数字时钟单片机.docx

1、数字时钟单片机目录第一章 数字电子时钟 21.1 数字电子时钟简介 21.2 电子时钟的基本特点 21.3 电子时钟的原理 2第二章 单片机相关理论 42.1 单片机简介 42.2 单片机的发展 42.2.1 4位单片机 42.2.2 8位单片机 42.2.3 16位单片机 52.2.4 32位单片机 52.2.5 64位单片机 52.3 单片机的特点 52.4 89c51单片机介绍 6第三章 控制电路硬件设计 93.1 单片机型号的选择 93.2 数码管显示工作原理 93.3硬件电路原理图 10第四章 控制系统的软件设计 114.1程序流程图 114.2程序设计 11第五章 课程设计总结 1

2、9第一章 数字电子时钟1.1 数字电子时钟简介1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来。现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能，是人民日常生活补课缺少的工具。1.2 电子时钟的基本特点现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器

3、代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。1.3 电子时钟的原理该电子时钟由89C51，74ls164，八段数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟。而电路中控制键却拥有不同的功能，设置按键K1可实现12/24小时切换；12小时工作时应设置明显的上下午指示，同时可增加闹钟功能和设定功能。使用四个按键来实现上述功能设置，可以设定现在的时间及显示并设定闹铃设置时间。其中，操作键K1K4功能如下：K1:设置现在的时间；K2:显示闹铃设置时间；K3:设置闹铃时

4、间；K4:运行；当处于现在时间或闹铃时间设置功能下，K1K4功能如下：K1:调整时；K2:调整分；K3:调整秒；K4：设置完成。第二章 单片机相关理论2.1 单片机简介单片机全称为单片机微型计算机（Single Chip Microsoftcomputer)。从应用领域来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器。单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。2.2 单片机的发展2.2.1 4位单片机1975年，美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1000；此后，各个计算机公司竞相推出四位单片机。日本松下公司

5、的MN1400系列，美国洛克威尔公司的PPS/1系列等。四位单片机的主要应用领域有：PC机的输入装置，电池充电器，运动器材，带液晶显示的音/视频产品控制器，一般家用电器的控制及遥控器，电子玩具，钟表，计算器，多功能电话等。2.2.2 8位单片机1972年，美国Intel公司首先推出8位微处理器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列单片机。在这以后，8位单片机纷纷面市。例如，莫斯特克和仙童公司合作生产的3870系列，摩托罗拉公司生产的6801系列等。随着集成电路工艺水平的提高，一些高性能的8位单片机相继问世。例如，1978年摩托罗拉公司的MC6801系列及齐洛格公司的Z8系列，19

6、79年NEC公司的UPD78XX系列。这类单片机的寻址能力达64KB，片内ROM容量达4-8KB，片内除带有并行IO口外，还有串行IO口，甚至还有AD转化器功能。8位单片机由于功能强，被广泛用于自动化装置、智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、家用电器等各个领域。2.2.3 16位单片机1983年以后，集成电路的集成度可达几十万只管/片，各系列16位单片机纷纷面市。这一阶段的代表产品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel推出了80C96，美国国家半导体公司推出的HPC16040，NEC公司推出的783XX系列等。16位单片机主要用于工业控制，智能仪器仪表，便携

7、式设备等场合。2.2.4 32位单片机随着高新技术只智能机器人，光盘驱动器，激光打印机，图像与数据实时处理，复杂实时控制，网络服务器等领域的应用与发展，20世纪80年代末推出了32位单片机，如Motorlora公司的MC683XX系列，Intel的80960系列，以及近年来流行的ARM系列单片机。32位单片机是单片机的发展趋势，随着技术的发展及开发成本和产品价格的下降，将会与8位单片机并驾齐驱。2.2.5 64位单片机近年来，64位单片机在引擎控制，智能机器人，磁盘控制，语音图像通信，算法密集的实时控制场合已有应用，如英国Inmos公司的Transputer T800是高性能的64位单片机。2

8、.3 单片机的特点1 . 单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。ROM称为程序存储器，只存放程序，固定常数，及数据表格。RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。 2 . 采用面向控制的指令系统。为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力。 3. 单片机的I/O口通常是多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。4. 单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时，均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应

9、用系统设计带来了很大的方便。 2.4 89c51单片机介绍 VCC：电源。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程 序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作 输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FL

10、ASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻 拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存 储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器 的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 图2.1 89C51单片机 P3口：P3口管脚是8个

11、带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：

12、复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器 时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的

13、选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时， /EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。第三章 控制电路硬件设计3.1 单片机型号的选择通过对多种单片机性能的分析，最终认为89C51是最理想的电子时钟开发芯片。89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS

