电子时钟的设计单片机课程设计(编辑修改稿)

电子时钟的设计单片机课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

；小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。 它功能强大、体积小、质量轻、灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构成各种各样 、功能各异的微电子产品。 随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使用起来很不方便。 这些具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。 具有十分重要的意义。 课 程 设 计 用 纸 第 2 页 并 行/ 接 口存储器 并 行/ 接 口中断系统定时器/ 计数器第 2 章 单片机 及数码管简介 89C51 单片机介绍 AT89C51 的结构组成 AT89C51 是单片机 中 的典型产品 ， AT89C51 单片机包含中央处理器、程序存储器 (ROM)、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， 如图 21 所示。 图 21单片机内部结构示意图 现分别加 以 说明： 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。 数据存储器 (RAM) AT89C51 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 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。 程序存储器 (ROM) AT89C51 共有 4KB 掩膜 ROM， 最大可扩展 64K 字节， 用于存放用户程序，原始数据或表格。 课 程 设 计 用 纸 第 3 页 定时 /计数器： AT89C51 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： AT89C51 共有 4 组 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。 中断系统 AT89C51 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。 AT89C51 的引脚介绍 AT89C51 单片机内部总线是单总线结构 ,即数据总线和地址总线是公用的 . AT89C51 有 40 条引脚 , 这 40 条引脚可分为 I/O 接口线、电源线、控制线、外接晶体线 4 部分。 AT89C51 单片机为双列直插式封装结构 , 如图 22 所示。 E A /V P31X119X218R E SE T9R D /P 3 .717W R / P3 .616IN T 0 /P 3 .312IN T 1 /P 3 .213T 0/ P 3. 414T 1/ P 3. 515P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P SE N29A L E/ P30T X D /P 3. 111R X D /P 3 .010 图 22 AT89C51引脚分配图 AT89C51 单片机的电源线有以下两种： （ 1） VCC： +5V电源线。 （ 2） GND：接地线。 AT89C51 单片机的外接晶体引脚 有以下两种 : （ 1） XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。 采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。 （ 2） XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。 采用外部振荡器时，该引脚悬空。 外接晶体引脚。 AT89C51 单片机的控制线有以下几种： 课 程 设 计 用 纸 第 4 页 （ 1） RST：复位输入端，高电平有效。 （ 2） ALE/PROG：地址锁存允许 /编程线。 （ 3） PSEN：外部程序存储器的读选通线。 （ 4） EA/Vpp：片外 ROM 允许访问端 /编程电源端。 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 MCS51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 MCS51 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。 数码管显示 工作原理 LED 数码管分共阳极与共阴极两种，其工作特点是，当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光。 共阴极 LED 数码管则与之相反，它是将发光二极管的阴极 (负极 )短接后作为反映出半导体材料的特性。 常见管芯材料有磷化镓(GaP)、砷化镓 (GaAs)、磷砷化镓 (GaAsP)、氮化镓 (GaN)等，其中氮化镓可发蓝光。 发光颜色不仅与管芯材料有关，还与所掺杂质有关，因此用同一种管芯材料可以制成发出红、橙、黄、绿等不同颜色的数码管。 其他颜色 LED 数码管的光谱曲线形状与之相似，仅入，值不同 、 LED 数码管等效于多只具 有发光性能的 PN 结。 当 PN 结导通时，依靠少数载流子的注人及随后的复合而辐射发光，其伏安特性与普通二极管相似。 在正向导通之前，正向电流近似于零，笔段不发光。 当电压超过开启电压时，电流就急剧上升，笔段发光。 因此， LED 数码管属于电流控制型器件，其发光亮度 L(单位是 cd／ m2)与正向电流 IF 有关，用公式表示： L=KIF 即亮度与正向电流成正比。 LED 的正向电压 U，则与正向电流以及管芯材料有关。 使用 LED 数码管时，工作电流一般选 10mA 左右／段，既保证亮度适中，又不会损坏器件。 课 程 设 计 用 纸 第 5 页 第 3 章 设计方案 根据设计要求和设计思路，硬件电路有两部分组成，即单片机按键电路， LED 显示器电路。 图 31 为硬件电路设计框图。 图 31实验板结构框图 硬件电路说明 时钟电路 实验板的时钟振荡源电路如图 32 所示。 其中 JT 为 的晶振，改变两电容 CB 的值即可对此晶振频率进行调节。 该电路提供单片机工作所需的振荡频率，计算定时器初值即需此晶振频率，在通信 时也需知道晶振频率，以对波特率进行计算。 图 32时钟电路 复位电路 当 MCS5l 系列单片机的复位引脚 RST(全称 RESET)出现 2 个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。 如果 RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状课 程 设 计 用 纸 第 6 页。