利用单片机制作数字时钟汇总Word下载.docx

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3.1.6位操作程序设计

3.1.5子程序

3.2寻址方式

3.2.1立即寻址

3.2.2直接寻址

3.2.3寄存器寻址

3.1.4寄存器间接寻址

3.1.5变址寻址

3.1.6相对寻址

3.1.7位寻址

3.3小结

4.数字种的构成12

4.1数字钟的构成12

4.2实验中所需的器材12

4.3方案选择与相关技术13

4.4AT89C51的单片机简介13

4.4.1主要特性14

4.5CC4511集成简介14

4.5.14511集成分析14

4.5.24511的逻辑图15

4.6LED数码显示器简介16

4.6.1LED数码显示器的结构16

4.6.2LED数码显示器有两种连接方法16

5.电路设计17

5.1电路接法17

5.1.1晶体振荡器与AT89C51的接法17

5.1.2单片机AT89C51银脚的连接17

5.1.3译码器CC4511的银脚连接17

5.1.4CC4511与共阴极LED的连接方式18

5.2数字钟电路图18

5.2.1程序清单及分析19

6.调试过程27

总结28

参考文献29

致谢30

附录（流程图）31

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。

本次设计中以单片机的发展过程和发展方向为背景，介绍了单片机的输入输出的工作原理和操作方法，中断的工作原理和操作方法。

4511的工作原理和操作方法，LED的内部结构。

电路设计及调试过程。

本次做的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件（共阴极LED数码显示器、BCD-锁存/7段译码/驱动器CC4511等），再配以相应的软件，达到制作简易数字钟的目的，其硬件部分难点在于元器件的选择、布局及焊接。

关键词：

单片机AT89C51共阴极LED数码显示器BCD-锁存/7段译码/驱动器CC4511

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。

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，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。

诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。

1.单片机发展历史

1.1三大阶段

1.SCM即单片微型计算机（Single

Chip

Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。

“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。

2.MCU即微控制器（Micro

Controller

Unit）阶段，主要的技术发展方向是：

不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。

它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。

从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。

3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；

因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。

随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。

因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。

自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。

单片机的发展趋势

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。

1、单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；

使用电压在3~6V之间，完全适应电池工作。

低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。

2、除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路。

80C51单片机已成为单片机发展的主流。

专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。

2.单片机的组成及特点

单片机是微型机的一个主要分支，在结构上的最大特点是把CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。

就其组成和功能而言，一块单片机芯片就是一台计算机。

单片机的组成

单片机是通过内部总线把计算机的各主要部件接为一体，其内部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。

其中，地址总线的作用是在进行数据交换时提供地址，CPU通过它们将地址输出到存储器或I/O接口；

/数据总线的作用是在CPU与存储器或I/O接口之间，或存储器与外设之间交换数据；

控制总线包括CPU发出的控制信号线和外部送入CPU的应答信号线等。

单片机的特点

由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而在各个领域都得到了迅猛的发展。

单片机主要发如下特点：

（1）有优异的性能价格比。

（2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。

单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。

另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。

（3）控制功能强。

为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。

单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。

（4）低功耗、低电压，便于生产便携式产品。

（5）单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。

2.3单片机的分类

单片机作为计算机发展的一个重要领域，应用一个较科学的分类方法。

根据目前发展情况，从不同角度单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

例如，80C51类单片机既是通用型又是总线型，还可以作工控用。

3.单片机的应用

3.1单片机的应用分类

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，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。

4.数字种的构成

4.1数字钟的构成

数字钟实际上是一个对标准频率（12HZ）进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的12MHZ时间信号必须做到准确稳定.通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟.

（1）晶体振荡器电路

晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的12MHz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定.不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路.

（2）时间计数器电路

时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器电路构成,秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器为60进制计数器.

（3）译码驱动电路

译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态,并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流.

⑷数码管

数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管,本设计提供的为LED数码管.

数字钟的工作原理图如图1所示：

图1

4.2实验中所需的器材

5V电源.面包板1块.万用表.镊子1把.剪刀1把.网络线2米

AT89C51弹片机1个12M晶体振荡器1个CC4511集成块4块.共阴七段数码管4个.680Ω电阻28个.10ＫΩ电阻1个.10μf/25v电解电容１个22pf陶瓷电容2个30p电容2个.0.01μf电容1个

4.3方案选择与相关技术

单片机模块方案：

方案一：

基本门电路搭肩，用基本门电路来实现数字钟，电路结构复杂，故障系数大，不易调试。

方案二：

单片机编程，用单片机设计电路，由于使用软硬件结合的方式，所以电路结构简单，调试也相对方便。

与第一种方案比较优点的是非常明显的。

我们选择了第二种方案。

4.4AT89C51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—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）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。

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，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方案。

模块见图2。

图2

单片机内部结构框图为如图3所示：

：

图3

4.4.1主要特性

与MCS-51兼容

可编程串行通道

低功耗的闲置和掉电模式

片内振荡器和时钟电路

4.5CC4511集成简介

4.5.14511集成分析

CC4511有四个输入端A，B，C，D和七个输出端a～ｇ，它还具有输入BCD码锁存、灯测试和熄灭显示控制功能，它们分别由锁存端LE、灯测试端LT、熄灭控制端/BI来控制。

