2022年课程设计方案单片机电子时钟.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 班级：08 级电气自动化技术3 班姓 名：学 号：指导老师：2022 年 06 月 05 日课程设计 论文）任务书年级专业电子时钟同学姓名学号2022-6.87.2 题目名称设计时间课程名称单片机原理及接口技术课程编号设计地点单 片 机 实 验室一、课程设计 论文）目的通过课程设计,使同学巩固和加深对单片机基本学问的懂得,学会查寻资料、方案设计、方案比较,以及单元电路设计运算等环节,进一步提高同学综合运用所学学问的才能,提高分析解决实际问题的才能；锤炼分析、解决电子电路问题的实际本事,通过此综合训练,为以后毕业设计打下肯定的基础；1 / 34

2、名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二、已知技术参数和条件1）8031 集成定时器 2）LED 七段数码显示器 3）89C51 多功能接口芯片 电阻箱 ,5V 电源 , 电阻如干 ,导线如干 6）KEIL 软件 7）THKSCM-1 型单片机试验系统三、任务和要求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剂；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用汇编语言编实现程序设计；6利用查表,中断等方式实现目的；7系统的各各功能模块要清晰,有序；

3、8程序运行时有友好的用户界面 . 四、参考文献1、李朝青 . 单片机原理及接口技术简明修订版） . 杭州：北京航空航天高校出版社,1998 2、 THKSCM-1型单片机试验系统试验指导书、KEIL 软件, WAVE 软件3、数字掌握与PLC试验室”THKSCM-1型单片机试验系统” ；北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社2004 4 、 李 光 才 . 单 片 机 课 程 设 计实 例 指 导 . 北 京2 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五、进度支配2022 年 6 月 8 日-14 日：收集

4、和课程设计有关的资料,熟识课题任务何要求 2022 年 6 月 15 日-16 日：总体方案设计 2022 年 6 月 17 日-19 日：硬件电路设计 2022 年 6 月 20 日-23 日：软件设计 2022 年 6 月 24 日-25 日：系统调试改进 2022 年 6 月 26 日-28 日：整理书写设计说明书 2022 年 6 月 29 日-7 月 1 日：答辩六、教研室审批看法教研室主任 签字）：年月日七|、主管教案主任看法主管主任 签字）：年月日八、备注指导老师 签字）：同学 签字）：课程设计 论文）评阅表同学姓名学 号系 别 电气工程系专业班级题目名称 电子时钟 课程名称单片

5、机原理与接口技术一、同学自我总结3 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 通过这次单片机课程设计,我感觉到自己学问的严峻不足；很多方面都没能很好的把握,在制作过程中,常常遇到自己不懂得的问题,当然,在同学的帮忙下,我仍是把那些疑难的问题给解决啦；在这次学习中,让我更深刻的明白啦AT89C51 芯片在电气掌握方面的广泛运用和重大作用,所以我们肯定要仔细；扎实；深化的明白；把握好 AT89C51 芯片；同学签名： 2022 年 7 月 2 日二、指导老师评定评分工程平常成果论文答辩综合成果权 重30 40 30

6、单项成果指导老师评语：指导老师 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序储备器,器件采纳 ATMEL 公司的高密度、非易失性储备技术制造,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 位中心处理器和 ISP Flash 储备单元,功能强大的微型运算机的 AT89S51 可为很多嵌入式掌握应用系统供应高性价比的解决方案；AT89S51 具有如下特点： 40 个引脚, 4k Bytes Flash 片内程序储备器, 128 bytes 的随机存取数据储备器 RAM ）, 32 个外部双向输入 /输出 I/O）口, 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断,2

