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数字时钟电路设计

东北石油大学

实习总结报告

实习类型生产实习

实习单位电子科学学院实习基地

实习起止时间2011年7月4日至2010年7月23日

指导教师刘东明

所在院(系)电子科学学院

班级电子信息工程08-1

学生姓名梁磊

学号080901140129

2011年7月23日

第1章单片机系统硬件电路

实习目的

1、了解单片机最小系统;

2、了解keilc软件操作,程序下载及调试方法;

3、掌握单片机外部电路使用;

4、掌握键盘和数码管显示编程方法;

5、应用单片机开发板进行实验开发;

6、巩固和加深对单片机基本知识的理解;

7、提高综合运用所学知识的能力,提高分析解决实际问题的能力;

单片机型号及特性

1、AT89S51单片机功能及特点

AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

主要性能特点:

4kBytesFlash片内程序存储器;

1)全静态工作:

0Hz-33MHz;

2)三级程序存储器保密锁定;

3)可编程串行通道;

4)低功耗的闲置和掉电模式

2、STC89C52单片机功能及特点

STC公司生产的STC89C52RC单片机,它是一款性价比非常高的单片机,它完全兼容ATMEL公司的51单片机,除此之外它自身还有很多特点,如:

无法解密、低功耗、高速、高可靠、强抗静电、强抗干扰等。

其次STC公司的单片机内部资源比起ATMEL公司的单片机来要丰富的多,它内部有1280字节的SRAM、8-64K字节的内部程序存储器、2-8K字节的ISP引导码、除P0-P3口外还多P4口(PLCC封装)、片内自带8路8位AD(AD系列),片内自带EEPROM、片机自带看门狗、双数据指针等。

STC89C52单片机特点:

1)宽电压,不怕电源抖动,5V供电

2)宽温度范围,-40℃~85℃

3)I/O口驱动能力强

4)用串口下载程序

单片机开发板

1、

复位电路

复位电路图

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,52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。

复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式,此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。

当时钟频率选用6MHz时,C取22μF,Rs约为200Ω,Rk约为1K。

复位操作不会对内部RAM有所影响。

2、晶振电路

晶振电路图

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。

对外接电容的值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。

因此,此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz,电容应尽可能的选择陶瓷电容,电容值约为22μF。

在焊接刷电路板时,晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近,以减少寄生电容,更好地保证震荡器稳定和可靠地工作

3、

电源电路

电源电源图

该电路由USB输入+5V电源,后接6脚按钮开关,LED电源指示。

4、

显示电路

显示电路图

采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。

所以采用了LED数码管作为显示。

利用单片机的P0口控制数码管的显示的数字,利用程序的动态扫描达到数码管显示数字的效果。

同时要加上8个上拉电阻,提高数码管的电压。

LED显示器中的发光二极管共有两种接法:

共阳极接法和共阴极接法。

共阳极接法是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,这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通发光,而输入高电平的则不发光;共阴极接法是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,这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通发光,而输入低电平的则不发光。

LED显示器与单片机的接口很简单,只需将单片机的一个8位并行I/O口经某种电路与LED数码管的发光二极管的引脚相连即可。

因为单片机引脚的直接驱动能力有限,所以与LED显示器接口时须采用外围驱动电路。

根据8位I/O口输出的不同数据,LED就可以显示不同的数字或字符。

LED显示器的驱动有静态锁存和动态扫描方式:

静态锁存方式也称直流驱动,是指每个数码管都用一个译码器(如4511芯片)进行译码驱动,这种方式下显示内容可保持,无需CPU进行动态刷新,可提高CPU效率,但是要求硬件资源多,接口复杂,而且功耗大,一般不用。

动态扫描方式是所有数码管共同使用一个译码驱动器,使各位数码管轮流受控显示,当扫描频率很高时,其显示效果也非常好。

这种方式功耗小,硬件资源要求少,所以应用较多。

5、单片机原理图

单片机原理图

本次的单片机开发板是学校老师自行绘制的。

以上原理图是用Protel99SE电路图绘制与仿真软件绘制而成。

开发板中主要的元器件有电容、电阻、按键、晶振、LED灯、8位数码管、蜂鸣器、温度传感器DS18B20以及一些芯片等。

主要芯片有STC89C52、DS1302、MAX232、24C04。

第2章单片机应用系统软件

STC下载软件

1、STC下载软件简介:

