2022年田源单片机电子闹钟方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用空军工程高校 本科毕业论文 设计）题目数据采集系统中的海量储备院 has been paid great attention to ever since it came out in 1970s of 20th Century, and has gained an extensive applicable field and fast development. Among all kinds of SCCs, 51 SCC is the most typical and representative one. This

2、 design, adopting AT89S51 chip as the core part with some necessary peripheral circuits, is a simple electronic clock which uses 5V DC as the power supply. In hardware aspect, besides the CPU, six seven-segment LED digi-tubes are used for display, which work in a dynamically scanning display mode an

3、d driven by 74SL14 chip. The LEDs can accurately indicate hour and minute and two buttons can be used to adjust the time. While in the software aspect, the programming language is assembly language. The whole electronic clock system has functions of time display, adjustment, bell-setting and reset,

4、etc. Choose the smallest SCM system applications,add Comparison procedures, time to adjust procedures and faint buzzing procedures, Through relatively faint buzzing trigger procedures to achieve alarm clock function, Completed the design needs of the software environment. Keil introduced and the use

5、 of SCM software simulation debugging, testing the feasibility. Keywords:technology of the one-chip computer , AT89S51 , the liquid crystal is driven,Electronic alarm clock名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用目 录第 1 章 绪 论 11.1 单片机简介 1 1.2 电子闹钟的重要意义 1 1.3 本文的主要工作 2 第

6、2 章 AT89S51单片机的硬件系统 32.1 AT89S51单片机的特性 3 2.2 AT89S51单片机的封装 3 2.3 储备空间 3 2.3.1 程序储备空间 4 2.3.2 数据储备空间 5 2.4 单片机最小应用系统电路 8 2.4.1 供电电路 8 2.4.2 程序储备器挑选电路 8 2.4.3 时钟电路 9 2.4.4 复位电路 9第 3 章电子闹钟的硬件设计113.1 系统要求 11 3.2 系统组成 11 3.3 系统设计 11 3.3.1 掌握器 11 3.3.2 计数器 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 30 页精选学习资料 - - - -

7、 - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用 3.3.3 寄存器 12 3.3.4 分频器 12 3.3.5 显示电路 12 3.3.6 输入电路 13 3.3.7 计时器 13 3.3.8 振荡器 13 3.3.9 整体系统 14 3.4 硬件挑选 14第 4 章 电子闹钟的软件设计 164.1 子程序及其功能简介 16 4.2 程序设计 16 4.3 调试软件及其环境 17 4.3.1 Keil 单片机模拟仿真调试软件的安装和启动 18 4.3.2 工程的建立 20 4.3.3 源文件的输入 22结 论 24参考文献 25名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 30 页

8、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用第 1 章 绪 论1.1 单片机简介单片机的全称是单片微型运算机Single Chip Microcomputer）；为了使用便利,它把组成运算机的主要功能部件：中心处理器 CPU）、数据储备器 RAM ）、程序储备器 ROM、EPROM、E 2PROM 或 FLASH ）、定时 /计数器和各种输入 /输出接口电路等都集成在一块半导体芯片上,构成了一个完整的运算机系统；与通用的运算机不同,单片机的指令功能是依据工业掌握的要求设计,因此它又被称为微掌握器Microcontroller ）；MCS51 系列 1 单片机是美

9、国 Intel 公司于 1980 年推出的一种 8 位单片机系列；该系列的基本型产品是 8051、8031 和 8751；这 3 种产品之间的区分只是在片内程序存储器方面； 8051 的片内程序储备器 指令集和芯片引脚与Intel 公司的 8051 兼容；2 4KB 片内在系统可编程 Flash程序储备器；3时钟频率为 033MHz；4128字节片内随机读写储备器 32个可编程输入 /输出引脚；62个 16 位定时 /计数器；7 6 个中断源, 2 级优先级；8全双工串行通信接口；9监视定时器；10 2个数据指针；2.2 AT89S51 单片机的封装AT89S51单片机 2 具有多种封装形式,

10、包括 PDIP40、PDIP42、PLCC44 和TQFP44；最适合学校试验室使用的是 PDIP40封装形式,它的形状如图 2.1 所示；PDIP40 封装形式的单片机芯片可以很便利地使用面包板来组成应用电路；2.3 储备空间AT89S51单片机 3 的程序储备空间和数据储备空间是分别的,每种储备空间的寻址范畴都是 64KB；上述储备空间在物理上可以被映射到4 个区域：片内程序储备器和片外程序储备器,片内数据储备器和片外数据储备器；储备空间的映射图如图 2.2所示；当储备空间映射为外部储备器时,包括程序空间和数据空间,AT89S51单片机P0 口的 8 个引脚,从 P0.0AD0）到 P0.

