毕业设计(论文)-基于51单片机的电子时钟的设计与制作.doc
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1、 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作郑州轻院轻工职业学院专科毕业设计(论文) 题 目 电子时钟的设计与制作学生姓名 王 爱 锋 专业班级 08级电子信息工程技术一班 学 号 0 8 1 0 3 1 8 2 系 别 机 电 工 程 系 指导教师(职称) 赵文丽(讲师) 完成时间 2011年 4 月 15 日 摘要基于51单片机可校时数字时钟电路设计,单片机计算机即单片微型计算机。(Single-Chip Microcomputer )是集CPU ,RAM ,ROM ,计数和多种接口于一体的微控制器。石英晶体振荡器是高精度的计时工具,而电子钟,石英表,石英钟都采用了石英技术,因此计时精度高,稳
2、定性好,使用方便,不需要经常调校。而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,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。本文利用单片机实现数字时钟计时功能的主要内容,其中AT89S51是核心元件同时采用数码管动态显示“时”,“分”,“秒”的现代计时装置。与传统机械表相比,它具有走时精确,显示直观等特点。它的计时周期为24小时,显满刻度为“23时59分59秒”,另外具有校时功能,断电后有记忆功能,恢复供电时可实现计时同步等特点。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
3、成了一个单片机数字时钟。关键词:单片机 数字时钟 LED数码管显示 按键AbstractThe base and 51 digital clock when the microcontroller can be the school circuit design, single-chip computer that is single-chip micro-computer. (Single-Chip Microcomputer) is a CPU, RAM, ROM, counting and multiple interfaces in one microcontroller.Quartz
4、 crystal oscillator is a high-precision timing tools, electronic clock, quartz watch, quartz is used quartz technology, high precision timing, good stability, easy to use, does not require frequent adjustment. The digital electronic clock with the time integrated circuits, the decoding instead of me
5、chanical transmission, with LED display instead of a pointer display and then display the time and reduce the timing error, this table has the hours, minutes and seconds displays the time function, but also in progress and sub-proof-reading, the flexibility of a good chip select. In this paper, MCU
6、function digital clock timing the main contents of which AT89S51 is a core element at the same time the use of digital control dynamic display time, sub, second modern timing devices. Compared with the traditional mechanical watch, it has a travel-time accuracy, display and intuitive and so on. It i
7、s a time period of 24 hours, substantially full-scale as 23:59:59, another time with a school function, memory function after power outages, power restoration can be realized when the time synchronization and so on.The design by the MCU AT89S51 chip and LED digital tube as the core, supplemented by
8、the necessary circuitry to form a single chip digital clock.Key words: shrapnel machine digital clock LED digital tube display button目 录引言 . . . . . . . 11AT89S51 芯片简介:21.1内部结构21.1.1.中央处理器:31.1.2.数据存储器(RAM):31.289S51的引脚说明:41.2.1.Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚:51.2.2.Pin30:ALE/PROG引脚:51.2.3.Pin31:EA/Vpp引脚:62驱
9、动器74LS245简介:73LED数码管简介83.1LED数码管显示器结构与原理83.2LED显示器接口及显示方式83.2.1.数码管使用条件:93.2.2.数码管使用注意事项:104相关硬件的其他元器件的简介114.1晶体振荡器简介114.1.1.晶体振荡器的应用:114.2电子电容器的标识124.2.1.电容器标识的方法:124.2.2.常用电容的几项特性:124.2.3.电容容量的标注及使用常识:124.3电阻的选用简介134.3.1.作用:134.3.2.计算原则:144.3.3.注意:145电路制作原理制作分析155.1主程序执行流程图155.2数码管显示模块195.3定时器计数器T
10、0中断服务程序:195.4按键处理模块:195.5整个电路原理图:20致谢 20参考文献 21附录一、源程序代码.22附录二、电路图.26引 言 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展,单片机的应用正在不断地走向深入,由于它具有功能强,体积小,功耗低,价格便宜,工作可靠,使用方便等特点,因此特别适合于与控制有关的系统,越来越广泛地应用于自动控制,智能化仪器,仪表,数据采集,军工产品以及家用电器等各个领域,单片机往往十作为一个核心部件来使用,在根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。而通常通过单片机设计数字时钟有2种方法:一是通过单片机内部的定时器计数器。
11、采用软件编程实现时钟计数,一般称为软时钟,这种方法硬件线路简单,程序比较复杂,系统功能一般与软件有关。通常用于对时间精度要求不高的场合。二是采用时钟芯片,它的功能强大,功能不见集成在芯片内需,自动产生时钟相关功能。硬件成本较高,软件编程简单,通常对时钟精确度要求较高的场合。因此本次设计中以单片机的发展过程和发展方向为背景,介绍了单片机的输入输出的工作原理和操作方法,中断的工作原理和操作方法。74LS245的工作原理和方法,LED的内部结构。电路设计及调试过程,本次做的数字时钟十以(AT89S51)为核心,结合相关的元器件(共阴的LED数码管显示器、驱动器74LS245),在配以相应的软件,达到
