单片机at89c52数字电子钟文档格式.docx

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数字钟

Abstract

Thisdesignisanewmulti-functionaldigitaltube,canbeappliedtodigitalelectricclock,digitalfrequencymeter,digitalvoltmeter,lights,digitalstopwatch,counter,digitalthermometer,etc.Myintentionismadeofasimpleprobioticyogurtsprobioticyogurtsconvenientdigitalthermometersoonlynarrativedigitalthermometeraspectsofproduction.Thisdigitaltubeadoptedbythemaincomponents18B20hadsensors,monolithicintegratedcircuitAT89S52,,fouraltogetheranodedigitaltube2,buzzera,exclusion2,datamoutha,switcha,capacitanceresistance,triode,lightemittingdiode,rowneedles,triggeringswitchissome.SCMmodulearethemostcommondigitalclock,adigitalclockisakindofdigitalcircuittechnologyimplementation,minutesandsecondstimingdevice,andthemechanicalclockcomparedwithhigheraccuracyandintuitive,andwithoutamechanicaldevice,hasmorelongerservicelife,soithasbeenwidelyused.Adigitalclockisadoptingdigitalcircuitimplementationof"

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digitaldisplaytimerdevice.Adigitalclockprecision,stabilitythanoldmechanicalclock.Inthisdesign,weadoptLEDdigitaldisplaywhentube,minutesandsecondsto24hourstimerway,accordingtodigitaltubedynamicdisplayelementsshows,withthe12MHzcrystalsproduceoscillationpulse,thetimercounting.Inthisdesign,circuithasshowtimeitsthisfunctioncanalsorealizetothetimeofadjustment.Adigitalclockisitssmall,cheap,whenhighprecision,easytouse,thefunctionismuch,facilitateintegrationandreceivesgeneralconsumer'

sfavorite,soithasbeenwidelyused.

Keywordmicrocontroller；

digitalclock

第一章电子钟系统总体方案的设计………………………………………………1

1.1设计任务……………………………………………………………………1

1.2功能要求……………………………………………………………………1

1.3总体方案的设计……………………………………………………………1

1.3.1单片机的选择…………………………………………………………1

1.3.2单片机的基本结构……………………………………………………1

第二章数字钟硬件电路的设计……………………………………………………5

2.1最小系统设计………………………………………………………………5

2.1.1整体设计………………………………………………………………5

2.1.2外接晶体引脚……………………………………………………………………5

2.1.3复位　RST　9…………………………………………………………6

2.1.4输入输出引脚…………………………………………………………………6

2.2LED显示电路……………………………………………………………………………7

2.3键盘控制电路………………………………………………………………9

第三章系统软件的设计…………………………………………………………10

3.1监控程序流程图…………………………………………………………10

3.2显示“P.”主程序流程框图………………………………………………11

3.3键扫描子程序流程图……………………………………………………12

3.4定时器0服务程序流程图………………………………………………13

3.5程序清单…………………………………………………………………14

第四章系统的仿真及调试………………………………………………………20

4.1仿真软件的简介……………………………………………………………20

4.2电子钟系统PROTUES仿真结果……………………………………………21

4.3系统误差分析………………………………………………………………21

结束语……………………………………………………………………………22

参考文献…………………………………………………………………………23

致谢………………………………………………………………………………24

附录一系统硬件电路原理图

附录二硬件电路元件清单

第一章电子钟系统总体方案的设计

1.1设计任务

设计一个具有特定功能的电子钟。

1.2功能要求

该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入时钟准备状态；

第一次按电子钟启动/调整键，电子钟从0时0分0秒开始运行，进入时钟运行状态；

再次按电子钟启动/调整键，则电子钟进入时钟调整状态，此时可利用各调整键调整时间，调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。

1.3总体方案的设计

1.3.1单片机的选择

采用型号为STC89C52的单片机。

因为：

STC89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-52指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C52提供了高性价比的解决方案。

STC89C52是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，STC89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

1.3.2单片机的基本结构

8052单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：

中央处理器：

中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

数据存储器（RAM）：

8052内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

图1-1单片机8052的内部结构

程序存储器（ROM）：

8052共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。

定时/计数器（ROM）：

8052有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

并行输入输出（I/O）口：

8052共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。

全双工串行口：

8052内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

中断系统：

8052具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

时钟电路：

8052内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8052单片机需外置振荡电容。

单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛（Harvard）结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿（Princeton）结构。

INTEL的MCS-52系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。

下图是MCS-52系列单片机的内部结构示意图。

图1-2MCS-52系列单片机的内部结构

MCS-52的引脚说明：

MCS-52系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。

图1-3单片机的引脚图

Pin9:

RESET/Vpd复位信号复用脚，当8052通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。

初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。

RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。

然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8052的初始态。

8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图1-4。

图1-4上电自动和手动复位电路图

Pin30:

ALE/

当访问外部程序器时，ALE（地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。

而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。

更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。

如果单片机是EPROM，在编程其间，

将用于输入编程脉冲。

Pin29:

当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。

Pin31:

EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。

如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。

显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。

第二章数字钟硬件电路的设计

2.1最小系统设计

2.1.1整体设计

图2-1单片机最小系统的结构图

单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、独立键盘、数码管显示电路组成，下面介绍一下每一个组成部分。