11、7AD7）引脚从 39 到 32）,以时分方式被用作数据总线和地址总线的低8 位； P2 口的 8 个引脚,从 P2.0A8）到 P2.7A15）引脚从 21 到 28）,被用作地址总线的高 8 位；由于对外部程序储备器和外部数据存储器的拜访都是通过 P0 口和 P2口实现,为了区分它们,外部程序储备器由引脚引脚 29）的输出信号掌握；外部数据储备器的写或读操作分别由引脚名师归纳总结 P3.6,引脚 16）和引脚 P3.7,引脚 17）输出信号掌握；第 8 页,共 30 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用P1.0140VCC

12、P1.12AT89S5139P0.0 AD0P1.2338P0.1 AD1P1.3437P0.2 AD2P1.4536P0.3 AD3MOSI P1.5635P0.4 AD4MISO P1.67 34P0.5 AD5SCK P1.78 33P0.6 AD6RST9 32P0.7 AD7RXD P3.01031EA/VPPTXD P3.11130ALE/PROGINT0 P3.21229PSENINT1 P3.31328P2.7 A15T0 P3.41427P2.6 A14T1 P3.51526P2.5 A13WR P3.61625P2.4 A12RD P3.71724P2.3 A11XTAL2

13、1823P2.2 A10XTAL11922P2.2 A9GND2021P2.0 A8图 2.1 AT89S51 单片机 PDIP40 封装形状图程序储备空间 数据储备空间FFFFH FFFFH外部程序储备空间1000H0FFFHEA=0FFH特别功能0000H外部数据储备空间EA=180H寄存器7FH内部数据内部程序0000H外部程序00H储备空间储备空间储备空间图 2.2 AT89S51 单片机的储备器映射图2.3.1 程序储备空间程序储备空间可以被映射为内部程序储备器或者外部程序储备器 4 ；AT89S51单片机内部具有的 4KB 程序储备器被映射到程序储备空间的0000H0FFFH 区间

14、,如图 2.2 所示；这部分程序储备空间也可以被映射为外部程序储备器,它具体被映射为哪一种程序储备器取决于引脚引脚 31）所接的电平；当引脚为高电平,内部程序储备器被映射到这部分程序储备空间；当引脚为低电平,外部程序储备器被名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用映射到这部分程序储备空间；高于 储器；0FFFH 的程序储备空间只能被映射为外部程序存目前 Atmel 公司生产的 8051兼容芯片具有多种容量的内部程序储备器的型号,例如 AT89S52单片机具有 8KB 内部程序储备器； T89C5

15、1RD2 单片机具有 64KB 内部 程序储备器；鉴于通常可以采纳具有足够内部程序储备器容量的单片机芯片,用户在 使用中不需要再扩展外部程序储备器,这样在单片机应用电路中引脚 引脚 31）可以总是接高电平；2.3.2 数据储备空间如图 2.3 所示,数据储备空间5 也可以被映射为内部数据储备器和外部数据储备器；进入不同的数据储备器是通过不同的指令来实现的,这点与程序储备器不一样；AT89S51的内部数据储备器有256 字节,它们被分为两部分：高128 字节和低128 字节；低 128 字节的内部数据储备器是真正的RAM 区,可以被用来写入或读出数据；这一部分储备容量不是很大,但有很大的作用；它

16、可以进一步被分为 3 部分,如图 2.3 所示；通过程序状态11 30H7FH通用数据储备器字 PSW 中的位 RS1和 RS02FH位寻址空间进行挑选20H1FH18H17H4组工作寄存器1010H0FH0108H0007H00H图 2.3 内部数据储备器在内部数据储备器低 128 字节中,地址从 00H1FH 的最低 32 个字节组成 4组工作寄存器,每组有 8 个工作寄存器；每组中的 8 个工作寄存器都被命名为从 R0 到R7；在一个具体时刻, CPU 只能使用其中的一组工作寄存器；当前正在使用的工作寄存器组由位于高 128 字节的程序状态字寄存器 PSW）中第 3 位RS0）和第 4

17、位RS1）的数据打算；程序状态字寄存器中的数据可以通过编程来转变,这种功能为爱护工作寄存器的内容供应了很大的便利 6 ；假如用户程序中不需要全部使用 4 组工作寄存器,那么剩下的工作寄存器所对应的内部数据储备器也可以作为通用数据储备名师归纳总结 器使用；工作寄存器在内部数据储备器中的地址映射如表2.1 所示；第 10 页,共 30 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用表 2.1 工作寄存器地址映射表0组 RS1=0, RS01组RS1=0, RS02组 RS1=1, RS03组 RS1=1,RS0=0）=1）=0）=1）地寄地

