高分电子万年历单片机课程设计.pdf

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1、目 录 第 一 章 引 言.2第 二 章 设 计 方 案 论 证.32.1 方 案 论 证 与 设 计.32.1.1 控 制 部 分 的 方 案 选 择.32.1.2 显 示 部 分 的 方 案 选 择.42.1.3 系 统 基 本 方 案 选 择 和 论 证.42.2 单 片 机 原 理.52.3 LED显 示 数 码 管.5第 三 章 计 算 部 分.53.1 主 要 单 元 电 路 的 器 件.53.1.1 单 片 机 主 控 制 模 块.63.2 其 他 模 块 器 件.103.2.1 74LS164.103.2.2 其 他 元 器 件.10第 四 章 结 构 设 计 部 分.134.

2、1 显 示 部 分 设 计.124.1.1 万 年 历 优 先 算 法.134.1.2 秒 表 显 示.134.2 电 路 控 制 部 分 设 计.134.3 整 体 设 计.144.4 系 统 软 件 设 计.164.4.1 Proteus 软 件 仿 真.17结 束 语.19参 考 文 献.20系 统 程 序 清 单.20第 一 章 引 言 随 着 微 电 子 技 术 的 高 速 发 展，单 片 机 在 国 民 经 济 的 个 人 领 域 得 到 了 广 泛 的 运 用。单 片 机 以 体 积 小、功 能 全、性 价 比 高 等 诸 多 优 点，在 工 业 控 制、家 用 电 器、通 信

3、设 备、信 息 处 理、尖 端 武 器 等 各 种 测 控 领 域 的 应 用 中 独 占 鳌 头，单 片 机 开 发 技 术 已 成 为 电 子 信 息、电 气、通 信、自 动 化、机 电 一 体 化 等 专 业 技 术 人 员 必 须 掌 握 的 技 术。而 电 子 万 年 历 作 为 电 子 类 小 设 计 不 仅 是 市 场 上 的 宠 儿,也 是 是 单 片 机 实 验 中 一 个 很 常 用 的 题 目。因 为 它 的 有 很 好 的 开 放 性 和 可 发 挥 性，因 此 对 作 者 的 要 求 比 较 高，不 仅 考 察 了 对 单 片 机 的 掌 握 能 力 更 加 强 调

4、了 对 单 片 机 扩 展 的 应 用。而 且 在 操 作 的 设 计 上 要 力 求 简 洁，功 能 上 尽 量 齐 全，显 示 界 面 也 要 出 色。数 字 显 示 的 日 历 钟 已 经 越 来 越 流 行，特 别 是 适 合 在 家 庭 居 室、办 公 室、大 厅、会 议 室、车 站 和 广 场 等 使 用，壁 挂 式 LED数 码 管 显 示 的 日 历 钟 逐 渐 受 到 人 们 的 欢 迎。LED数 字 显 示 的 日 历 钟 显 示 清 晰 直 观、走 时 准 确、可 以 进 行 夜 视，并 且 还 可 以 扩 展 出 多 种 功 能。所 以，电 子 万 年 历 无 论 作

5、为 比 赛 题 目 还 是 练 习 题 目 都 是 很 有 价 值。关 键 字：单 片 机 显 示 器 计 时 万 年 历 秒 表 第 二 章 设 计 方 案 论 证 2.1方 案 论 证 与 设 计2.1.1.控 制 部 分 的 方 案 选 择 a）用 可 编 程 逻 辑 器 件 设 计。可 采 用 ALTERA公 司 的 FLEX10K系 列 PLD器 件。设 计 起 来 结 构 清 晰，各 个 模 块，从 硬 件 上 设 计 起 来 相 对 简 单，控 制 与 显 示 的 模 块 间 的 连 接 也 会 比 较 方 便。但 是 考 虑 到 本 设 计 的 特 点，EDA在 功 能 扩 展

6、 上 比 较 受 局 限，而 且 EDA占 用 的 资 源 也 相 对 多 一 些。从 成 本 上 来 讲，用 可 编 程 逻 辑 器 件 来 设 计 也 没 有 什 么 优 势。b）用 凌 阳 16位 单 片 机 设 计。凌 阳 16位 单 片 机 有 丰 富 的 中 断 源 和 时 基，方 便 本 实 验 的 设 计。它 的 准 确 度 相 当 高，并 且 C 语 言 和 汇 编 兼 容 的 编 程 环 境 也 很 方 便 来 实 现 一 些 递 归 调 用。I/O 口 功 能 也 比 较 强 大，方 便 使 用。用 凌 阳 16位 单 片 机 做 控 制 器 最 有 特 色 的 就 是

