2022年51单片机数字钟 .pdf

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1、I 目录1 设计任务与要求 . . I 2 设计方案 . 1 3 硬件设计 . 2 3.1 AT89C51 单片机简介 2 3.2 单片机型号的选择 . . 6 3.3 数码管显示工作原理. 6 4 软件设计 . 7 4.1 主程序模块介绍. 7 4.2 主程序 . 7 5 仿真调试 . 错误！未定义书签。5.1 KEIL仿真结果 . 错误！未定义书签。5.2 仿真结果分析. 136 小结 . 错误！未定义书签。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页

2、，共 14 页 - - - - - - - - - 2 1 设计任务与要求1. 设计一个基于单片机的电子时钟，并且能够实现时分秒的现实和调节。2. 设计出硬件电路。3. 设计出软件编程方法，并写出源代码。4. 用 PROTEUS进行仿真。5用汇方式实现目的。7系统的各各功能模块要编语言编实现程序设计。6利用查表，中断等清楚，有序。8程序运行时有友好的用户界面。2 设计方案本设计主要设计了一个基于AT89C51单片机的电子时钟。 并在数码管上显示相应的时间。并通过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转换。应用 Proteus 的 ISIS 软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真。该

3、方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。该设计的硬件部分主要包括89C51多功能接口芯片用于开发电子时钟芯片、LED七段数码显示器用于显示时间、8031 集成定时器用于定时、 0.125W 、8 欧姆的扬声器用于定时发声。 软件部分包括主程序、 定时计数中断程序、 时间调整程序、延时程序四大模块。 通过中断程序进行定时器计数，时间调整程序是当键按下时间小于 1 秒，关闭显示（省电）进入调节时间状态，延时程序用于时间的延迟。先设计个秒钟程序，在秒钟程序中先不设计按钮，直接通电运行，使用40H存放计数值，从0059，一直循环，把40H中的数值拆分成个位和十位，分别存在 30H与 31H中，要求动态

4、扫描时，使用21H当标志位，用指令JB控制显示个位与十位，程序中使用中间寄存器R0 与 R1 用于存放拆分后的字型，再传到30H与 31H中去，再设计时钟程序。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 14 页 - - - - - - - - - 3 3 硬件设计3.1 AT89C51 单片机简介AT89C51 单片机是一种低功耗，高性能的片内含有4KB可编程 / 擦除只读存储器（ FPEROMFlash Programmable and Eras

5、able Read Only Memory）的 8位 COMS 微控制器，使用高密度，非易失存储技术制造，并且与AT89C51引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FPEROM 允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对存储器重复编程。3.1.1 单片机的构成AT89C51 单片机是在一块芯片中集成了CPU 、RAM 、ROM 、定时器/ 计数器和多种功能的 I/O 线等一台计算机所需要的基本功能部件，AT89C51单片机单片机内包含下列几个部件：（1） 一个 8 位 CPU ；（2）一个片内振荡器及时钟电路；（3）4K字节 ROM 程序存储器；（4）128字节 RAM 数据存储器；（5）两个 16

6、 位定时器 / 计数器；（6）可寻址 64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路；（7）32 条可编程的 I/O 线（四个 8 位并行 I/O 端口） ；（8）一个可编程全双工串行口；（9）具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。其内部机构框图如图3.1 所示：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - - 4 图 3.1 MCS-51 单片机内部机构框图3.1.2 AT89C51 单片机性能及

7、特点（1）与 MCS-51微控制器产品系列兼容。（2）片内有 4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器（Flash Memory） 。（3）存储器可循环写入 / 擦除 1000 次。（4）存储数据保存时间为10 年。（5）工作电压范围： Vcc可为 2.7V6V。（6）全静态工作：可从0HZ到 16MHZ 。（7）程序存储器具有 3 级加密保护。（8）1288 位内部 RAM 。（9）32条可编程 I/O 线。（10）两个 16 位定时器 / 计数器。（11）中断结构具有 5 个中断源和 2 个优先级。（12）可编程全双工串行通道。（13）空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。3.1.3 振荡

8、器特性XTAL1和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - - 5 3.1.4 AT89C51 单片机的引脚说明AT89C51 是一种带 4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能CMOS8 位微处理器，俗称单片

9、机。 AT89C2051是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100 次。 该器件采用 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 AT89C51是一种高效微控制器。图 3.3 AT89C51 单片机引脚图AT89C51 单片机的内部硬件结构中除了程序存储器由FPEROM取代了 87C51单片机的 EPROM 外，其余部分完全相同，其管脚说明如下：（1）VCC ：供电电压（2）GND ：接地（3）时钟电路 XTAL1

10、（19脚）芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输入端。 XTAL2 （18脚）芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输出端。（4）控制信号名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 14 页 - - - - - - - - - 6 RST （9 脚）复位信号：时钟电路工作后，在此引脚上将出现两个机器周期的高电平，芯片内部进行初始复位，P0口P3口输出高电平，将初值07H写入堆栈指针。ALE （30 脚）地址锁存信号：当访问外部存储器时，P0口输出的低 8