（1）/LT：

试灯输入，是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。

当/LT=0时，无论输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，若驱动的数码管正常，是显示8。

（2）/BI：

灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。

/BI=0时。

不论/LT和输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极数码管熄灭。

（3）/RBI：

灭零输入，它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。

当对每一位A3=A2=A1=A0=0时，本应显示0，但是在/RBI=0作用下，使译码器输出全为高电平。

其结果和加入灭灯信号的结果一样，将0熄灭。

（4）/RBO：

灭零输出，它和灭灯输入/BI共用一端，两者配合使用，可以实现多位数码显示的灭零控制。

CC4511的引脚特点。

其引脚排列如下图所示：

图4

4.5.24511的逻辑图

4511译码器有16只脚k（如右图），所需电源为5V。

输入脚D、C、B、A吸收BCD码，/LT、/BI和LE三脚为控制信号，当/LT=1、/BI=1、LE=0时（硬件连接图中，令/LT、/BI接电源正极，LE接地）且DCBA的值不超出1001时，4511译码显示，否则数码管消隐。

下表为4511译码器的逻辑图。

输入

输出

/BI

/LT

显示

消隐

锁存

表1

4.6LED数码显示器简介

4.6.1LED数码显示器的结构

LED数码显示器是1种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。

它使用了8个LED发光二极管，其中7个用于显示字符，1个用于显示小数点。

4.6.2LED数码显示器有两种连接方法

（1）共阳极接法。

把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。

当阴极端输入低电平时，段发光二极管就导通点亮，而输入高电平时则不点亮。

（2）共阴极接法。

把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。

每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。

当阳极端输入高电平时，段发光二极管就导通点亮，而输入低电平时则不点亮。

在本设计中所采用的是共阴极LED数码显示器，其引脚排列如下图所示：

图5

5.电路设计

5.1电路接法

5.1.1晶体振荡器与AT89C51的接法

晶体振荡器与AT89C51的接法为如图13所示，XTAL1和XTAL2脚接到12MHz的晶体振荡器上，与两个30pf的电容并联，并接低电平。

图6图7

5.1.2单片机AT89C51银脚的连接

单片机AT89C51的40脚（VDD）和31脚（EA）接高电平，20脚（Vss）接低电平。

P1口和分译码器CC4511和P2口秒译码器CC4511的对应的银脚相

连。

其接法为

P1.0到P1.3为分十位译码器的A，B，C，D口对应，P1.4到P1.7为分个位译码器的A，B，C，D口对应。

P2.0到P2.3为秒个位译码器的D，C，B，A口对应，P2.4到P2.7为秒十位译码器的D，C，B，A口对应。

P0，P3口不用，29，30脚也不用。

5.1.3译码器CC4511的银脚连接

译码器CC4511的接发为：

VDD，/LT，/BI接到高电平，LE和Vss接到低电平，A,B,C,D脚接到AT89C51对应的银脚上，其他的脚接到共阴极数码管上。

5.1.4CC4511与共阴极LED的连接方式

CC4511与共阴极LED的连接方式为如图所示，对应的a，b，c，d，e，f，g相连。

连接时对应的借口中见有680Ω的电阻，以保证数码管不被烧坏。

如图

图8

单片机一旦响应中断请求,就由硬件完成以下功能:

（1）根据响应的中断源的中断优先级,使相应的优先级状态触发器置。

（2）执行硬件中断服务子程序调用并把当前程序计数器PC内容压入堆栈。

（3）清除相应的中断请求标志位（串行口中断请求标志RI和TI除外）。

（4）把被响应的中断源所对应的中断服务程序的入口地址（中断矢量）送入

PC,从而转入相应的中断服务程序。

5.2数字钟电路图

电路流程为流程为晶体震荡器的方波在AT89C51里转为二进制码，再把二

进制码送至译码器CC4511。

译码方式为表2所示。

后再传到七段数码管，显示相应的数字其电路图为如图所示。

图9

5.2.1程序清单急分析

ORG0000H

;

程序执行开始地址

LJMP

START

跳到标号START执行

ORG0003H

外中断0中断程序入口

RETI

;

外中断0中断返回

ORG000BH

定时器T0中断程序入口

LJMP

INTT0

跳至INTTO执行

ORG0013H

;

外中断1中断程序入口

外中断1中断返回

ORG001BH

定时器T1中断程序入口

INTT1

跳至INTT1执行

ORG0023H

串行中断程序入口地址

串行中断程序返回

主程序

START:

MOV

R0,#70H

清70H-7AH共11个内存单元

R7,#0BH

CLEARDISP:

MOV

@R0,#00H

INC

DJNZ

R7,CLEARDISP

20H,#00H

清20H（标志用）

MOV

7AH,#0AH

放入"

熄灭符"

数据

TMOD,#11H

设T0、T1为16位定时器

TL0,#0B0H

50MS定时初值（T0计时用）

TH0,#3CH

50MS定时初值

TL1,#0B0H

50MS定时初值（T1闪烁定时用）

TH1,#3CH

SETB

;

总中断开放

SETB

ET0

允许T0中断

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