12、制作简易数字钟的目的,其硬件部分难点在于元器件的选择、布局及焊接。数字时钟的系统软件程序、有:由主程序和子程序组成,主程序包含初始化参数设置,按键处理,数码管显示模块。在设计的时候、各个模块都采用子程序结构设计。在主程序调用,由于定时器计数器采用中断方式处理,因此还用辨析定时器,中断服务子程序,在定时器,计数器中断服务子程序中对时钟进行调整。 1 AT89S51 芯片简介:1.1 内部结构AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的
13、高密度、非易失性存储技术制造,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位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k B Flash片内程序存储器,128 B的随机存取数据存储器(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。空闲模式下,CP
14、U暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断 系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三 种封装形式,以适应不同产品的需求。主要功能特性: 兼容MCS-51指令系统 4KB可反复擦写(1000次)ISP Flash ROM 32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压 2个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz 全双工UART串行中断口线 128x8bit内部RAM 2个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3级加密位 看门狗(WDT)电路 软件设置空闲和省电功能 灵
15、活的ISP字节和分页编程 双数据寄存器指针 MCS-51 单片机内部结构:89S51是MCS-51系列单片机的典型产品,我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。89S51单片机包含中央处理器,程序存储器(RAM),数据存储器(RAM),定时计数器,并行接口,串行接口和中断系统等几大单元及数据总线,地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明:1.1.1. 中央处理器:中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码,CPU负责控制,指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。1.1.2. 数据存储器(RAM): 89S5
16、1内部有128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,拥护只能访问,而不能用于存放蝇虎数据,所以,用户能使用的RAM只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。89S51的内部结构89S51时钟程序存储器数据存储器定时计数器并行I/O口串行通信口中断系统 图一1. 程序存储器(ROM):89S51共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序、原始数据或表格。2. 定时/计数器(ROM):89S51有两个16位的可编程定时、计算器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。3. 并行输入输出(I/O)口:89S51共有8位I/O口(p0、p
17、1、p2、p3),用于对外部数据的传输。4. 全双工串行口:89S51内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。5. 中断系统:8051具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器和一个串行中断,可满足不同的控制要求,并具有2个级的优先级别的选择。6. 时钟电路: 8051内置最高频率达12MHZ的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但8951单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型,一种是程序存储器和数据存储器分开的形式,即哈弗(Harvard)结构,另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据
18、存储器合二为一的结构,即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的AT89S51系列单片机采用的是哈弗结构的形式,而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。1.2 89S51的引脚说明:AT89S51系列单片机中的8951采用40Pin封装的双列直接DIP结构,下图是他们的引脚配置,40个引脚,正电源个地线两根,外置适应振荡器的时钟线两根,4组8位32个I/O口,中断口线与p3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明: 图二1.2.1. Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚:当8951通电,时钟电路开始工作,在RESET引脚上出现24个小时钟周期以上的高电平,系
19、统即初始复位。初始化后,程序计数器PC指向0000H,p0-p3输出口全部为高电平,堆栈指针写入0BH,其它专用寄存器被清零。RESET由高电平下降为底电平后,系统即从0000H地址开始执行程序。然而,初复位步改变RAM(包括工作寄存器R0-R7)的状态,8951的初始态。8951的复位方式可以是自动复位,也可以是手动复位,此外RESET/Vpd还是一复用脚,Vcc掉电期间,此脚可接上备用电源,以保证单片机内部RAM的数据步丢失。1.2.2. Pin30:ALE/PROG引脚:当访问外部程序时,ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低字节位。而访问内部程序存储器时,ALE端将由一个1/6的时钟
20、频率的正脉冲信号,这个脉冲信号可以用于识别单片机是否工作,也可以当作一个时钟向外输出。更由一个特点,当访问外部程序存储器,ALE会跳过也个脉冲。如果单片机时EPROM,在编程期间,PROG将用于输入编程脉冲。1.2.3. Pin31:EA/Vpp引脚:程序存储器的内外部选通线,8051和8751单片机,内置由4kB时,读取内部程序存储器指令数据,而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平,则部管地址大小,一律读取外部程序存储器指令。显然,对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。在编程时,EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。它体积小,成本低,功能强,广泛应用于智能产品和工业自动
21、化上。而51单片机时个单片机中最为典型和最由代表的一种。这次毕业设计通过对它的学习,应用,从而达到学习、设计、开发软硬的能力。2 驱动器74LS245简介:1. 74LS245是我我们常用的芯片,用来驱动LED或者其它的设备,它是8路同相三态双向总线收发器,可双向传输数据。2. 当AT89S51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时,必须接入74LS245等总线驱动器。3. 当片选端低电平有效时,DIR=0,信号由B向A传输:(接收).DIR=1,信号由向B传输:(发送)当片为高电平时,A、B均为高阻态。4. 由于P2口始终输出地址的高8位,接口时74LS245的三态控制端/1G和
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- 毕业设计 论文 基于 51 单片机 电子 时钟 设计 制作
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