18、寄地寄地寄址存址存址存址存器器器器00H R0 08H R0 10H R0 18H R0 01H R1 09H R1 11H R1 19H R1 02H R2 0AH R2 12H R2 1AH R2 03H R3 0BH R3 13H R3 1BH R3 04H R4 0CH R4 14H R4 1CH R4 05H R5 0DH R5 15H R5 1DH R5 06H R6 0EH R6 16H R6 1EH R6 07H R7 0FH R7 17H R7 1FH R7 表 2.2 字节地址与位地址的关系位 地 址字节地址D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 2FH 7F 7E

19、 7D 7C 7B 7A 79 78 2EH 77 76 75 74 73 72 71 70 2DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2CH 67 66 65 64 63 62 61 60 2BH 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2AH 57 56 55 54 53 52 51 50 29H 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28H 47 46 45 44 43 42 41 40 27H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 26H 37 36 35 34 33 32 31 30 25H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 2

20、4H 27 26 25 24 23 22 21 20 23H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 22H 17 16 15 14 13 12 11 10 21H 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 20H 07 06 05 04 03 02 01 00 在工作寄存器区上面,内部数据储备器的地址从20H2FH 的 16 个字节范畴内,既可以通过字节寻址的方式进入,也可以通过位寻址的方式进入,位地址范畴从 00H 到 7FH；字节地址与位地址的对应关系如表 2.2 所示；内部数据储备器地址从30H7FH 部分仅可以用作通用数据储备器；名师归纳总结 内部数据储备器的高128

21、字节被称为特别功能寄存器SFR）区；特别功能寄存第 11 页,共 30 页器被用作 CPU 和在片外围器件之间的接口,它们之间的联系方框图如图2.4 所示；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用程序储备器并行和串行接口MCS51 核特别功能定时 /计数器寄存器中断治理监视定时器等其他外围器件图 2.4 特别功能寄存器 SFR）工作框图表 2.3 AT89S51单片机特别功能储备器地址映射表F8H FFH F0H B F7H E8H EFH E0H ACC E7H D8H DFH D0H PSW D7H C8H CFH C0H C7

22、H B8H IP BFH B0H P3 B7H A8H IE AFH A0H P2 AUXR1 WDERST A7H 98H SCON SBUF 9FH 90H P1 97H 88H TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1 AUXR 8FH 80H P0 SP DP0L DP0H DP1L DP1H PCON 87H CPU 通过向相应的特别功能储备器写入数据实现掌握对应的在片外围器件的工作,从相应的特别功能储备器读出数据实现读取对应的在片外围器件 7 的工作结果；在 AT89S51 单片机中,包括前面提到的程序状态字寄存器PSW）的特别功能存储器共有 26 个,它们离散地分布在

23、80HFFH 的内部数据储备器地址空间范畴内,如表 2.3 所示；在表 2.3 中,对于没有定义的储备单元用户不能使用；假如向这些储备单元写入 数据将产生不确定的成效,从它们读取数据将得到一个随机数；名师归纳总结 对于字节地址低位为8H 或者 FH 的特别功能储备器,既可以进行字节操作,也第 12 页,共 30 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用可以进行位操作；例如前面提到的用来确定当前工作寄存器组的程序状态字寄存器PSW）,它的地址为 D0H,因此对它可以进行字节操作,也可以进行位操作；采纳位操作可以直接掌握程序状态字寄存

24、器中的第3 位RS0）或第 4 位RS1）数据而不影响其他位的数据；低位地址不为 8H 或 FH 的特别功能储备器只可以进行字节操作,当需要修改这些特别功能储备器中的某些位时,对其他的位应留意爱护；片外数据储备空间 8 可以被映射为数据储备器、扩展的输入 /输出接口、模拟 /数字转换器和数字 /模拟转换器等；这些外围器件统一编址；全部外围器件的地址都占用数据储备空间的地址资源,因此 拜访外部数据储备器相同的指令；CPU 与片外外围器件进行数据交换时可以使用与 CPU 通过向相应的外部数据储备器地址单元写入数据实现掌握对应的片外外围器件的工作,从相应的外部数据储备器地址单元读出数据实现读取对应的

