基于AT89C51单片机电子时钟的设计.docx

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基于AT89C51单片机电子时钟的设计

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　　　　ｄｏｃ１。

　　　　基于　ＡＴ８９Ｃ５１　单片机电子时钟的设计

　　　　摘　要

　　　　单　片　机　是　集　ＣＰＵ、　ＲＡＭ、　ＲＯＭ、　定　时　、　计　数　和　多　种　接　口　于　一　

体　的　微　控　制　器。

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　而　５１　单　片　机　是　各　单　片　机　

中　最　为　典　型　和　最　有　代表性的一种。

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　，本　文　介　绍　单　片　机　ＡＴ８９Ｃ５１　结　合　７４ＬＳ３７３　设　计　时　钟　定　时　控

　制　器　实　现　的　方　案　。

　７４ＬＳ３７３　为　三　态　输　出　的　八　组　缓　冲　器　。

　本　系

　统　将　单　片　机　ＡＴ８９Ｃ５１　内　部　时　钟　读　出　并　通　过　七　段　数　码　管　（ＬＥＤ）显　

示　出　来　，通　过　按　键　设　定　的　时　间　来　改　变系统的闹钟时间，单片机依据设定

的时间来响铃，从而实现了系统的智　能化。

　　　　关　键　词　：

　ＡＴ８９Ｃ５１

　　　　电子时钟

　　　　７４ＬＳ３７３

　　　　Ａｂｓｔｒａｃｔ

　　　　ＭＣＵ　ｉｓ　ａ　ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、　ｔｉｍｉｎｇ、　ｃｏｕｎｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ　ｉｎ

　ｏｎｅ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．　Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｐｅｎｅｔｒａｔ

ｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ

ｓ，　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｓ　ｓｔｅａｄｉｌｙ　ｍｏｖｉｎｇ　ｔｏｗａｒｄ　ｄｅｐｔｈ　ａｎｄ　５１　ｓｉｎｇｌｅ－

ｃｈｉｐ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｔｙｐｉｃａｌ　ａｎｄ　ｍｏｓｔ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　ｏｎｅ．　Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｓｔｒｏｎ

ｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，　ｓｍａｌｌ　ｓｉｚｅ，　ｌｏｗ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，　ｃｈｅａｐ，　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｎｄ　ｅａｓｙ　ｔ

ｏ　ｕｓｅ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ，　ｉｔ　ｉｓ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　ｓｕｉｔｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ，　ｍｏｒｅ　ｗｉ

ｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ，　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，　ｍｅｔｅｒｓ，　ｄａｔａ　ａｃｑｕ

ｉｓｉｔｉｏｎ，　ｍｉｌｉｔａｒｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ，　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ　ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆｉｅｌ

ｄｓ，　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＡＴ８９Ｃ５１

　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　７４ＬＳ３７３　ｃｌｏｃｋ　ｔｉｍｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．　７４ＬＳ３７３　ｔｒｉ－ｓ

ｔａｔｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｉｇｈｔ　ｓｅｔｓ　ｏｆ　ｂｕｆｆｅｒｓ　．　ＡＴ８９Ｃ５１　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕ

ｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｌｌ　ｒｅａｄ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｃｌｏｃｋ　ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ＬＥＤ　ｄｉｓ

ｐｌａｙ，　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｂｕｔｔｏｎ　ｔｏ　ｓｅｔ　ｔｈｅ

　　　　ａｌａｒｍ　ｃｌｏｃｋ　ｔｏ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｉｍｅ，　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　

ｔｏ　ｓｅｔ　ａｌａｒｍ　ｃｌｏｃｋ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，　ｔｈｕｓ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ．

　　　　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：

　ＡＴ８９Ｃ５１　ＭＣＵ；　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｃｌｏｃｋ；　７４ＬＳ３７３

　　　　目

　　　　录

　　　　摘　要　……　Ａｂｓｔｒａｃｔ　……　目　录　……　第　一　章　单　片　机　概　述　……

　　　　０　０　１　２　１．１　单　片　机　的　定　义　……　２　１．２　单　片　机　的　特　点　……　２　１．３

　单　片　机　的　应　用　领　域　……　３　第　二　章　ＭＣＳ－５１　单　片　机　简　介　……　５　２．１　

ＭＣＳ－５１　单　片　机　结　构　及　引　脚　说　明　……　５　２．２　中　央　处　理　器　（ＣＰＵ）的　结　

构　……　７　２．３　ＡＴ８９Ｃ５１　单　片　机　的　存　储　器　……　９　第　三　章　ＬＥＤ　数　码　管　及

　７４ＬＳ３７３　简　介　……１３　３．１　数　码　管　的　分　类　……　１３　３．２　数　码　管　的　驱　动　

方　式　……　１３　３．３　数　码　管　应　用　……　１４　３．４　数　码　管　使　用　的　电　流　与　电

　压　……　１４　３．５　７４ＬＳ３７３　简　介　……　１４　第　四　章　电　子　钟　功　能　介　绍　……１５

　４．１　系　统　功　能　介　绍　……　１５　４．２　软　件　设　计　流　程　……　１５　４．３　电　子　钟　

程　序　清　单　……　１７　第　五　章　电　子　钟　软　件　实　现　仿　真　……１８　５．１　单　片　机

　模　拟　调　试　软　件　Ｋｅｉｌ　……　１８　５．２　Ｐｒｏｔｅｕｓ　软　件　简　介　……　２１　５．３　电　子　

时　钟　仿　真　……　２２　５．４　整　机　仿　真　及　调　试　……　２４　附　录　……２５

　　　　第　１　页

　　　　第一章

ｐａｇｅ　１

　　　　１．１　单　片　机　的　定　义

　　　　单片机概述

　　　　单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。

尽管他的大部　分功能集

成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分　部　件　：

ＣＰＵ、内　存

　、内　部　和　外　部　总　线　系　统　，目　前　大　部　分　还　会　具　有　外　存　。

同　时　集

成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备

　　　　［１］

　　　　。

而现在最强大的单

　　　　片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块　芯　片

　上　。

　单　片　机　也　被　称　为　微　控　制　器　（　Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）　是　因　为　它　最