7、它 的 可 编 程 音 频 处 理，可 完 成 语 音 的 录 制 播 放 和 识 别。这 些 都 方 便 对 设 计 进 行 扩 展，使 设 计 更 加 完 善。成 本 也 相 对 低 一 些。2.1.2显 示 部 分 的 方 案 选 择 a）液 晶 显 示 方 式。液 晶 显 示 效 果 出 众，可 以 运 用 菜 单 项 来 方 便 操 作，但 是 在 显 示 时，特 别 是 使 用 秒 表 功 能 时 扫 描 速 度 跟 不 上，屏 幕 会 有 明 显 的 闪 烁。而 且 由 于 61板 的 存 储 空 间 有 限，液 晶 显 示 就 不 能 与 语 音 播 抱 程 序 同 时 实 现

8、。这 些 大 大 影 响 了 电 子 万 年 历 的 性 能。b）相 比 液 晶 显 示，采 用 8 段 数 码 管 既 经 济 实 惠，在 效 果 上 也 可 以 加 入 语 音 报 时 功 能，操 作 比 较 液 晶 显 示 来 说 虽 然 略 显 繁 琐，但 总 体 也 还 可 以 做 到 比 较 人 性 化。所 以，最 后 选 择 LED数 码 管 显 示 方 案。2.1.3 系 统 基 本 方 案 选 择 和 论 证 1.单 片 机 芯 片 的 选 择 方 案 和 论 证：方 案 一：采 用 AT89S52,片 内 ROM全 都 采 用 Flash ROM；能 以 3V的 超 底 压

9、 工 作；同 时 也 与 MCS-51系 列 单 片 机 完 全 该 芯 片 内 部 存 储 器 为 8KBROM存 储 空 间，同 样 具 有 89c51的 功 能，且 具 有 在 线 编 程 可 擦 除 技 术，与 51单 片 机 相 比，存 储 空 间 更 大 一 些，处 理 能 力 更 强 一 些，但 价 格 昂 贵。方 案 二：采 用 89C51芯 片 作 为 硬 件 核 心，采 用 Flash ROM,内 部 具 有 4KB ROM存 储 空 间，能 于 3V的 超 低 压 工 作,而 且 与 MCS-51系 列 单 片 机 完 全 兼 容，虽 然 其 存 储 空 间 和 处 理

10、能 力 都 比 不 上 5 2 单 片 机，但 是 51单 片 机 的 处 理 能 力 完 全 能 够 满 足 我 们 的 要 求，而 且 价 格 方 面 非 常 便 宜。所 以 选 择 采 用 AT89c51作 为 主 控 制 系 统.2.显 示 模 块 选 择 方 案 和 论 证：方 案 一：采 用 LED液 晶 显 示 屏,液 晶 显 示 屏 的 显 示 功 能 强 大,可 显 示 大 量 文 字，图 形 LED数 码 管 价 格 适 中，对 于 显 示 数 字 最 合 适，而 且 采 用 动 态 扫 描 法 与 单 片 机 连,显 示 多 样,清 晰 可 见，但 是 价 格 昂 贵,需

11、 要 的 接 口 线 多，所 以 在 此 设 计 中 不 采 用 LED液 晶 显 示 屏.方 案 二：采 用 点 阵 式 数 码 管 显 示，点 阵 式 数 码 管 是 由 八 行 八 列 的 发 光 二 极 管 组 成，对 于 显 示 文 字 比 较 适 合，如 采 用 在 显 示 数 字 显 得 太 浪 费,且 价 格 也 相 对 较 高,所 以 也 不 用 此 种 作 为 显 示.方 案 三：采 用 LED数 码 管 动 态 扫 描,接 时 一，占 用 的 单 片 机 口 线 少。所 以 采 用 了 LED数 码 管 作 为 显 示。3.电 路 设 计 最 终 方 案 决 定 综 上

