数字电子时钟设计论文

数字电子时钟设计论文内容摘要：

图23 单片机的引脚图Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8052通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。 初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。 RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。 然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0R7）的状态，8052的初始态。 8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图4。 此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失图24 上电自动和手动复位电路图图25 内部和外部时钟方式图 Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。 而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个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。 更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。 如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。 Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。 Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于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，则不管地址大小，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。 第三章 数字钟的硬件设计 最小系统设计 单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1组成，下面介绍一下每一个组成部分。 Vcc　　电源端GND　　接地端工作电压为5V，, 引脚功能一样。 图31 晶振连接的内部、外部方式图XTAL1　19XTAL2　18　　 XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。 内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。 晶振的频率可以在1MHz24MHz内选择。 电容取30PF左右。 系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。 AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。 引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。 外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。 对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。 因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22μF。 在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。 3. 复位　RST　9在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。 复位后P0－P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。 当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。 复位是由外部的复位电路来实现的。 片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。 复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是按钮复位电路。 (1) P0端口[] P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。 作为输出口时能驱动8个TTL。 对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节。 校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。 在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。 (2) P1端口[－] P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。 输出时可驱动4个TTL。 端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。 (3) P2端口[－] P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。 输出时可驱动4个TTL。 端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。 在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。 而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。 (4) P3端口[－] P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。 输出时可驱动4个TTL。 端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 对内部Flash程序存储器编程时，接控制信息。 除此之外P3端口还用于一些专门功能，具体请看下表。 P3引脚兼用功能串行通讯输入（RXD）串行通讯输出（TXD）外部中断0（ INT0）外部中断1（INT1）定时器0输入(T0)定时器1输入(T1)外部数据存储器写选通WR外部数据存储器写选通RD表31　P3端口引脚兼用功能表 LED显示电路显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及产品工艺，单片机应用系统中常用的显示器有： 发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、CRT显示器等。 LED显示器是现在最常用的显示器之一，如下图所示。 图32 LED显示器的符号图发光二极管（LED）由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成，可以单独使用，也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件（半导体显示器）。 分段式显示器（LED数码管）由7条线段围成8字型，每一段包含一个发光二极管。 外加正向电压时二极管导通，发出清晰的光。 只要按规律控制各发光段亮、灭，就可以显示各种字形或符号。 LED数码管有共阳、共阴之分。 图是共阳式、共阴式LED数码管的原理图和符号.图33 共阳式、共阴式LED数码管的原理图和数码管的符号图显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒，因此需要6个数码管，另需两个数码管来显示横。 采用动态显示方式显示时间，硬件连接如下图所示，时的十位和个位分别显示在第一个和第二个数码管，分的十位和个位分别显示在第四个和第五个数码管，秒的十位和个位分别显示在第七个和第八个数码管，其余数码管显示横线。 LED显示器的显示控制方式按驱动方式可分成静态显示方式和动态显示方式两种。 对于多位LED显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示，其硬件连接方式如下图所示。 图34 数码管的硬件连接示意图数码管使用条件：a、段及小数点上加限流电阻 b、使用电压：段：根据发光颜色决定； 小数点：根据发光颜色决定c、使用电流：静态：总电流 80mA（每段 10mA）；动态：平均电流 45mA 峰值电流 100mA数码管使用注意事项说明：（１）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角；（２）焊接温度：２６０度；焊接时间：５Ｓ（３）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。 键盘控制电路该设计需要校对时间，所以用三个按键来实现。 按hour来调节小时的时间，按 minute来调节分针的时间，按 sceond来调节秒的时间。 下图是按键硬件连接图。 图35 按键控制电路的硬件连接图当用手按下一个键时，如图36所示，往往按键在闭合位置和断开位置之间跳几下才稳定到闭合状态的情况；在释放一个键时，也回会出现类似的情况。 这就是抖动。 抖动的持续时间随键盘材料和操作员而异，不过通常总是不大于10ms。 很容易想到，抖动问题不解决就会引起对闭合键的识别。 用软件方法可以很容易地解决抖动问题，这就是通过延迟10ms来等待抖动消失，这之后，在读入键盘码。 键按下前沿抖动后沿抖动闭合稳定图36 按键抖动信号波形第四章 数字钟的软件设计系统的软件设计也是工具系统功能的设计。 单片机软件的设计主要包括执行软件（完成各种实质性功能）的设计和监控软件的设计。 单片机。