7、 个 16 位可编程定时计数器 ,2个全双工串行通信口,看门狗WDT ）电路,片内时钟振荡器；此外, AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式；闲暇模式下,CPU 暂停工作,而 RAM 定时计数器,串行口,外中断系统可连续工作,掉电模式冻结振荡器而储存RAM 的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位；同时该芯片仍具有 PDIP 、 TQFP 和 PLCC 等三种封装形式,以适应不同产品的需求；本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法,本设计由单片机 AT89S51 芯片和 LED 数码管为核心,辅以必要的电路,构成了一个单片机电子时钟

8、；其次章 关于电子时钟7 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1 电子时钟简介1957 年,Ventura创造了世界上第一个电子表,从而奠定了电子时钟的基 础,电子时钟开头快速进展起来；现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工 具,采纳延时程序产生肯定的时间中断,用于一秒的定义,通过计数方式进行 满六十秒分钟进一,满六特别小时进一,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；2.2 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

9、表都采纳了石英技术,因此走时精度高,稳固性好,使用便利,不 需要常常调试,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,仍可以进行时和分的校对,片选的敏捷性好；2.3 电子时钟的原理该电子时钟由 89C51,BUTTON ,六段数码管等构成,采纳晶振电路作 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,六特别钟为一小时,满二十四小时为一天；而电路中唯独的一 个掌握键却拥有多种不同的功能,按下又松开,可以实现屏蔽数码管显示的功 能,达到省电的目的；直接按下不松

10、开,就可以通过按键实现分钟的累加,每 按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松,就可实现小时的调剂,同样每 按一次小时加一；第三章 关于单片机3.1 单片机简介单片机全称为单片机微型运算机；从应用领域来看,单片机主要用来掌握,所以又称为微掌握器 构成的显示器,用 P0 口作 LED 的段码输出口, P2口作八个 LED 数码管的位控输出线,P1口外接四个按键 A、B、C 构成键盘电路；AT89S51 是一种低功耗,高性能的 CMOS 8 位微型运算机；它带有 8K Flash 可编程和擦除的只读储备器 EPROM ）,该器件采纳 ATMEL 的高密度非易失性储备器技术制造,与工业上标准的 80

11、C51 和 80C52 的指令系统及引脚兼容,片内 Flash 集成在一个芯片上,可用与解决复杂的问题,且成本较低；简易电子钟的功能不复杂,采纳其现有的 I/O 便可完成,所以本设计中采纳此的设计方案；5.详细设计分析利用单片机 AT89S51）制作简易电子时钟,由六个 LED 数码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位；结合本设计试验来说,要求显示的时间为时,分,秒,并且都用两位数码管来实现显示；因此,详细设计程序时,应尽可能多用一些子程序与数据暂寄存器单元；本程序设计中,在主程序之外,可以设置时间值处理子程序,时间值显示前的处理子程12 / 34 名师归纳总结

12、 - - - - - - -第 12 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 序,按键情形扫描子程序,1S 定时中断子程序以及5ms 延时排除按键抖动子程序等多个小型的子程序；另外,可以设置一些数据单元作为数据寄存器；用28H,2AH,2BH 和 2CH 地址单元分别作为显示位数的扫描指针值寄存器,时寄存器,分寄存器和秒寄存器,再用20H 地址单元作为显示寄存器系统框图5.2 模块设计5.2.1 芯片分析5.2.1.1 AT89S51 芯片选用的 AT89S51 与同系列的 AT89C51在功能上有明显的提高,最突出是的可以实现在线的编程；用于实现系统的总的掌握；其主

13、要功能列举如下 ：1、为一般掌握应用的 8 位单片机2、晶片内部具有时钟振荡器 传统最高工作频率可至 33MHz）3、内部程式储备器 ROM）为 4KB 13 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4、内部数据储备器 RAM）为 128B 5、外部程序储备器可扩充至 64KB 6、外部数据储备器可扩充至 64KB 制7、 32 条双向输入输出线,且每条均可以单 独做 I/O 的控8、5 个中断向量源 9、2 组独立的 16 位定时器 10、1 个全双工串行通信端口 11、8751 及 8752 单芯片具有数