25、片外外围器件的工作结果；2.4 单片机最小应用系统电路单片机的最小应用系统电路指的是它可以正常工作的最简洁电路组成；AT89S51单片机的最小应用系统电路如图 2.5 所示,该系统中包含 4 个电路部分；2.4.1 供电电路引脚 VCC引脚 40）接 +5V 电源,引脚 GND引脚 20）接地线；为提高电路的抗干扰才能,一个0.1 F器件标注为 104）的瓷片电容和一个10 F的电解电容通常被接在引脚 VCC 和接地线之间；2.4.2 程序储备器挑选电路如前所述, Atmel 公司生产的 8051 兼容芯片具有多种容量的内部程序储备器的型号,因此在使用中不需要再扩展外部程序储备器,这样在单片机

26、应用电路中引脚引脚 31）可以总是接高电平；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用+5VC4 +10 FC5C1+40C C V390 P0.0AD381 P0.1AD372 P0.2AD363 P0.3AD354 P0.4AD345 P0.5AD336 P0.6AD327 P0.7AD313029PSEN2815 P2.7A2714 P2.6A2613 P2.5A2512 P2.4A242310 P2.2A229 P2.1A21C3/VPP EALE/PROG A11 P2.3A8 P2.

27、0A0.11P1.02P1.13P1.24P1.35P1.46OSI P1.5M7 ISO P1.6M8P1.7SCK9RSTP3.0RXD P3.1TXD12T0 P3.2IN13T1 P3.3IN14P3.4T015P3.5T116RP3.7RDL2 TA X19L1 TA XD GN10FP3.6W1011171820R1 10 k C2CRY12MHz30pF30pF图 2.5 AT89S51 单片机最小应用系统电路2.4.3 时钟电路AT89S51芯片的时钟频率可以在033MHz 范畴；单片机内部有一个可以构成振荡器的放大电路；在这个放大电路的对外引脚 XTAL2 引脚 18）和 X

28、TAL1 引脚19）接上晶体和电容就可以构成单片机的时钟电路；图2.5 所示的时钟电路由晶体CRY 和电容 C2 与 C3 组成；单片机的时钟频率取决于晶体 CRY 的频率,假如采纳面包板来组装单片机应用电路,晶体CRY 的举荐值为 12MHz 以下,电容 C2 与 C3 的取值范畴为 30pF50pF；时钟电路采纳晶体的目的是提高时钟频率的稳固性；2.4.4 复位电路对于 AT89S51芯片,假如引脚RST 能随便设定走时起始时间；2能设定闹铃时间；3 能指示秒节奏,即秒指示；4 12小时 /24 小时两种制式可选；5 采纳交直流供电电源；7 具有走时误差修正才能；7 具有温度显示的功能；8

29、 停电时单片机由电池供电,计时不会停止；3.2 系统组成该数字闹钟包括以下几个组成部分：1 显示屏：由 6个七段数码管组成,用于显示当前时间 时分秒 或设置的闹钟时间； 2 KEY 键：用于输入新的时间或新的闹钟时间时,对每位输入数字的确认；3 TIME 时间键：用于确定新的时间设置； 4闹钟键：用于确定新的闹钟时间设置,或显示已设置的闹钟时间；5 扬声器：在当前时钟时间与闹钟时间相同时,发出蜂鸣声；3.3 系统设计3.3.1 掌握器掌握器是电子闹钟设计的核心部分,按设计要求产生相应的掌握规律,以掌握其他各部分的工作；由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作掌握器组成,它是发布命

30、令的“ 决策机构” ,即完成和谐和指挥整个运算机系统的操作；掌握器主要功能如下：从内存中取出一条指令,并指出下一条指令在内存中位置对指令进行译码或测试,并产生相应的操作掌握信号,以便启动规定的动作；指挥并掌握 CPU、内存和输入 /输出设备之间数据流淌的方向；名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 30 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用3.3.2 计数器计数器 ALARM-COUNTER实际上是一个异步复位、异步置位的累加器；在中央处理器 CPU 中,累加器 ACCUMULATOR 是一种暂存器,用来储存运算所产生的中间结果；没有像累加器这样的暂存器,那么在每次运算加法,乘法,移位等等 后就必需要把结果写回到内存,或许然后再读回来；然而存取主内存的速度是比 从数学规律单元 ALU 到有直接路径的累加器存取更慢；计数器的作用是：通常情况下进行时钟累加计数,必要时可以置入新的时钟值,然后从该值开头新的计数；3.3.3 寄存器寄存器 ALARM-REG用于储存用户设置的闹钟时间,是一个异步复位寄存器；寄存器是中心处理器内的组成部份,是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和位址；在中心处理器的掌握部件中,包含的寄存器有指令寄存器 IR和程序计