课程设计论文-基于51单片机的数字时钟

课程设计论文-基于51单片机的数字时钟内容摘要：

实现时钟计时的基本方法 利用 MCS51 系列单片机的可编程定时 /计数器、中断系统来实现时钟计数。 (1) 计数初值计算 : 把定时器设为工作方式 1，定时时间为 50ms，则计数溢出 20 次即得时钟计时最小单位秒，而 100 次计数可用软件方法实现。 假设使用 T/C0，方式 1， 50ms 定时， fosc=12MHz。 则初值 X 满足（ 216X） 1/12MHz 12μ s =50000μ s X=15536→ 0011110010110000→ 3CB0H (2) 采用中断方式进行溢出次数累计 ,计满 20 次为秒计时（ 1 秒）； (3) 从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。 电子钟的时间显示 电子钟的时钟时间在六位数码管上进行显示，因此，在内部 RAM 中设置显示缓冲区共 8 个单元。 LED8 LED7 LED6 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 37H 36H 35H 34H 33H 32H 31H 30H 时十位 时个位 分隔 分十位 分个位 分隔 秒十位 秒个位 电子钟的时间调整 电子钟设置 3 个按键通过程序控制来完成电子钟的时间调整。 A 键调整时； B键调整分； C 键复位 3 总体方案介绍 计时方案 利用 AT89S51 单片机内部的定时 /计数器进行中断时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。 该方案节省硬件成本，且能使读者在定时 /计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机的指令系统能 有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。 控制方案 AT89S51 的 P0 口和 P2 口外接由八个 LED 数码管 (LED8～ LED1)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 位微型计算机。 它带有 8K Flash 可编程和擦除的只读存储器（ EPROM），该器件采用 ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的 80C51 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，采用其现有的 I/O 便可完成，所以本设计中采用此的设计方案。 第三章 系统 硬件 电路 分析与 设计 根据以上的电子时钟的设计要求可以分为以下的几个硬件电路模块：单片机模块、数码显示模块与按键模块，模块之间的关系图如下面得方框电路图 1 所示。 图 1 硬件电路方框图 4 单片机模块设计 芯片分析 AT89C51 单片机引脚图如下： 图 2 AT89C51 引脚图 MCS51 单片机是标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片，其各引脚功能如下： VCC： +5V 电源。 VSS：接地。 RST：复位信号。 当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用完成单片机的复位初始化操作。 XTAL1 和 XTAL2：外接晶体引线端。 当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏极开路双向 I/O 口，当作输出口使用时，必须接上拉电阻才能有高电平输出；当作输入口使用时，必须先向电路中的锁存器写入“ 1” ，使 FET截止，以避免锁存器为 “ 0” 状态时对引脚读入的干扰。 5 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，它不再需要多路转接电路 MUX；因此它作为输出口使用时，无需再外接上拉电阻，当作为输入口使用时，同样也需先向其锁存器写 “ 1” ，使输出驱动电路的 FET截止。 P2 口： P2 口电路比 P1 口电路多了一个多路转接电路 MUX，这又正好与 P0口一样。 P2 口可以作为通用的 I/O 口使用，这时多路转接电路开关倒向锁丰存器 Q 端。 P3 口： P3 口特点在于，为适应引脚信号第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑。 当作为 I/O 口使用时，第二功能信号引线 应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。 当输出第二功能信号时，该位应应置 “ 1” ，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出，具体第二功能如表 1 所示。 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益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2。 而在芯片内部， XTAL1和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。 时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时 钟脉冲信号。 图 3 晶振电路 6 复位电路 单片机复位的条件是：必须使 RST/VPD 或 RST引（ 9）加上持续两个机器周期（即 24 个振荡周期）的高电平。 例如，若时钟频率为 12 MHz，每机器周期为 1μ s，则只需 2μ s 以上时间的高电平，在 RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。 单片机常见的复位如图所示。 电路为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。 在接电瞬间， RESET端的电位与 VCC 相同，随着充电电流的减少， RESET的电位逐渐下降。 只要保证 RESET为高电平的时间大于两个机器周期，便能正 常复位。 该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图中的 RESET键，此时电源 VCC 经电阻 R R2 分压，在 RESET端产生一个复位高电平。 图 4 单片机复位电路 数码显示模块设计 系统采用动态显示方式，用 P0 口来控制 LED 数码管的段控线，而用 P2 口来控制其位控线。 动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即循环点亮每一个数码管，这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮，但由于人眼存在视觉残留效应，只要每位数码管间隔时间足够短，就可以给人以同时显示的感觉。 7 图 5 数码显示电路 按键模块 下图为按键模块电路原理图， A 为复位键， B为时钟调控键， C 为分钟调控键。 图 6 按键模块电路原理图 8 第四章 系统软件 电路分析与 设计 软件设计分析 在编程上。