基于单片机电子时钟的设计与实现(毕业论文)(编辑修改稿)

基于单片机电子时钟的设计与实现(毕业论文)(编辑修改稿)内容摘要：

为定时器工作方式，每个机器周期给定时 /计数器加 1，由于一个机器周期包含 12 个震荡周期，故计数的速率是震荡器的 1/12；作为计数器工作时，每当 T0 或 T1 的外部输入信号引脚（即 脚或 脚）由 1 转 0 时，计数器加 1。 定时 /计数器 T0 和 T1 除具有两种工作方式外，还具 有 4 钟工作模式。 模式 0: 13 位定时器 /计数器。 模式 1: 16 位定时器 /计数器。 模式 2: 8 位定时器 /计数器，可重装初值。 模式 3: 定时 /计数 器 0 分为两个 8 位定时 /计数器 定时 /计数器 1 在此方式无意义。 与定时 /计数器有关的特殊功能计数器 为 TMOD和 TCON,其相关格式如表 22 所示。 表 22 TMOD 格式 定时 /计数器 1 定时 /计数器 0 12 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/ T M1 M0 GATE C/ T M1 M0 GATE=0，表示相应的外部中断不起作用； GATE=1，表示相应的外部中断起作用。 C/ T =0，表示定时器工作方式； C/ T =1，表示计数器工作方式。 M1M0 表示定时器 /计数器工作模式的选择。 M1M0=00，选择工作模式 0； M1M0=01，选择工作模式 1； M1M0=10，选择工作模式 2； M1M0=11，选择工作模式 3。 6. 中断系统 AT89C51 单片机 的中断系统有 5 个中断源。 AT89C51 的 5 个中断源中，两个为外部中断 INT0 ( 脚 )和 INT1 ( 脚 )输入中断请求；两个为片内定时 /计数 器 T0、 T1 溢出中断请求 TF0 和 TF1；一个为片内串行口中断请求 TI（发送中断）和 RI（接受中断）。 这些溢出中断请求标志分别由特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 的相应位锁存。 7. 时钟电路 AT89C51 芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。 时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的频率范围为 ～ 12MHz，典型取值为 6MHz。 8. 总线 以上所有组成部分都是通过总线连接起来，从而构成一个完整的 单片机。 系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。 软件的仿真技术 keil 仿真 Keil 公司是一家业界领先的微控制器（ MCU）软件开发工具的独立供应商。 Keil公司由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的 Keil Elektronik GmbH 和美国德克萨斯的 Keil Software Inc。 Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括 ANSI C 编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心（ realtime kernel）。 有超过 10 万名微控制器开发人员在使用这种得到业界认可的解决方案。 其 Keil C51 编译器自 1988 年引入市场以来成为事实上的行业标准，并支持超过 500 种 8051 变种 protues 仿真 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真软件 )，从原理图布图、代码调试到单片机13 与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086和 MSP430 等， 20xx 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。 在编译方面，它也支持 IAR、 Keil和 MPLAB 等多种编译器。 Proteus 仿真软件包含两个应用程序， Proteus ISIS 和 Proteusares Proteus ISIS 是 Proteus 系统的核心，拥有超过 8000 元件的大型元件库，包含几千个模 拟和数字电路中常用的 Spice 模型及各种动态元件，如三极管、 555 定时器等基本元件，完全适合于仿真模型。 同时 ISIS 也为用户提供了非常友好的作图界面，元件之间的连线方便、灵活、高效率，剪切、移动等操作借助鼠标可简单实现；另外， ISIS 还支持层次图设计，支持 WMF、 BNP、 DXF 等多种图形输出格式。 14 3 电子时钟的硬件 电路 设计 电路是由控制部分和显示部分两大部分组成。 利用单片机程序进行控制，并通过数码管进行显示。 系统控制电路 （单片机系统） 单片机的最小系统包括： 电源 电路 、 晶振 电路、 复位 电路 和引脚 EA 的接入状态 ，如图 31 所示。 图 31 单片机最小系统的结构图 电路 VCC 40 接入 电源端 ； GND 20 接地端 ； 工作电压为 5V。 荡电路 系统的时钟电路设计是 利用芯片内部的振荡电路 来完成的。 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。 AT89C51 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。 15 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 RET 引脚 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上电自动复位电路。 复位操作不会对内部 RAM 有所影响。 4. EA 接入状态 引脚 EA接入高电平， 表示访问内部程序存储器，当程序计数器的值超过 0FFFH时，将自动转向访问外部存储器。 秒信号产生电路 本次时钟系统的设计是利用芯片内的震荡电路，对定时器定时 50ms，然后通过定时中断响应 20 次来计时 1 秒钟。 计时电路 计时电路是通过对秒信号的累计，秒信号达到 60，分加 1， 秒清零；分累计达到 60，小时加 1，分清零；小时达到 24，小时清零，如此循环计时。 校准电路 在这次时钟系统的设计中，是通过 K、 kadd、 ksub 三个键 对时、分、秒来进行 加、减 校对调整。 显示电路 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。 本次设计采用动态显示方式显示时间，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。 16 本次设计是通过 LED 采用动态扫描的方式来对时间进行显示，其接口电路是把所有 LED 显示器的 8 个笔划段 a～ g、 dp 的同名端连在一起，由 P2 口控制公共的 COM 端来决定哪个数码管点亮（低 电平点亮）， P0 口输入字形码。 通过轮流控制各个显示器的 COM 端，使各个显示器轮流点亮。 由于每位显示器的点亮时间是极为短暂的 ， 所以只要扫 描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感， 如图 32（ a） 和图 32（ b） 所示。 图 32（ a）数码管连接电路 17 图 32（ b）数码管连接电路 功能选择电路（键盘控制） 本次设计了 5 个键， kadd 和 ksub 用于 对时间进行加减， K 用于 对 时，分，秒 进行选择 以及 判断 时钟 是否 从正常走时的状态进入到设定时间的状态， K1 用于启动 时钟 ，让时钟开始走时 ， K2 用于对时钟的闹铃时间进行设定。 按键 电路 的 连接 关系如图 33所示。 18 图 33 按键控制电路的连接图 定时闹铃电路 本 次 设计 的 电子时钟有到时响铃的功能，当时间到达指定时间 时 ，蜂鸣器就会启动，发出响声 5 秒，其电路连接如 图 34 所示。 图 34 蜂鸣器电路 连接图 19 4 电子时钟 的软件 程序 设计 系统的软件设计也是 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。 主程序流程 主程序流程如图 41 所示。 20 N Y。