14、8位微处理器，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，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，而且它与MCS-51兼容，且具有4K字节可编程闪烁存储器和1000写/擦循环，数据保留时间为10年等特点，是最好的选择。3.2 数码管显示工作原理数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起，即为公共商。阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为

15、二极管的负极，又称为负极。通常的数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小数点位段。而多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端也会连接在一起。即，所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8 位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效

16、的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。3.3硬件电路原理图第四章 控制系统的软件设计4.1程序流程图4.2程序设计ORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP T00KORG 0030HMAIN:MOV SP,#60HSTRT:MOV P1,#0FFH MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV 32H,#0 MOV 33H,#0 MOV 35H,#0 MOV 3AH,#0 ;秒定时 MOV 3BH,#0 ;分定时 MOV 3CH,#0 ;秒起始值 MOV 3DH,#0 ;分起始值 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH M

17、OV TL0,#0B0H MOV 20H,#10 ;中断次数 MOV 44H,#0 ;交替显示标志 CLR F0 ;闪烁标志 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA MOV 41H,3CH ;41H 是秒 MOV 42H,3DH ;42H 是分 MOV R0,#3CH ACALL BCDF ;bcd码分解，把3ch,3dh分解送显示缓冲区 ACALL DISP NOPHH:ACALL KSMAO ;查按键 JZ HH ACALL T10MS ACALL KSMAO JZ HH AJMP KEY;用34H存闪烁的数;用35H记录功能号 ;用36H记录闪烁单元 ;用37H记录闪烁起始单

18、元 ;用38H记录设定内容KSMAO: MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH RETBCDF:MOV A,R0 ANL A,#0FH MOV 33H,A MOV A,R0 SWAP A ANL A,#0FH MOV 32H,A INC R0 MOV A,R0 ANL A,#0FH MOV 31H,A MOV A,R0 SWAP A ANL A,#0FH MOV 30H,A RETBCDF1:MOV A,R0 ANL A,#0FH MOV 33H,A MOV A,R0 SWAP A ANL A,#0FH MOV 32H,A RETHBCD:MOV A,32H ;回存设定值 SWAP

19、 A ORL A,33H MOV R0,A RETKEY:MOV A,P1 ;KEY JB ACC.0,HH ;第一次按键必须是功能键 SETB F0 INC 35HKE10:MOV A,35H DEC A RL A MOV DPTR,#K20 JMP A+DPTR ;功能散转 NOPK20:AJMP K111 ;起始秒设定 AJMP K112 ;起始分设定 AJMP K113 ;定时秒设定 AJMP K114 ;定时分设定 AJMP K114 ;功能结束NOP;K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12K12:AC

20、ALL KSMAO ;K12 功能键按下后，再判其他键 JZ K12 NOP ACALL T10MS ACALL KSMAO JZ K12 NOP MOV A,P1 JB ACC.0,KES1K15:MOV R1,36H ;功能键，保存最后一位闪的内容 MOV A,34H MOV R1,A ;保存设定值 MOV R0,38H ACALL HBCD ;合并bcd码 INC 35H MOV A,35H CJNE A,#05H,KE10 MOV 35H,#0 CLR F0 MOV 41H,3CH MOV 42H,3DH MOV R0,#41H ;设定完成 ACALL BCDF ACALL DISPK

21、S11:ACALL KSMAO JNZ KS11 LJMP HHKES1:JB ACC.1,KES2 MOV R1,36H ;*移位键 MOV A,34H MOV R1,A ;恢复现场 INC 36H ;移位闪烁 MOV A,36H CJNE A,#34H,K62 MOV 36H,37H ;恢复闪烁起始单元K62:MOV R1,36H MOV 34H,R1K63:LCALL KSMAO ;判松键 JNZ K63 AJMP K12KES2:JB ACC.2,KES3 INC 34H ;-加1键 MOV A,36H CJNE A,#32H,KS21 MOV A,34H ;31H不大于5 CJNE

22、A,#6,KS22 MOV 34H,#0 SJMP KS22KS21:MOV A,34H CJNE A,#10,KS22 MOV 34H,#0KS22:ACALL KSMAO JNZ KS22 AJMP K12KES3:JB ACC.3,KES4 DEC 34H ;+减1键 MOV A,34H CJNE A,#0FFH,KS31 MOV A,36H CJNE A,#32H,KS32 MOV 34H,#5 SJMP KS31KS32:MOV 34H,#9KS31:ACALL KSMAO JNZ KS31KES4:AJMP K12;K111:MOV 30H,35H ;起始分设定 MOV 31H,#