14、据保密的功能 12、单芯片供应位规律运算指令 AT89S51各引脚功能介绍：VCC：ATAT89S51 电源正端输入,接 +5V；VSS：电源地端；XTAL1：单芯片系统时钟的反向放大器输入端；XTAL2：系统时钟的反向放大器输出端,一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了,此外可以在两个引脚与地之间加入一 个 20PF 的小电容,可以使系统更稳固,防止噪声干扰而死机；RESET：AT89S51 的重置引脚,高电平动作,当要对晶片重置时,只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间,AT89S51 便能完成系统重置的各项动作,使得内部特

15、殊功能寄存器之内容均被设成已知状态,并且至地址 0000H处开头读入程序代码而执行程序；EA/Vpp：EA为英文 External Access的缩写,表示存取外部程序代码之意,低电平动作,也就是说当此引脚接低电平后,系统会取用外部的程序代码 存于外部EPROM中）来执行程序；因此在8031 及 8032 中,EA引脚必需接低电平,由于其内部无程序储备器空间；假如是使用 8751 内部程序空间时,此引脚要接成高电平；此外,在将程序代码烧录至 入 21V的烧录高压 Vpp）；ALE/PROG：8751 内部 EPROM时,可以利用此引脚来输ALE 是英文 Address Latch Enable

16、 的缩写,表示地址锁存器启用信号；ATAT89S51可以利用这支引脚来触发外部的8 位锁存器 如 74LS373）,将端口0 的地址总线 A0A7）锁进锁存器中,由于 ATAT89S51是以多工的方式送出地址及数据；平常在程序执行时 ALE 引脚的输出频率约是系统工作频率的 1/6 ,因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入；此外在烧录 引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用；PSEN：8751 程序代码时,此此为 Program Store Enable的缩写,其意为程序储存启用,当8051 被设成为读取外部程序代码工作模式时EA=0）,会送出此信号以便取得程序代码,14 / 34 名师归纳总结

17、 - - - - - - -第 14 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 通常这支脚是接到 EPROM的 OE脚； ATAT89S51可以利用 PSEN及 RD引脚分别启 用存在外部的 RAM与 EPROM,使得数据储备器与程序储备器可以合并在一起而共用 64K 的定址范畴；PORT0P0.0P0.7）：端口 0 是一个 8 位宽的开路电极 Open Drain ）双向输出入端口,共有 8 个 位, P0.0 表示位 0,P0.1 表示位 1,依此类推；其他三个 I/O 端口 P1、P2、P3）就不具有此电路组态,而是内部有一提升电路,P0 在当作 I/O 用时可

18、以推动 8 个 LS的 TTL负载；假如当 EA引脚为低电平常 即取用外部程序代码或数据储备器）, P0 就以多工方式供应地址总线A0A7）及数据总线 D0D7）；设计者必需外加一个锁存器将端口 0 送出的地址锁住成为 A0A7,再协作端口 2所送出的 A8A15 合成一组完整的 16 位地址总线,而定位地址到 64K的外部存储器空间；PORT2P2.0P2.7）：端口 2 是具有内部提升电路的双向I/O 端口,每一个引脚可以推动4 个 LS的 TTL 负载,如将端口2 的输出设为高电平常,此端口便能当成输入端口来使用； P2 除了当作一般 I/O 端口使用外,如是在 ATAT89S51扩充外

19、接程序储备器或数据储备器时,也供应地址总线的高字节 I/O 来使用了；PORT1P1.0P1.7）：A8A15,这个时候 P2 便不能当作端口 1 也是具有内部提升电路的双向I/O 端口,其输出缓冲器可以推动4 个LS TTL 负载,同样地,如将端口1 的输出设为高电平,便是由此端口来输入数据；假如是使用8052 或是 8032 的话, P1.0 又当作定时器2 的外部脉冲输入脚,而 P1.1 可以有 T2EX功能,可以做外部中断输入的触发引脚；PORT3P3.0P3.7）：端口 3 也具有内部提升电路的双向I/O 端口,其输出缓冲器可以推动4 个TTL 负载,同时仍多工具有其他的额外特殊功能