12、各 方 案 所 述，对 此 次 作 品 的 方 案 选 定：采 用 AT89c5 1 作 为 主 控 制 系 统;LED数 码 管 动 态 扫 描 作 为 显 示。2.2 单 片 机 原 理 单 片 机 就 是 简 化 的 微 型 计 算 机。CPU中 本 身 自 带 存 储 器 ROM和 RAM。CPU片 内 也 有 总 线。IC（集 成 电 路）技 术 是 将 电 路 通 过 特 殊 工 艺 做 在 一 块 硅 基 片 上 封 装 成 芯 片，比 如 CPU,片 外 存 储 器 等 等。将 单 片 机 CPU（比 如 51系 列）,晶 振，存 储 器，地 址 锁 存 器，逻 辑 门，七 段

13、 译 码 器（显 示 器），按 钮（类 似 键 盘），扩 展 芯 片，接 口 等 通 过 PCB工 艺（比 如 SMT贴 片，或 者 插 装）做 在 环 氧 树 脂 板 上。这 样 才 是 一 个 完 整 的 单 片（做 在 一 块 PCB板 上）的 微 型 计 算 机。2.3 LED显 示 数 码 管 常 见 的 LED显 示 具 有 清 晰 明 亮 的 特 点。是 显 示 接 口 也 是 绝 大 多 数 单 片 机 应 用 系 统 必 备 的 部 件 之 一。发 光 二 极 管 组 成 的 显 示 器 是 单 片 机 应 用 产 品 中 最 常 用 的 廉 价 输 出 设 备。它 由 若

14、干 个 发 光 二 极 管 按 一 定 的 规 律 排 列 而 成。当 某 一 个 发 光 二 极 管 导 通 时，相 应 的 一 个 点 或 一 笔 画 被 点 亮，控 制 不 同 组 合 的 二 极 管 导 通，就 能 显 出 各 种 字 符。1.显 示 器 的 结 构 常 用 的 7 段 显 示 器 的 结 构 如 图 所 示，发 光 二 极 管 的 阳 极 连 在一 起 的 称 为 共 阳 极 显 示 器，阴 极 连 在 一 起 的 成 为 共 阴 显 示 器。1位 显 示 器 由 8 个 发 光 二 极 管 组 成，其 中 7 个 发 光 二 极 管 a g 控 制 7 个 笔 画

15、的 亮 或 暗，另 一 个 控 制 一 个 小 数 点 的 亮 和 暗，这 种 笔 画 的 七 段 显 示 器 能 显 示 的 字 符 较 少，字 符 的 形 状 有 些 失 真，但 失 控 简 单，使 用 方 便。第 三 章 计 算 部 分 3.1 主 要 单 元 电 路 的 器 件 3.1.1 单 片 机 主 控 制 模 块 1.内 部 结 构 8051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。8051单 片 机 包 含 中 央 处 理 器、程 序 存 储 器(ROM)、数 据 存 储 器(RAM)、定

16、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：I 数 据 存 储 器 I|定 时 计 数 器 LoJ8051内 部 结 构 8051时 钟 I 并 行 工/o口 I I 串 行 通 信 口 I I 中 断 系 统 I据 线 址 线 制 线 数 总 地 总 控 总 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

17、 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。数 据 存 储 器(RAM)：8051内 部 有 128个 8位 用 户 数 据 存 储 单 元 和 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,用 户 只 能 访 问，而 不 能 用 于 存 放 用 户 数 据，所 以，用 户 能 使 用 的 的 RAM只 有 128个，可 存 放 读 写 的 数 据，运 算 的 中 间 结 果 或 用 户

18、定 义 的 字 型 表。程 序 存 储 器(ROM)：8051共 有 4096个 8 位 掩 膜 ROM,用 于 存 放 用 户 程 序，原 始 数 据 或 表 格。定 时/计 数 器(ROM)：8051有 两 个 16位 的 可 编 程 定 时/计 数 器，以 实 现 定 时 或 计 数 产 生 中 断 用 于 控 制 程 序 转 向。并 行 输 入 输 出(I/O)口：8051共 有 4 组 8 位 I/O 口(P0、P1、P2或 P3),用 于 对 外 部 数 据 的 传 输。全 双 工 串 行 口：8051内 置 一 个 全 双 工 串 行 通 信 口，用 于 与 其 它 设 备 间

