基于单片机的电子时钟设计word格式

基于单片机的电子时钟设计word格式内容摘要：

但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（决定于晶片的尺寸）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振，因此石英晶体又称为石英晶体谐振器。 其特点是频率稳定度很高。 石英晶体振荡器与石英 晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子器件。 石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振，而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置 IC 来共同作用来工作的。 振荡器直接应用于电路中，谐振器工作时一般需要提供 电压来维持工作。 振荡器比谐振器多了一个重要技术参数为：谐振电阻（ RR），谐振器没有电阻要求。 RR 的大小直接影响电路的性能，也是各商家竞争的一个重要参数。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 第 2 章 整体设计思路 方案论证与 比较 电子 时钟方案 电子 时钟是本设计的最主要的部分。 根据需要，可利用两种方案实现： 方案一：本方案采用 Dallas 公司的专用时钟芯片 DS12887A。 该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于 10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。 为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。 当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。 而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。 方案二：本方 案完全用软件实现电子时钟。 原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。 利用定时器与软件结合实现 1 秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加 1；若秒值达到 60，则将其清零，并将相应的分字节值加 1；若分值达到 60，则清零分字节，并将时字节值加 1；若时值达到 24，则将十字节清零。 该方案具有硬件电路简单的特点。 但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。 而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。 基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二完成电子时钟 的功能。 数码管显示方案 方案一：静态显示。 所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。 该方式每一位都需要一个 8 位输出口控制。 静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。 但当所显示的位数较多时，静态显示所需的 I/O 口太多，造成了资源的浪费。 方案二：动态显示。 所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。 利用人的视觉暂留功洛阳理工学院毕业设计（论文） 8 能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。 显示器的亮度既与导通电流有关，也 于点亮时间与间隔时间的比例有关。 调整参数可以实现较高稳定度的显示。 动态显示节省了 I/O 口，降低了能耗。 从节省 I/O 口和降低能耗出发，本设计采用方案二。 设计思路分析 针对要实现的功能，采用 AT89C51 单片机进行设计， AT89C51 单片机是一款低功耗，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4KB 在线可编程（ ISP）的可反复擦写 1000 次的 F lash 只读程序存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS 51 指令系统及 80C51 引脚结构。 这样，既能做到经济合理又能实现预期的功能。 在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。 程序可分为 闹钟的声音程序 、时间 显示程序 、日期显示程序，秒表显示程序，时间调整 程序 、闹钟调整程序、定时调整程序，延时程序等。 运用这种方法，关键在于各模块的兼容和配合，若各模块不匹配会出现意想不到的错误。 首先，在编程之前必须了解硬件结构尤其是各引脚的用法，以及内部寄存器、存储单元的用法，否则，编程无从下手，电路也无法设计。 这是前期准备工作。 第二部分是硬件部分：依据想要的功能分块设计设计，比如输入需要开关电路，输出需要显 示驱动电路和数码管电路等。 第三部分是软件部分：先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进行分块的编程调试，最终完成程序设计。 第四部分是软件画图部分：设计好电路后进行画图，包括电路图和仿真图的绘制。 第五部分是软件仿真部分：软硬件设计 好后将软件载入芯片中进行仿真，仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成功。 第六部分是硬件实现部分：连接电路并导入程序检查电路，若与设计的完全一样一般能实现想要的功能。 最后进行功能扩展，在已经正确的设计基础上，添加额外的功能。 AT89C51 单片机简介 洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4KB 的可反复擦除的只读程序存储器（ PEROM）和 128B 随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（ CPU）和 FLASH 存储单元，功能强大 AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。 AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 图 21 AT89C51 单片机 主要特性 与 MCS51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器 /计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器 和时钟电路。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 管脚说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口 ： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口 ： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口 ： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口 ： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL 门电流。 当 P3 口写入 “1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口 ， 如 表 21 所示 ： 洛阳理工学院毕业设计（论文） 11 表 21 P3 口的 一些特殊功能口 RXD 串行输入口 TXD 串行输出口 /INT0 外部中断 0 /INT1 外部中断 1 T0 记时器 0 外部输入 /WR 外部数据存储器写选通 /RD 外部数据存储器读选通 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意 的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP ：当 /EA 保 持低 电 平 时， 则 在此 期 间 外部 程 序存 储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存 储器。 注意加密方式 1 时， /EA将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性 XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 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， XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟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。 TMOD 定时器 /计数器 TMOD 定时器 /计数器方式寄存器 定时器方式控制寄存器 TMOD 在特殊功能寄存器中 ,字节地址为 89H,无位地址。 其中低四位定义定时器 /计数器 T0,高四位定义定时器 /计数器 T1，各位的说明： Ⅰ ， GATE—— 门控制。 GATE=1 时，由外部中断引脚 INT0、 INT1 和控制寄存器的 TR0,TR1 来启动定时器。 当 INT0 引脚为高电平时 TR0 置位，启动定时器 T0； 当 INT1 引脚为高电平时 TR1 置位，启动定时器 T1。 GATE=0 时，仅由 TR0,TR1 置位分别启动定时器 T0、 T1。 Ⅱ ， C/T—— 功能选择位置位时选择计数功能，清零时选择定时功能。 Ⅲ ， M0、 M1—— 方式选择功能 由于有 2 位，因此有 4 种工作方式 M1M0 工作方式 计数器模式 0 0 方式 0 13 位计数器 0 1 方式 1 16 位计数器 1 0 方式 2 自动重装 8 位 1 1 方式 3 T0 分为 2 个 8 位计数器， T1 为波特率发生器 TCON 定时器 /计数器控制寄存器 TCON 在特殊功能寄存器中 ,字节地址为 88H,位地址 (由低位到高位 )为 88H8FH,由于有位地址 ,十分便于进行位操作。 TF0(TF1)—— 计数溢出标志位，当计数器计数溢出时，该位置 1。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 TR0（ TR1） —— 定时器运行控制位 当 TR0（ TR1）＝ 0 停止定时器 /计数器工作 当 TR0（ TR1）＝ 1 启动定时器 /计数器工作 IE0（ IE1） —— 外中断请求标志位 当 CPU 采样到 （ ）出现有效中断请求时，此位由硬件置 1。 在中断响应完成后转向中断服务时，再由硬件自动清 0。 IT0（ IT1） —— 外中断请求信号方式控制位 当 IT0（ IT1） =1 脉冲方式（后沿负跳有效） 当 IT0（ IT1）＝ 0 电平方式（低电平有效）此位由软件置 1 或清 0。 TF0（ TF1） —— 计数溢出标志位 当计数器产生计数溢出时，此位由硬件置 1。 当转向中断服务时，再有硬件自动清 0。 计数溢出的标志位的使用有两种情况：采用中断方式时，作中断请求标志位来使用；采用查询方式时，作查询状态位来使用。 定时器 /计数器的初始化 由于定时器 /计数器的功能是由软件编程确定的 ,所以一般在使用定时 /计数器前都要对其进行初始化 ,使其按设定的功能工作 .初始 化 的步骤一般如下 : (1) 确 定工作方式（即对 TMOD 赋值） ， 预置定时或计数的初值。 (2) 根据需要开放定时器 /计数器的中断（直接对 IE 位赋值）。 (3) 启动定时器 /计。