基于单片机的数字时钟的设计.docx
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基于单片机的数字时钟的设计
电子技术课程设计报告
题目：
数字时钟的设计
专业：
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
设计日期：
一选题的内容和要求
内容：
使用单片机程序设计计数器
要求：
当外界发生冲信号（由单片机上的按键模拟）时，单片机内部发生一次计数。
数码管显示一次，没发生一次脉冲，计数器加一，当加到200时，自动清零。
若无需计到200时，亦可按k2键清零。
以此实现0-200的计数。
二相关技术发展和应用
功能特性描述：
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
AT89S52具有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
引脚结构：
图表1引脚结构
VCC:
正常操作时接+5V电源
VSS:
接地
P0口：
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。
程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1口：
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P2口：
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。
在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。
在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口：
P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下图表1所示。
在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
表格1
引脚号
第二功能
P3.0
RXD（串行输入）
P3.1
TXD（串行输出）
P3.2
（外部中断0）
P3.3
（外部中断1）
P3.4
T0（定时器0外部输入）
P3.5
T1（定时器1外部输入）
P3.6
（外部数据存储器写信号）
P3.7
（外部数据存储器读信号）
特殊功能寄存器：
特殊功能寄存器（SFR）并不是所有的地址都被定义了。
片上没有定义的地址是不能用的。
读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。
用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。
由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。
定时器0和定时器1：
在AT89S52中，定时器0和定时器1是两个16位加1的计数器。
T0有两个8位专用寄存器TH0和TL0。
T1由TH1和TL1组成，由专用寄存器TMOD设置和TCON控制。
RST:
复位输入。
晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。
程序存储器：
如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。
对于89S52，如果EA接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H～1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：
2000H-FFFFH。
数据存储器：
AT89S52有256字节片内数据存储器。
高128字节与特殊功能寄存器重叠。
也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。
当一条指令访问高于7FH的地址时，寻址方式决定CPU访问高128字节RAM还是特殊功能寄存器空间。
直接寻址方式访问特殊功能寄存器。
中断：
AT89S52有6个中断源：
两个外部中断（INT0和INT1），三个定时中断（定时器（0、1、2）和一个串行中断。
这些中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效（如表格4）。
IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。
如表5所示，IE.6位是不可用的。
对于AT89S52，IE.5位也是不能用的。
用户不应给这些位写1。
它们为AT89系列新产品预留。
定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。
程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。
实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清0。
定时器0和定时器1标志位TF0和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。
它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。
然而，定时器2的标志位TF2在计数溢出的那个周期的S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。
表格4中断允许控制寄存器（IE）
（MSB）（LSB）
EA
－
ET2
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
中断允许控制位＝1，允许中断
中断允许控制位＝0，禁止中断
符号
位地址
功能
EA
IE.7
中断总允许控制位。
EA=0，中断总禁止；EA=1，各中断由各自的控制位设定
－
IE.6
预留
ET2
IE.5
定时器2中断允许控制位
ES
IE.4
串行口中断允许控制位
ET1
IE.3
定时器1中断允许控制位
EX1
IE.2
外部中断1允许控制位
ET0
IE.1
定时器0中断允许控制位
EX0
IE.0
外部中断1允许控制位
三解决问题的技术和关键
1：
准确掌握AT89S52的各引脚的功能。
开关与数码管所连的引脚位置，了解高低电平，准确判断电流走向。
2：
熟练使用keiluVision3编程器，灵活运用汇编指令。
3：
会使用中断和定时器功能。
4：
正确焊接电路板。
四拟选方案的工作原理
图表2电路原理图
试验板案原理图表2焊接。
从设计要求来看，需要四路抢答，只需一个数码管便可完成。
对于7段数码管，占用7个I/O口，四路输入占用4个I/O口，喇叭与k1键共用一个I/O口，共占用P3.1-P3.4、P0.0-P0.712个I/O口。
数码管显示原理:
P0.0-P0.7分别控制a,b,c,d,e,f,g,h,dp。
对I/O口输入0时为亮，1时为灭。
电阻用于限流。
如下图3
图表3数码管显示原理图
实验板蜂鸣器电路原理：
单片机的P3.0引脚外接蜂鸣器电路。
当P3.0=1高电平时，三极管截止，蜂鸣器不发声；
当P3.0=0低电平时，三极管导通，蜂鸣器发声。
如下图4
图表4实验板蜂鸣器电路图
实验板按键开关电路：
单片机的P3端口引脚外接按键开关。
开关闭合，输入低电平信号；开关断开，输入高电平信号。
如图5。
图表5实验板按键开关电路
复位电路：
上电复位和手动复位的混合电路，可用于单片机接电启动和手动“重启”。
如图表6。
图表6复位电路电路图
五方案设计
1程序流程：
当主人开始按下k1键时，计数器加一一次，数码管显示数字1，以后每按一次按键，就实现一次计数。
该设计可以应用于点钞机内部的工作中。
若要求的计数次数完成，可按K2按键清零.
2编写程序：
使用keiluvision2写计数器程序。
程序如下：
ORG0000H;开始
START:
MOVDPTR,#TAB;（DPTR）=TAB,表格起始地址
MOVR1,#0
LOOP:
MOVA,R1
MOVB,#100
DIVAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
MOVA,B
MOVB,#10
DIVAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP1,A
MOVA,B
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
JBP3.0,NEXT
ACALLDELAY
JNBP3.0,$
INCR1
NEXT:
JBP3.1,NEXT1
ACALLDELAY
JNBP3.1,$
MOVR1,#0
NEXT1:
CJNER1,#200,LOOP
AJMPSTART;从头开始
DELAY:
MOVR7,#200;延时子程序
DJNZR7,$
RET
TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
END;结束
3烧写程序：
使用下载线将程序写入AT89S52芯片。
六总结
经过近两周的努力,在老师和同学的帮助下,我基本上完成了设计任务.通过这次课程设计,我充认识到了自学的重要性,以及学以致用的道理.我在图书馆查阅了大量的资料,同时也认识到了图书馆和网络的重要作用.在今后的学习过程中,应该多到图书馆看一些专业方面的书籍,以丰富自己的知识.也使我加深了对单片机技术的理解和应用.由于知识水平的局限,设计中可能会存在着一些不足,我真诚的接受老师和同学的批评和指正.
附录：
参考文献
刘心红杨克远主编，《单片机应用基础教程》，大庆石油学院秦皇岛
王幸之等主编,《单片机原理与接口技术》,北京航天航空大学出版社,2004
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