19、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。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 中 断 和 一 个 串 行 中 断，可 满 足 不 同 的 控 制 要 求，并 具 有 2 级 的 优 先 级 别 选 择。,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 8051单 片 机 需 外 置 振 荡 电 容。单 片 机 的 结 构

20、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 佛(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 存 储 器 合 二 为 一 的 结 构，即 普 林 斯 顿(Princeton)结 构。INTEL的 MCS-51系 列 单 片 机 采 用 的 是 哈 佛 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。2.引 脚 定 义 及 功 能：MCS-51系 列 单 片 机 中 的 8031、8051及 8

21、751均 采 用 40Pin封 装 的 双 列 直 接 DIP结 构，右 图 是 它 们 的 用 脚 配 置，4 0个 引 脚 中，正 电 源 和 地 线 两 根，外 置 石 英 振 荡 器 的 时 钟 线 两 根，4 组 8位 共 3 2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：1).电 源 及 时 钟 引 脚 Vcc：接+5V电 源 Vss：接 地 XTAL1和 XTAL2：时 钟 引 脚，外 接 晶 体 引 线 端。当 使 用 芯 片 内 部 时 钟 时，此 两 引 脚 端 用 于 外 接 石 英 晶 体 和

22、 微 调 电 容；当 使 用 外 部 时 钟 时，用 于 接 外 部 时 钟 脉 冲 信 号。2).控 制 引 脚 RST/Vpq：RST是 复 位 信 号 输 入 端，Vpd是 备 用 电 源 输 入 端。当 RST输 入 端 保 持 2 个 机 器 周 期 以 上 高 电 平 时，单 片 机 完 成 复 位 初 始 化 操 作。当 主 电 源 Vcc发 生 故 障 而 突 然 下 降 到 一 定 低 电 压 或 断 电 时，第 2 功 能 Vpd将 为 片 内 RAM提 供 电 源 以 保 护 片 内 RAM中 的 信 息 不 丢 失。ALE/PR0G：地 址 锁 存 允 许 信 号 输

23、入 端。在 存 取 外 存 储 器 时，用 于 锁 存 低 8 位 地 址 信 号。当 单 片 机 正 常 工 作 后，ALE端 就 周 期 性 地 以 时 钟 振 荡 频 率 的 1/6固 定 频 率 向 外 输 出 正 脉 冲 信 号。此 引脚 的 第 2 功 能 PROG是 对 片 内 带 有 4K字 节 EPROM的 8751固 外 程 序 时，作 为 编 程 脉 冲 输 入 端。PSEN：程 序 存 储 器 允 许 输 出 端。当 片 外 程 序 存 储 器 的 读 选 通 信 号，低 电 平 有 效。CPU从 外 部 程 序 存 储 器 取 指 令 时，PSEN信 号 会 自 动

24、产 生 负 脉 冲，作 为 外 部 程 序 存 储 器 的 选 通 信 号。EA/Vpp：程 序 存 储 器 地 址 允 许 输 入 端。当 EA为 高 电 平 时，CPU执 行 片 内 程 序 存 储 器 指 令，但 当 PC中 的 值 超 过 OFFFH时，将 自 动 转 向 执 行 片 外 程 序 存 储 器 指 令；当 EA为 低 电 平 时，CPU只 执 行 片 外 程 序 存 储 器 指 令。3).I/O 口 引 脚 PO.0P0.7:P0 口 8 位 双 向 I/O 口；Pl.OPl.7:P1 口 8 位 准 双 向 I/O 口；P2.0P2.7:P2 口 8 位 准 双 向 I

25、/O 口；P3.0P3.7:P3 口 8 位 准 双 向 I/O 口。3.片 外 总 线 结 构 分 为 三 部 分：数 据 总 线 D ataB us(D B),地 址 总 线 Address Bus(A B)，控 制 总 线 Control Bus(CB)3.2 其 他 模 块 器 件(1)74HC164芯 片 外 观 图 如 下:74HC是 个 串 入 并 出 的 8 位 移 位 寄 存 器，它 常 用 于 单 片 机 系 统 中，其 主 要 工 作 特 点 如 下：串 行 输 入 带 锁 存；时 钟 输 入，串 行 输 入 带 缓 冲；异 步 清 除；最 高 时 钟 频 率 可 高 达