20、,包括串行通信、外部中断控制、计时计数掌握及外部数据储备器内容的读取或写入掌握等功能；其引脚安排如下：P3.0：RXD,串行通信输入；P3.1：TXD,串行通信输出；P3.2：INT0,外部中断 0 输入；P3.3：INT1,外部中断 1 输入；P3.4：T0,计时计数器 0 输入；P3.5：T1,计时计数器 1 输入；P3.6：WR：外部数据储备器的写入信号；P3.7：RD,外部数据储备器的读取信号；5.2.1.2 74LS47 芯片说明74LS47 是 BCD-7 段数码管译码器 /驱动器, 74LS47 的功能用于将 BCD 码转化成数15 / 34 名师归纳总结 - - - - - -

21、 -第 15 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 码块中的数字 ,通过它解码,字, 从而简化了程序；可以直接把数字转换为数码管的显示数74LS47译码器原理：译码为编码的逆过程；它将编码时 给予代码的含义“翻译 ”过来；实现 译码的规律电路成为译码器；译码 器输出与输入代码有唯独的对应关 系； 74LS47 是输出低电平有效的 七段字形译码器,它在这里与数码 管协作使用,下表列出了 74LS47 的真值表,表 示出了它与数码管之间的关系；输 入 输 出 显示数字符号LTRBIA3 A2 A1 A0 BIRBO a bc d e f g11 0 0 0 0 1 0

22、0 0 0 0 0 1 0 1 X 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 X 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 2 1 X 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 3 1 X 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 4 1 X 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 5 1 X 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 6 1 X 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 7 1 X 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 8 1 X 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 9 X X X X X X 0 1

23、1 1 1 1 1 1 熄灭1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 熄灭0 X X X X X 1 0 0 0 0 0 0 0 8 16 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.2.1.3 74LS138 芯片说明74HC138:74LS138 为 3 线 8 线译码器,共有54/74S138 和 54/74LS138 两种线路结构型式,其74LS138 工作原理如下：当一个选通端 G1 ）为高电平,另两个选通端 和/G2B）为低电平常,可将地址端 和/G2B 可级联扩展成 24 线译码器

24、；如外接一个反相器仍可级联扩展成 32 线译码器；如将选通端中的一个作为数据输入端时,74LS138 仍可作数据安排器74LS138 与 74HC 的引脚图17 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 用与非门组成的 3 线 -8 线译码器 74LS138 无论从规律图仍是功能表 我们都可以看到 74LS138 的八 个输出引脚,任何时刻要么全 为高电平 1芯片处于不工作 状态,要么只有一个为低电平0,其余 7 个输出引脚全为高电 平 1；假如显现两个输出引脚 同时为 0 的情形,说明该芯片 已经损坏；71L

25、S138 有三个附加的控 制端、和；当、时,输出为高 电平 S1）,译码器处于工作 状态；否就,译码器被禁止,全部的输出端被封锁在高电 平,如表 3.3.5 所示；这三个控 制端也叫做 “ 片选 ”输入端,利 用片选的作用可以将多篇连接 起来以扩展译码器的功能；3 线-8 线译码器 74LS138 的功能表带掌握输入端的译码器 又是一个完整的数据安排器；在图 3.3.8 电路中假如把作为“ 数据” 输入端 同时）,而 将作为“ 地址” 输入端,那么 从送来的数据只能通过所指定 的一根输出线送出去；这就不 难懂得为什么把叫做地址输入 了；例如当 101 时,门的输 入端除了接至输出端的一个以 外全是高电平,因此的数据以 反码的形式从输出,而不会被 送到其他任何一个输出端上；5.2.2 晶振电路右图所示为时钟电路原理图,在AT89S51 芯片内部有一个高增