DP,其中DP是小数点位段。
多位数码管,除某一位的公共端会连接在一起,不同位的数码管的相同端连接在一起。
即所有的A段都会连在一起,其它的段也是如此,这是实际最常用的用法。
显示方法可分为静态显示和动态显示两种。
静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。
动态显示的原理是,各个数码管的相同段连接在一起,共同占用8位段引管线;
每位数码管的阳极连在一起组成公共端。
依次给出各个数码管公共端加有效信号,同时给出该数码管加有效的数据信号,当全段扫描速度大于视觉暂留速度时,显示就会清晰显示出来。
如图2所示:
图27段数码管引脚排列
3.3.74HC573
74HC573是八进制3态非反转透明锁存器,高性能硅门CMOS器件。
SL74HC573跟LS/AL573的管脚一样。
器件的输入是和标准CMOS输出兼容的;
加上拉电阻,能和LS/ALSTTL输出兼容。
当锁存使能端LE为高时,这些器件的锁存对于数据是透明的(也就是说输出同步)。
当锁存使能变低时,符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。
如图3所示:
图374HC573引脚排列
4.电子时钟的设计
4.1.电子时钟的设计原理
该电子时钟由AT89C51,按键BUTTON,六段数码管,74HC573地址锁存器等构成,采用晶振电路作为驱动电路,整体设计较简单,包括单片机、地址锁存电路、显示电路、按键电路。
显示电路用的是七段数码管,数码管段选通过锁存器74HC573接单片机的P2口,由延时程序和循环程序产生的1秒定时,达到时分秒的计时,60秒为1分钟,60分钟为1小时,满24小时为一天。
按键按下后松开,可以实现屏蔽数码管显示的功能,进入省电模式;
直接按下不松开,则可以实现分钟的累加,每按一次分钟加1;
连续两次按下按键不松开,则可实现小时的调节,同样每按一次小时加1。
电路原理如图4所示:
图4电子时钟原理图
4.2.电子时钟的设计流程图
4.2.1.总体流程图
图5总体流程图
4.2.2.中断流程图
图6中断流程图
5.Proteus软件仿真
5.1.电子时钟仿真结果图
5.2.省电模式的仿真结果图
5.3.仿真结果分析
电路图的设计简单,器件太少,调节时间的按钮太少,不能很好的实现时间的调节。
在测试过程中,六位数码显示管只显示五位数字,有一位数字不亮,通过多次的修改程序并在PROTEUS软件环境中进行仿真,组员探讨解决了此问题,仿真可实现“时、分、省电”模式的转换。
6.总结
基于单片机的应用广泛,设计的电子时钟,构成了一个可编程的计时定时系统,具有体积小,可靠性高,功能强等特点,满足计时的功能,是人民日常生活的时间仪表。
课程设计确实是一门很复杂、很严密的课程,能很好的提高一个人的实践创新能力、思维能力。
本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西,我通过所学的知识,以及上网和图书馆查资料,同时在查找资料的过程中我学到了许多新的知识,在和同学协作过程中增进同学间的友谊,使我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。
学会了应用单片机的知识,理论与实践结合,用单片机设计电子时钟,在资料的帮助下再加上同学间的思想设计了一个简单电子时钟。
通过这次的设计,我对单片机有了更深的了解,发现自己还有许多不足,我们应该不断完善自己的知识储备,在未来的工作和学习的道路上走的更加深远!
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