26、 36Mhz；功 耗：10mW/bit；74系 列 工 作 温 度：0 Cto 70 C；Vcc最 高 电 压：7V；输 入 最 高 电 压：7V；高 电 平：-0.4mA；低 电 平：8mA其 内 部 引 脚 结 构 图 如 下：本 实 验 采 用 金 属 薄 膜 电 阻，阻 值 为 1 K,金 属 膜 电 位 器 的 电 阻 体 可 由 合 金 膜、金 属 氧 化 膜、金 属 箔 等 分 别 组 成。特 点 是 分 辩 力 高、耐 高 温、温 度 系 数 小、动 噪 声 小、平 滑 性 好。(3)电 解 电 容 本 实 验 电 解 电 容 分 别 有 2 0 u f和 lO O u f,在

27、 电 路 中 起 微 调 作 用，用 于 复 位 与 电 源 电 路 中。元 件 示 意 图 如 下：(4).电 容 本 实 验 中 采 用 C104,在 电 源 与 地 之 间 其 去 耦 的 作 用，同 时 用 于 振 荡 电 路 中。(5).晶 振 本 实 验 采 用 6MHz的 晶 体 振 荡 器，XTAL1和 XTAL2分 别 为 晶 振 的 输 入 和 输 出。该 反 向 放 大 器 可 以 配 置 为 片 内 振 荡 器。石 晶 振 荡 和 陶 瓷 振 荡 均 可 采 用。如 采 用 外 部 时 钟 源 驱 动 器 件，X TA L2应 不 接。有 余 输 入 至 内 部 时 钟

28、 信 号 要 通 过 一 个 二 分 频 触 发 器，因 此 对 外 部 时 钟 信 号 的 脉 宽 无 任 何 要 求，但 必 须 保 证 脉 冲 的 高 低 电 平 要 求 的 宽 度。(6).七 段 数 码 管 显 示 器 本 实 验 选 用 元 件 示 意 图 如 下：由 于 系 统 要 显 示 的 内 容 较 简 单，显 示 量 不 多，所 以 选 用 此 数 码 管 既 方 便 又 经 济。LED有 共 阴 极 和 共 阳 极 两 种。如 下 图 所 示。二 极 管 的 阴 极 连 接 在 一 起，通 常 此 公 共 阴 极 接 地，而 共 阳 极 则 将 发 光 二 极 管 的

29、阳 极 连 接 在 一 起，接 入+5 V的 电 压。一 位 显 示 器 由 8 个 发 光 二 极 管 组 成，其 中 7 个 发 光 二 极 管 构 成 字 型“8”的 各 个 笔 划（段）a g,另 一 个 小 数 点 为 d p发 光 二 极 管。当 在 某 段 发 光 二 极 管 施 加 一 定 的 正 向 电 压 时，该 段 笔 划 即 亮；不 加 电 压 则 暗。为 了 保 护 各 段 LED不 被 损 坏，需 外 加 限 流 电 阻。g f COM a be d COM c dpS吕 吕 吕 口 abcdof8dp符 号 和 引 脚 低 电 平 驱 动 共 阳 极 极 阴 共

30、饼 U忸 拚 侪 侪 忸 钊 s吕 吕 吕 5V。二 二 TTT 图 3 LED数 码 管 结 构 原 理 图 LED显 示 数 码 管 通 常 由 硬 件 7 段 译 码 集 成 电 路，完 成 从 数 字 到 显 示 码 的 译 码 驱 动。本 系 统 采 用 软 件 译 码，以 减 小 体 积，降 低 成 本 和 功 耗，软 件 译 码 的 另 一 优 势 还 在 于 比 硬 件 译 码 有 更 大 的 灵 活 性。所 谓 软 件 译 码，即 由 单 片 机 软 件 完 成 从 数 字 到 显 示 码 的 转 换。从 LED数 码 管 结 构 原 理 可 知，为 了 显 示 字 符，要

31、为 LED显 示 数 码 管 提 供 显 示 段 码，组 成 一 个“8”字 形 字 符 的 7段，再 加 上 1个 小 数 点 位，共 计 8 段，因 此 提 供 给 LED数 码 管 的 显 示 段 码 为 1个 字 节。各 段 码 位 与 显 示 段 的 对 应 关 系 如 表 lo表 1 各 段 码 位 的 对 应 关 系 段 码 位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 DI DO显 示 段 dp gf e d c b a需 说 明 的 是 当 用 数 据 口 连 接 LED数 码 管 a dp引 脚 时，不 同 的 连 接 方 法，各 段 码 位 与 显 示 段 有 不 同 的 对