　早　被　，　用　在　工　业　控　制　领　域　。

　单　片　机　由　芯　片　内　仅　有　ＣＰＵ　的　专　

用　处　理　器　发　展　而　来　，　最　早　的　设　计　理　念　是　通　过　将　大　量　外　围　设

　备　和　ＣＰＵ　集　成　在　一　个　芯　片　中　，　使　计　算　机　系　统　更　小　、更　容　易　集

　成　于　复　杂　的　而　对　体　积　要　求　严　格　的　控　制　设　备　当　中　。

ＩＮＴＥＬ　的　Ｚ８

０　是　最　早　按　照　这　种　思　想　设　计　出　的　处　理　器　，　从　此　以　后　，　单　片　

机　和　专　用　处　理器的发展便分道扬镳。

　　　　１．２　单　片　机　的　特　点

　　　　单片机是以工业测控对象、环境、接口特点出发向着增强控制功能，　提　高　工

　业　环　境　下　的　可　靠　性　方　向　发　展　。

　主　要　特　点　如　下　［２］：

　种类多，型

号全　很多单片机厂家逐年扩大适应各种需要，有针对性地推出一系列型号　产　品　，

使　系　统　开　发　工　程　师　有　很　大　的　选　择　余　地　。

大　部　分　产　品　有　较　好　

的　兼　容　性　，　保证了已开发产品能顺利移植，较容易地使产品进行升级换代。

　提

高性能，扩大容量，性能价格比高　集　成　度　已　经　达　到　３００　万　个　晶　体　管　以　

上　，　总　线　速　度　达　到　数　十　微　妙　到　几　百　纳　秒　，指　令　执　行　周　期　已　

经　达　到　几　微　妙　到　数　十　纳　秒　，以　往　片　外　ＸＲＡＭ　现　已　在　物　理　上　存　入

　片　内　，ＲＯＭ　容　量　已　经　扩　充　达　３２Ｋ，６４Ｋ，１２８Ｋ　以　致　更　大　的　空　间　。

价

　格从几百到几元不等。

　增加控制功能，向真正意义上的“单片”机发展　把原本是外

围接口芯片的功能集成到一块芯片内，在一片芯片中构造　了一个完整的功能强大的微

处理应用系统。

　　　　第　２　页

　　　　低功耗　现　在　新　型　单　片　机　的　功　耗　越　来　越　小　，　供　电　电　压　从　５Ｖ

　降　低　到　了　３．２Ｖ，　甚　至　１Ｖ，工　作　电　流　从　ｍＡ　降　到　μＡ　级　，ｇｚ２　频　率　从

　十　几　兆　可　编　程　到　几　十　千　赫　兹　。

　特　别　是　很　多　单　片　机　都　设　置　了

　多　种　工　作　方　式　，这　些　工　作　方　式　包　括　等　待　、暂　停　、　睡眠、空闲、

节电等。

　Ｃ　语言开发环境，友好的人机互交环境　多数单片机都提供基于　Ｃ　语言开发

平台，并提供大量的函数供使用，　这使产品的开发周期、代码可读性、可移植性都大

为提高。

　　　　１．３　单　片　机　的　应　用　领　域

　　　　目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有　单片机的

踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络　通讯与数据传输，工

业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各　种　智　能　ＩＣ　卡　，民　用　豪　华

　轿　车　的　安　全　保　障　系　统　，录　像　机　、摄　像　机　、全　自　动　洗　衣机的控制

，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不　用说自动控制领域的机

器人、智能仪表、医疗器械了。

因此，单片机的学　习、开发与应用将造就一批计算机

应用与智能化控制的科学家、工程师。

　单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用

设备、航空航天、专用　设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴

　在智能仪器仪表上的应用　单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微

型化和使用　方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸

　如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬　度、元素

、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、　智能化、微型化，且

功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的　测量设备（功率计，示波器，各

种分析仪）。

　在工业控制中的应用　用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采

ｐａｇｅ　２

集系统。

例如工厂流　水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机

联网构成　二级控制系统等。

　在家用电器中的应用　现在的家用电器基本上都采用了单

片机控制，从电饭煲、洗衣机、电

　　　　第　３　页

　　　　［７］

　　　　：

　　　　冰　箱　、空　调　机　、彩　电　、其　他　音　响　视　频　器　材　、再　到　电　子　秤　量

　设　备　，五　花　八　门　，　无所不在。

　在计算机网络和通信领域中的应用　现代的单

片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通　信，为在计算机网络和通

信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的　通信设备基本上都实现了单片机智能

控制，从手机，电话机、小型程控交　换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、

再到日常工作中随