23、10H MOV 38H,#3DH MOV R0,#3DH ACALL BCDF1 MOV 36H,#32H MOV 37H,#32H MOV 34H,32HKZ11:ACALL KSMAO JNZ KZ11 AJMP K12K112:MOV 30H,35H ;起始秒设定 MOV 31H,#10H MOV 38H,#3CH MOV R0,#3CH ACALL BCDF1 MOV 36H,#32H MOV 37H,#32H MOV 34H,32HKZ21:ACALL KSMAO JNZ KZ21 AJMP K12K113:MOV 30H,35H ;定时分设定 MOV 31H,#10H MOV 38

24、H,#3BH MOV R0,#3BH ACALL BCDF1 MOV 36H,#32H MOV 37H,#32H MOV 34H,32HKZ31:ACALL KSMAO JNZ KZ31 AJMP K12K114:MOV 30H,35H ;定时秒设定 MOV 31H,#10H MOV 38H,#3AH MOV R0,#3AH ACALL BCDF1 MOV 36H,#32H MOV 37H,#32H MOV 34H,32HKZ41:ACALL KSMAO JNZ KZ41 AJMP K12T00K:PUSH ACC ;# PUSH PSW PUSH 00H PUSH 01H MOV TH0,#

25、3CH ;定时中断 MOV TL0,#0B0H DJNZ 20H,RETUN MOV 20H,#10 JB F0,SANS ;F0=1闪烁 MOV A,41H ADD A,#1 DA A MOV 41H,A CJNE A,#60H,T01 MOV 41H,#0 MOV A,42H ADD A,#1 DA A MOV 42H,A CJNE A,#60H,T01 MOV 42H,#0T01:MOV R0,#41H ACALL BCDF ACALL DISP MOV A,41H ;41H,42H和3AH,3BH的内容进行比较 CJNE A,3AH,T02 MOV A,42H CJNE A,3BH,T

26、02 MOV 41H,3CH MOV 42H,3DHT02:SJMP RETUNSANS:MOV A,44H CPL A MOV 44H,A JZ SAN1 MOV R0,36H MOV R0,#10 SJMP SAN2SAN1:MOV R0,36H MOV R0,34HSAN2:ACALL DISPRETUN:POP 01H POP 00H POP PSW POP ACC RETIT10MS:MOV R2,#2 ;10MSSS2:MOV R3,#200SS1:NOP NOP NOP DJNZ R3,SS1 DJNZ R2,SS2 RETDISP:MOV SCON,#00H MOV R0,#3

27、3H MOV R2,#4DISP2:MOV A,R0 MOV DPTR,#DDB1 MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,ADISP1:JNB TI,DISP1 CLR TI DEC R0 DJNZ R2,DISP2 RETDDB1: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH; DB 7DH,07H,6FH,6FH,77H,7CH; DB 39H,5EH,79H,71H,73H,3EH; DB 31H,6EH,1CH,23H,40H,03H; DB 18H,00第五章 课程设计总结在郭有环老师耐心的指导下，我顺利完成了这次单片机课程设计课题中的电子时钟设计，通过这次的设计使

28、我认识到本人对单片机方面的知识知道的太少，对于书本上的很多知识还不能灵活运用，尤其是对程序设计语句的理解和运用，不能够充分理解每个语句的具体含义，导致编程的程序过于复杂，使得需要的存储空间增大。损耗了过多的内存资源。本次的设计使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的电子时钟设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使

29、我对团队精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。最后，感谢郭有环老师对我的细心的指导，正是由于郭老师的细心的辅导和提供给我们的参考资料，使得我的课程设计能够顺利的完成，同时在课程设计过程中，我们巩固和学习了我们的单片机知识。相信这对我以后的课程设计和毕业设计将会有很大的帮助！附录参考文献1 温诗铸. 我国摩擦学的研究现状与发展J.机械工程学报, 2004,40(11):1-62 G. Ryk, Y. K., ligerman, I. Etsion. Experimental investigation of laser surface texturing for reciprocating automotive components. Tri. Trans. 2002 ,45(4): 444-449.3 刘国庆,杨庆东.ANSYS工程应用教程M.北京:中国铁道出版社, 2003.4 刘祖斌. 仿生非光滑耐磨轧辊模型耐磨性试验及磨损过程有限元模拟D.长春:吉林大学硕士学位论文, 2003.5 谢自美电子线路设计实验测试M武汉：华中理工大学出版社，1992.6 何立民单片机应用系统设计M北京：北京航空航天大学出版社，1993.7 楼然笛单片机开发M北京：人民邮电出版社，1994.