32、应 关 系。通 常 数 据 口 的 DO位 与 a 段 连 接，D1位 与 b 段 连 接，D7位 与 dp段 连 接,如 表 1所 示，表 2 为 用 于 LED数 码 管 显 示 的 十 六 进 制 数 和 空 白 字 符 与 P 的 显 示 段 码。表 2 LED显 示 段 码 字 型 共 阳 极 共 阴 极 字 型 共 阳 极 共 阴 0 con 3FH 9 90H 6FII1 F9H 06H A 88H 77H2 A4H 5BH B 83H 7CH3 BOH 4FH C C6H 39H4 99H 66H D A1H 5EH5 92H 6DH E 86H 79H6 82H 7DH F

33、84H 71H7 F8H 07H 空 白 FFH OOH8 80H 7FH P 8CH 73H注(1)本 表 所 列 各 字 符 的 显 示 段 码 均 为 小 数 点 不 亮 的 情 况。(2)“空 白”字 符 即 没 有 任 何 显 示。(7)、发 光 二 极 管 发 光 二 极 管 也 与 普 通 二 极 管 一 样 由 P N 结 构 成，也 具 有 单 向 导 电 性。本 实 验 选 用 下 图 钟 红 色 的 发 光 二 极 管，在 电 子 钟 电 路 中 起 闪 烁 计 时 作 用，每 半 秒 闪 烁 一 次。6、8位 移 位 寄 存 器 芯 片 74HC16474HC164与

34、89 c5 1连 接 在 一 起 实 现 了 移 位 的 串 入 并 出。本 实 验 中 是 利 用 8 9 c5 1芯 片 的 RXD(P30)和 TXD(P31)两 个 引 脚,通 过 串 行 口 的 缓 冲 寄 存 器 SBUF将 数 据 送 入 移 位 寄 存 器，然 后 串 行 输 入 数 码 管 译 码 显 示。第 四 章 结 构 设 计 部 分 4.1显 示 部 分 设 计 基 本 显 示 原 理：时 钟 开 始 显 示 为 0 时 0 分 0 秒，也 就 是 数 码 管 显 示 000000,然 后 每 秒 秒 位 加 1,到 9 后，10秒 位 加 1,秒 位 回 0。10秒

35、 位 到 5 后，即 59秒，分 钟 加 1,10秒 位 回 0。依 次 类 推，时 钟 最 大 的 显 示 值 为 23小 时 59分 59秒。这 里 只 要 确 定 了 1秒 的 定 时 时 间，其 他 位 均 以 此 为 基 准 往 上 累 加。同 时 时 钟 达 到 最 大 值 的 时 候 天 数 也 增 加 一 位，根 据 不 同 的 月 份 显 示 的 天 数 阳 历 有 28,29,30,31天，到 了 12个 月 后，年 数 自 动 增 加 1，以 此 类 推。C U 8 C U 93 1 u F-6-i u FA I B 9 S 5 1 5 0 7显 示 部 分 电 路 图

36、4.1.1万 年 历 优 化 算 法 每 十 月 的 总 的 天 数 相 对 来 说 是 固 定 的。只 有 2 月 份，在 闰 年 是 2 9天，在 非 闰 年 是 2 8天。每 4 0 0年 整 一 闰，或 每 4 年 且 不 为 百 年 的 一 润。表 1月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12闰 年 31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31非 闰 年 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 314.1.2 秒 表 显 示 多 功 能 秒 表 系 统 采 用 AT89C51单 片 机 为 中 心 器 件，利 用

37、其 定时 器/计 数 器 定 时 和 技 术 的 原 理，结 合 显 示 电 路、电 源 电 路、LED数 码 管 以 及 键 盘 电 路 来 设 计 定 时 电 路。将 软 硬 件 有 机 的 结 合 起 来,使 得 系 统 能 够 实 现 四 位 的 LED显 示，显 示 时 间 为 0 0-9 9秒。4.2 电 路 控 制 部 分 设 计 从 左 到 右 依 次 是 A、B、C三 个 按 键，当 用 作 电 子 表 时 间 显 示 功 能 时，键 C是 模 式 选 择 键，分 别 实 现 对 时、分、秒 的 选 择 功 能，键 B是 加 1 键，键 A是 减 1键；当 用 作 万 年 历

