基于单片机的数字钟设计论文设计

基于单片机的数字钟设计论文设计内容摘要：

中断系统： 8052 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： 8052 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 8052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 MCS52 系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品 16 位的 MCS96 系列单片机则采用普林斯顿结构。 下图是 MCS52 系列单片机的内部结构示意图。 XXXX 职业技术学院 毕业设计（论文） 8 图 22 MCS52 系列单片机的内部结构 MCS52 的引脚说明： MCS52系列单片机中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接 DIP 结构，右图是它们的引脚配置， 40 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 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： MCS51 的引脚说明： MCS52系列单片机中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接 DIP 结构，右图是它们的引脚配置， 40 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 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 23 单片机的引脚图 XXXX 职业技术学院 毕业设计（论文） 9 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 XXXX 职业技术学院 毕业设计（论文） 10 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。 XXXX 职业技术学院 毕业设计（论文） 11 第 二 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，另有 AT89LV51 工作电压则是 , 引脚功能一样。 图 31 晶振连接的内部、外部方式图 XTAL1 19 XTAL2 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 22μ F。 在焊接刷电路板时，晶体振荡XXXX 职业技术学院 毕业设计（论文） 12 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。 XXXX 职业技术学院 毕业设计（论文） 13 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。