STC下载软件是单片机生产厂商宏晶科技为其生产的STC单片机量身设计的程序下载软件。

它将单片机程序编译软件Keil生成的后缀为hex的单片机程序通过串口线下载到单片机芯片中。

2、运行STC下载软件——STC_ISP_V3.5,出现如下界面

STC_ISP_V3.5下载界面图

3、下载步骤

1)选择单片机型号,与学习板单片机一致。

2)打开要下载的HEX文件。

3)选择串口和波特率。

波特率请选用默认值。

4)请选用默认值,特别是下次冷启动选择“与下载无关”。

5)点击下载按钮。

6)最后给目标板上电,程序下载即可完成。

4、不能下载程序的常见原因:

1)电压不足。

板子用电量大时请采用外部直流电源供电。

2)下载线(串口线)接口接触不良或计算机串口损坏。

3)单片机芯片损坏。

STEP4/步骤4选项中下次冷启动P1.0,P1.1:

选择了“等于0,0才可以下载程序”,请改为“与下载无关”。

Keil软件

1、系统概述

KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。

用过汇编语言后再使用C来开发,体会更加深刻。

安装MDK组建后,可以用于ARM开发。

它提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,全Windows界面。

另外重要的一点,只要看一下编译后生成的汇编代码,就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码很紧凑,容易理解。

在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。

Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。

运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。

如果你使用C语言编程,那么Keil几乎就是你的不二之选,即使不使用C语言而仅用汇编语言编程,其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

2、KeilC51单片机软件开发系统的整体结构

C51工具包的整体结构,uVision与Ishell分别是C51forWindows和forDos的集成开发环境(IDE),可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。

开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。

然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。

目标文件可由LIB51创建生成库文件,也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。

ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件,以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试,也可由仿真器使用直接对目标板进行调试,也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。

使用独立的Keil仿真器时,注意事项

1)仿真器标配11.0592MHz的晶振,但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他频率的晶振。

2)仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片,不复位目标系统。

3)仿真芯片的31脚(/EA)已接至高电平,所以仿真时只能使用片内ROM,不能使用片外ROM;但仿真器外引插针中的31脚并不与仿真芯片的31脚相连,故该仿真器仍可插入到扩展有外部ROM(其CPU的/EA引脚接至低电平)的目标系统中使用。

外部电路驱动

1、串口

串行接口SerialInterface是指数据一位位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信,并可以利用电话线,从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。

串行接口一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。

串行通讯的特点是数据位传送,传按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成;成本低但传送速度慢。

串行通讯的距离可以从几米到几千米;根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

串口原理:

1)接收的过程:

先给REN置1,然后TXD置1,读RXD状态,高电平就接收1,低电平接收0;然后拉低TXD,略微延时后TXD再置高,读RXD,高电平就接收1,低电平接收0,以此类推。

知道读完8个位。

然后RI变高。

2)发送过程:

给SBUF写进一个数,就自动发送。

发送1时RXD先变高,TXD再变高;然后TXD变低,发送0时RXD先变低,TXD再变高;然后TXD变低,以此类推。

上述过程都是自动完成的,不用专门编程。

2、定时器

AT89S52单片机内有3个16-bit 定时器/计数器T0、T1和T2,它们的工作方式、定时时间、量程、启动方式等均可以通过程序来设置和改变。

定时器由两特殊功能寄存器TCON和TMOD及T0、T1组成,其中TMOD为模式控制寄存器,主要用来设置定时器/计数器的操作模式;TCON为控制寄存器,主要用来控制定时器的启动与停止。

控制寄存器—TCON

TCON的作用是用于控制定时器的启、停及定时器的溢出标志和外部中断

触发方式等。

TFi(TF0和TF1)计数器溢出标志。

当定时器/计数器溢出时,该位置1。

使用查询方式,此位作状态位供查询,但在查询后应用软件方式及时清零;使用中断方式

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