38、 显 示 功 能 时，用 C键 选 择，键 B是 加 1 键，键 A是 减 1 键；当 用 作 秒 表 功 能 时，键 B是 启 动/暂 停 功 能 键，键 A 是 复 位 键。4.3 整 体 设 计 硬 件 设 计 模 块 实 现:按 键 电 路 实 现 过 程：单 片 机 处 理 后 通 过 串 行 口 输 出 到 74LS164,而 74LS164将 串 行 信 号 变 成 并 行 信 号，每 个 164对 应 LED七 段 码，6个 164对 应 6 行 LED数 码 管。其 整 个 过 程，如 原 理 图 所 示。生 成 PCB版 图，如 下 图 所 示:顺 踊 踊 输 i 他 踊

39、踊 1他 岫 他 螂 岫 蝇 他 踊 酗 岫 踊 他 眦。4.4系 统 软 件 设 计 4.4.1 Proteus软 件 仿 真单 片 机 加 载 程 序 启 动 仿 真 后，按 下 开 始 键 开 始 仿 真，下 图 是 电 子 表 功 能 的 仿 真 结 果 图，按 下 MOD键，1次 可 调 时,2 次 可 调 分，3 次 可 调 秒。当 按 下 模 式 C 键 达 到 四 次 时，这 时 可 以 按 下 A 键 进 入 万 年 历 显 示 的 功 能，此 时 显 示 10年 12月 25日，按 下 C键 可 以 实 现 模 式 选 择 分 别 调 节 年、月、日。当 按 下 B键 进

40、入 秒 表 显 示 模 式，而 且 可 以 暂 停 显 示,此 时 按 下 C键 可 以 退 出 秒 表 显 示 模 式。由 以 上 仿 真 可 知，此 设 计 程 序 及 电 路 逻 辑 功 能 正 确，基 本 完 成 了 实 验 所 要 求 的 任 务，达 到 了 预 期 的 目 的。结 束 语 通 过 这 个 月 的 学 习 和 调 试 过 程，终 于 完 成 了 单 片 机 模 块 数 字 钟 的 工 作。并 且 使 电 子 钟 够 顺 利 运 行，完 成 了 预 期 的 目 标。从 单 片 机 模 块 数 字 钟 的 设 计 过 程 中 也 找 到 了 一 些 单 片 机 开 发 的

41、 规 律：先 了 解 所 有 元 件 的 具 体 内 容，从 而 画 出 其 电 路 图，使 数 字 钟 从 简 易 变 成 多 功 能 的 方 式，虽 没 有 做 多 功 能 数 字 钟，却 知 晓 了 其 方 法。从 而 让 我 踏 入 了 单 片 机 应 用 领 域 的 第 一 步。然 而 在 调 试 过 程 中 有 也 有 许 多 的 不 足 之 处：例 如 编 写 调 试 程 序 有 点 不 足。希 望 能 够 在 以 后 的 不 断 深 入 学 习 中 能 够 弥 补 自 己 的 不 足 之 处。同 时 更 是 朝 着 单 片 机 应 用 领 域 迈 进。这 次 课 程 设 计 整

42、 体 来 说 是 成 功 的，但 我 也 发 现 了 自 己 许 多 错 漏 和 不 足 之 处。譬 如，最 简 单 的 程 序 没 写 好 就 想 着 写 更 复 杂 的 程 序，做 事 还 是 缺 乏 耐 性 和 细 心，当 有 时 遇 到 问 题 时，总 觉 得 无 从 下 手，对 于 课 本 上 的 知 识 不 能 很 好 的 组 织 起 来。在 编 写 各 功 能 程 序 时，特 别 是 后 来 增 添 的 比 较 复 杂 的 程 序，更 是 找 不 着 思 路，在 以 后 的 学 习 中，确 实 应 加 强 这 一 模 块 的 练 习。总 的 来 说，这 次 课 程 设 计 的 探