11、位地址由 ALE输出的控制信号锁存到片外地址锁存器，P0口输出地址低 8 位后，又能与片外存储器之间传送信息。另外，ALE可驱动 4 个 TTL门。PSEN（29 脚）片外程序存储器读选通：PSEN低电平有效，PSEN作为程序存储器的读信号，输出负脉冲，将相应的存储单元的指令读出并送到P0口，PSEN可驱动 8 个 TTL门。EA/Vpp(30 脚）：当EA为高电平且 PC值小于 0FFFH时，CPU 执行内部程序存储器程序；当EA为低电平时， CPU 仅执行外部程序存储器程序。（5）I/O 接口P0口（P0.0P0.7，3932脚）三态双向口： P0口结构包括一个输出锁存器、两个三态缓冲器、

12、一个输出驱动电路和一个输出控制端。P1口（P1.0P1.7，18 脚）准双向口： P1口做通用 I/O 接口使用， P1口的每一位口线能独立地作用于输入线，P1口可驱动 4 个 TTL门。P2口（P2.0P2.7，2128 脚）通用 I/O 接口：它做通用 I/O 接口使用时，是一个准双向口， 此时转换开关 MUX 倒向左边， 输出极与锁存器相连， 引脚可作为用户 I/O 口线使用，输入 / 输出操作与 P1口完全相同， P2口做地址总线使用。P3口（P3.0P3.7，1017脚）双功能口： P3口做通用 I/O 接口使用，输出功能控制线为高电平， 与非门的输出取决于锁存器的状态，此时锁存器

13、Q端的状态与其引脚状态是一致的。P3口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口使用如：P3.0 RXD（串行输入口）；名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 14 页 - - - - - - - - - 7 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）

14、 ；P3.7 /RD （外部数据存储器读选通） ；3.2 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 CMOS8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。3.3 数码

15、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。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - -

16、- - - - - - - - - 第 7 页，共 14 页 - - - - - - - - - 8 4 程序设计4.1 主程序模块介绍主程序主要完成普通运行时，循环显示时间的24 小时。4.2 主程序#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit P1_7 =P17; sbit P1_6 =P16; typedef struct uchar hour; uchar minute; uchar second; time; time now=0,0,0; uchar code num_tab1=0 x80,0

17、 x40,0 x20,0 x10,0 x08,0 x04; uchar code num_tab2=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90; /名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 14 页 - - - - - - - - - 9 共阳极显示uchar state=0; uchar count=100; uchar flag=0; / 调整时间 / 定时的标志uch

18、ar recount=0; uchar recount1=0; void delay(uint time1) /延时子程序 int i; int k; for(i=0;itime1;i+) for(k=0;k100;k+); void display(time disnum) /显示子程序 int hour_shi,hour_ge,min_shi,min_ge,sec_shi,sec_ge,i; int num6=0,0,0,0,0,0; hour_shi=disnum.hour/10; hour_ge=disnum.hour%10; 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - -

19、 - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 14 页 - - - - - - - - - 10 min_shi=disnum.minute/10; min_ge=disnum.minute%10; sec_shi=disnum.second/10; sec_ge=disnum.second%10; num0=hour_shi; num1=hour_ge; num2=min_shi; num3=min_ge; num4=sec_shi; num5=sec_ge; for(i=0;i6;i+) P2=num_t

20、ab1i; P0=num_tab2numi; delay(1); void display_1(uchar wei,uchar k) /显示子程序 1 uchar wei1,wei2; 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 14 页 - - - - - - - - - 11 wei1=wei/10; wei2=wei%10; P2=num_tab1k; P0=num_tab2wei1; delay(1); P2=num_tab1k+1; P0

21、=num_tab2wei2; delay(1); void interrupt_init(void) EA=0; TMOD=0 x01; TH0=0 xd8; TL0=0 xf0; IT0=1; ET0=1; EX0=1; EA=1; TR0=1; 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 14 页 - - - - - - - - - 12 if(recount!=0) P1_7=P1_7; recount-; else P1_7=0; if(r

22、ecount1!=0) P1_6=P1_6; recount1-; else P1_6=0; else count-; 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 14 页 - - - - - - - - - 13 void main(void) uchar j=0; flag=0; interrupt_init(); /中断初始化P1_6=0; P1_7=0; while(1) switch(state) case 0: display(now)

23、;break; case 1: display_1(now.hour,0);break; case 2: display_1(now.minute,2);break; case 3: display_1(now.second,4);break; 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 14 页 - - - - - - - - - 14 5 仿真调试5.1 KeiL调试（1）在 Windows下运行 Keil Visiion3 软件，进入 Kei

24、l Visiion3 开发环境。（2）在 Keil Visiion3 选择 Project/New Preject，建立一个新的工程项目。5.2 仿真结果分析功能太过单调，只能实现时分秒的显示， 设计比较简单。电路图的设计过于单调，用的器件太少， 实现调节时间的按钮太少， 不能很好的实现时间的调节。在测试过程中，六位数码显示管只显示五位数字，有一位数字不亮， 通过多次的修改程序并在 PROTEUS 软件环境中进行仿真， 最终解决了这个问题， 同时也透露出本人在单片机电路设计和程序设计方面的不足。不过最后的仿真效果非常好， 实现了预期的效果， 能过通过多功能控制键调节时间和是否进入省电模式，是一个比较令人满意的名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页，共 14 页 - - - - - - - - -