2.1.2外接晶体引脚

图2-2晶振连接的内部、外部方式图

XTAL1　19、XTAL2　18、XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。

内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。

晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。

电容取30PF左右。

系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。

AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。

引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。

这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。

外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。

2.1.3复位　RST　9

在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。

复位后P0－P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。

当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。

复位是由外部的复位电路来实现的。

片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。

常用的复位电路如下图所示：

图2-3常用复位电路图

2.1.4输入输出引脚

（1）P0端口[P0.0-P0.7]P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。

作为输出口时能驱动8个TTL。

对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节;

校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。

在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址（低8位）/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。

（2）P1端口[P1.0－P1.7]P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。

输出时可驱动4个TTL。

端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。

对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。

（3）P2端口[P2.0－P2.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。

对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。

在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。

而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。

（4）P3端口[P3.0－P3.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。

对内部Flash程序存储器编程时，接控制信息。

除此之外P3端口还用于一些专门功能，具体请看下表。

P3引脚

兼用功能

P3.0

串行通讯输入（RXD）

P3.1

串行通讯输出（TXD）

P3.2

外部中断0（INT0）

P3.3

外部中断1（INT1）

P3.4

定时器0输入（T0）

P3.5

定时器1输入（T1）

P3.6

外部数据存储器写选通WR

P3.7

外部数据存储器写选通RD

表2-1　P3端口引脚兼用功能表

2.2LED显示电路

分段式显示器（LED数码管）由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。

外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。

只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。

LED数码管有共阳、共阴之分。

图是共阳式、共阴式LED数码管的原理图和符号.

图2-4共阳式、共阴式LED数码管的原理图和数码管的符号图

显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒，因此需要6个数码管，另需两个数码管来显示横。

采用动态显示方式显示时间，硬件连接如下图所示，时的十位和个位分别显示在第一个和第二个数码管，分的十位和个位分别显示在第四个和第五个数码管，秒的十位和个位分别显示在第七个和第八个数码管，其余数码管显示横线。

LED显示器的显示控制方式按驱动方式可分成静态显示方式和动态显示方式两种。

对于多位LED显示器，通常

都是采用动态扫描的方法进行显示，其硬件连接方式如下图所示。

图2-5数码管的硬件连接示意图

2.3键盘控制电路

该设计需要校对时间，所以用三个按键来实现。

按khour来调节小时的时间，按kmin来调节分针的时间，按ksec来调节秒的时间。

下图是按键硬件连接图。

图2-6按键控制电路的硬件连接图

第三章系统软件的设计

3.1监控程序流程图

开机自检在电子钟仪器电源接通之后进行自检,中如果没有发现启动键，就自动进入电子钟“P.”显示程序，启动键按下电子钟运行。

流程图如3-1所示。

图3-1监控程序流程

3.2显示“P.”主程序流程框图

“P.”显示是对电子钟电路硬件的检测，若电子钟能稳定的显示“P。

”在数码管的最左边说明硬件电路正常。

程序流程图如图3-2所示。

图3-2显示“P”主程序流程

3.3键扫描子程序流程图

键扫描程序流程图如图3-3所示。

图3-3键扫描子程序流程

3.4定时器0服务程序流程图

定时器0服务程序流程图如图3-4所示。

图3-4定时器0子程序流程

3.5程序清单

;

**********************************************************************************************:

项目名称:

数字式秒表

设计者：

设计日期：

**********************************************************************************************;

堆栈栈底80H;

通用寄存器组的分配

第0组:

主程序

第1组:

显示子程序

第2组:

定时器0中断服务程序

第3组:

LED数码管显示器设定;

P0.7---P0.0段控线，接LED的显示段dp,g,f,e,d,c,b,a

P2.0---P2.7位控线,从左至右（LED7,LED6,LED5,LED4,LED3,LED2,LED1,LED0）

显示缓冲区设定从左至右依次为7FH,7EH,7DH,7CH,7BH,7AH,79H,78H

独立式键盘设定;

8个按键S2至S9分别依次接在P1.0至P1.7口线;

子程序;

DAAD1（加一子程序）

CLR0（清零子程序）

KEYS（键扫描子程序）;

KEYCHULI（P1口数据处理子程序）

DISP（数码管显示子程序）

YS（2毫秒延时子程序）

TSF（系统提示符"

P."

的代码序号送显示缓冲区子程序）

***********************************************************************************************;

常数表格;

TAB（共阳数码管字型代码表）

DISBH（系统提示符P.字型代码序号表）

中断服务程序;

TC00（定时器0中断服务程序）

键功能程序;

KEYAA（S2键键功能程序）

KEYBB（S3键键功能程序）

KEYCC（S4键键功能程序）

KEYDD（S5键键功能程序）

KEYEE（S6键键功能程序）

KEYFF（S7键键功能程序）

KEYGG（S8键键功能程序）

KEYHH（S9键键功能程序）

数据存储器变量及常量单元定义;

位单元10H、11H：

都为1时表示定时器没有启动或按下清零键，都为0时表示已经按下停止键

10H为0