43、 索 与 完 成，给 我 最 深 的 体 会 就 是 书 本 上 的 知 识 和 实 际 的 应 用 真 的 存 在 着 较 大 的 差 别，甚 至 脱 节。平 时 自 己 感 觉 什 么 都 掌 握 的 差 不 多 了，也 似 乎 是 明 白 了，但 真 到 具 体 应 用 时，确 如 纸 上 谈 兵，无 从 下 手。所 以，我 们 不 仅 要 熟 练 掌 握 课 本 知 识，更 要 学 以 致 用，能 让 自 己 真 正 成 为 一 个 有 实 际 操 作 能 力 的 单 片 机 应 用 型 人 才。附 录 一：参 考 文 献 1 单 片 机 微 型 计 算 机 与 理 与 应 用 西 安

44、 电 子 科 技 大 学 出 版 社 张 毅 坤 陈 善 久 裘 雪 红 编 著 2 5 1系 列 单 片 机 设 计 实 例.北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社。3 单 片 机 应 用 技 术.西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社。4 单 片 机 原 理 及 接 口 技 术 实 验.北 方 交 通 大 学 出 版 社。二:系 统 程 序 清 单#includeunsigned char DispBuf6;unsigned char Disdate6;unsigned char DisSec6;struct 时 间 显 示 缓 冲 区 日 期 显 示 缓 冲 区 秒 表 缓 冲

45、区 设 定 时 间 结 构 体unsigned char Hour;unsigned char Min;unsigned char Sec;Time;struct 设 定 日 期 结 构 体 unsigned char Year;unsigned char Month;unsigned char Days;)Date;struct 设 定 毫 秒 结 构 体 unsigned char Minite;unsigned char Second;unsigned char MilliSec;)Millisecond;unsigned char point=0;unsigned char point

46、 1=0;unsigned char point2=0;unsigned char Daymount;unsigned char Daymount 1;unsigned char T0_Int_Times=0;unsigned char Flash_flag=O;unsigned char Flash_flagl=O;unsigned char DisPlay_Back=0;更 新 则 跟 闪 烁 标 志 不 一 致 中 断 次 数 计 数 变 量 闪 烁 标 志，每 半 秒 闪 烁 闪 烁 标 志，每 半 秒 闪 烁 显 示 缓 冲 区 更 新 备 份，如 果 显 示 缓 冲 区 unsig

47、ned char DisPlay_Backl=O;显 示 缓 冲 区 更 新 备 份，如 果 显 示 缓 冲 区 更 新 则 跟 闪 烁 标 志 不 一 致 unsigned char i,j;unsigned char SetMillisecond;启 动 秒 表 code unsigned char LEDCode=0 x01,0 xd7,0 x22,0 x82,0 xc4,0 x88,0 x08,Oxc1,0 x00,0 x80);数 码 管 显 示 代 码 code unsigned char ErrorLEDCode=0 x01,0 xe7,0 x 12,Ox82,0 xc4,0 x

48、88,0 x08,Oxcl,0 x00,0 x80;绘 制 错 误 图 纸 的 数 码 管 显 示 代 码 void DisPlayBuf();void ChangeToDispCode();void ChangeToDispCode 1();void changedate();调 日 期 void displaydate();显 示 日 期 void makedays();确 定 每 个 月 的 日 期 void runSec();void delay(unsigned int i);函 数 声 名 sbit P1_O=P1AO;sbit P1_1=P1A1;sbit P1_2=P1A2;/

49、I n it初 始 化 代 码/设 定 50m s中 断-次，注：在 Fosc=6M情 况 下 void Init(void)(Date.Year=10;Date.Month=12;Date.Days=25;Time.Hour=12;Time.Min=0;Time.Sec=0;TMOD=0 x01;TH0=(65536-5000)/256;TL0=(65536-5000)%256;TR0=l;ET0=l;EA=1;/*负 H 寸-不 呈 J y*void delay(unsigned int i)(char j;for(i;i 0;i-)for(j=200;j 0;j-);)/主 程 序mai

50、n()Init();初 始 化 for(;)if(DisPlay_Back!二 Flash_flag)是 否 显 示？(DisPlay_Back=Flash_flag;显 示 过 后 要 半 秒 后 再 显 示 ChangeToDispCode();转 化 时 间 为 可 显 示 代 码 if(Flash_flag)更 新 双 点 闪 烁 DispB uf4=Di spBuf 4 10 x20;DispBuf|2|=DispBuf2)IOxlO;双 点 熄 灭)else)；tDispBuf2=DispBuf&0 xef;Di spBuf4=DispB uf|4&0 xdf;点 亮 双 点 Di