基于單片機的電子鐘設(shè)計畢業(yè)論文_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>  題 目 基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計</p><p>  姓 名 </p><p>  學(xué) 號 </p><p>  專 業(yè) 應(yīng)用電子 &l

2、t;/p><p>  指導(dǎo)教師 </p><p>  2013年 04月 30 日</p><p><b>  畢業(yè)論文</b></p><p>  題目:基于8051單片機研制數(shù)字時鐘</p><p>  院系:電子信息工程 </p><p>

3、;  專業(yè):應(yīng)用電子 </p><p>  班級:應(yīng)用電子技術(shù)(1)班 </p><p>  姓名: </p><p>  老實: </p><p><b>  2013.5</b></p><p>  基于

4、8051單片機研制數(shù)字時鐘</p><p><b>  摘 要</b></p><p>  20世紀末,電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展,在其推動下,現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的</p><p>  各個領(lǐng)域,有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高,同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)</p><p>  品性能進一步提高,產(chǎn)品更

5、新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。</p><p>  現(xiàn)代生活的人們越來越重視起了時間觀念,可以說是時間和金錢劃上了等號。對于那些</p><p>  對時間把握非常嚴格和準確的人或事來說,時間的不準確會帶來非常大的麻煩,所以以數(shù)碼</p><p>  管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀</p><p>

6、  數(shù)快、時間準確顯示到秒。而機械式的依賴于晶體震蕩器,可能會導(dǎo)致誤差。</p><p>  數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、</p><p>  穩(wěn)定度遠遠超過老式機械鐘。在這次設(shè)計中,我們采用LED數(shù)碼管顯示時、分、秒,以24</p><p>  小時計時方式,根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進行顯示,用12MHz的晶振

7、產(chǎn)生振蕩脈沖,定</p><p>  時器計數(shù)。在此次設(shè)計中,電路具有顯示時間的其本功能,還可以實現(xiàn)對時間的調(diào)整。數(shù)字</p><p>  鐘是其小巧,價格低廉,走時精度高,使用方便,功能多,便于集成化而受廣大消費的喜愛,</p><p>  因此得到了廣泛的使用。</p><p><b>  目 錄</b><

8、/p><p>  第一章 緒論 </p><p>  1.1 數(shù)字電子鐘的背景…………………………………………………………………… 4</p><p>  1.2 數(shù)字電子鐘的意義…………………………………………………………………… 4</p><p>  1.3 數(shù)字電子鐘的應(yīng)用………………………………………………………………

9、…… 4</p><p>  第二章 整體設(shè)計方案</p><p>  2.1 單片機的選擇…………………………………………………………………………… 6</p><p>  2.2 單片機的基本結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………… 8</p><p>  第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計</p><p&

10、gt;  3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計…………………………………………………………………………… 12</p><p>  3.2 LED顯示電路…………………………………………………………………………… 15</p><p>  第四章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計</p><p>  4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖…………………………………………………………………… 18</p

11、><p>  4.2 數(shù)字電子鐘的原理圖…………………………………………………………………… 21</p><p>  4.3 主程序…………………………………………………………………………………… 22</p><p>  4.4 時鐘設(shè)置子程序………………………………………………………………………… 21</p><p>  4.5 定時器中

12、斷子程序……………………………………………………………………… 21</p><p>  4.6 LED顯示子程序………………………………………………………………………… 22</p><p>  4.7 按鍵控制子程序………………………………………………………………………… 24</p><p><b>  第五章 系統(tǒng)仿真</b><

13、/p><p>  5.1 PROTUES軟件介紹……………………………………………………………………… 31</p><p>  5.2 電子鐘系統(tǒng)PROTUES仿真……………………………………………………………… 31</p><p>  第六章 調(diào)試與功能說明</p><p>  6.2 系統(tǒng)性能測試與功能說明………………………………………

14、……………………… 32</p><p>  6.3 系統(tǒng)時鐘誤差分析……………………………………………………………………… 32</p><p>  6.1 硬盤調(diào)試………………………………………………………………………………… 32</p><p>  6.4 軟件調(diào)試問題及解決…………………………………………………………………… 32</p>&

15、lt;p>  結(jié)束語………………………………………………………………………………………….34</p><p>  參考文獻………………………………………………………………………………………35</p><p>  致謝……………………………………………………………………………………………..36</p><p><b>  第一章 緒論</b

16、></p><p>  1.1數(shù)字電子鐘的背景 </p><p>  20世紀末,電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展,在其推動下,現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域,有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高,同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高,產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是那么寶貴,工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情,當事情不是很重

17、要的時候,這種遺忘無傷大雅。但是,一旦重要事情,一時的耽誤可能釀成大禍。</p><p>  目前,單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。單片機應(yīng)用的重要意義還在于,它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能,現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來

18、實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù),是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p><p>  單片機模塊中最常見的是數(shù)字鐘,數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置,與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性,且無機械裝置,具有更更長的使用壽命,因此得到了廣泛的使用。</p><p>  1.2數(shù)字電子鐘的意義</p><p>  數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路

19、實現(xiàn)對.時,分,秒.數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘I钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠遠超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便,而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等,所有這些,都是以鐘

20、表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此,研究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用,有著非?,F(xiàn)實的意義。</p><p>  1.3數(shù)字電子鐘的應(yīng)用 </p><p>  數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘I钪校罕夭豢缮俚谋匦杵罚瑥V泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所,給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù),使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點,它還用于計

21、時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域。 </p><p>  第二章 整體設(shè)計方案</p><p>  2.1 單片機的選擇 </p><p>  單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支,也是

22、頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機,特別適用于控制領(lǐng)域,故又稱為微控制器。</p><p>  通常,單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成,內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件:中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此,單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合,便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。</p><p>  單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展,正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大

23、存儲容量、強I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個方面:</p><p>  1、多功能 </p><p>  單片機中盡可能地把所需要的存儲器和I/O口都集成在一塊芯片上,使得單片機可以實現(xiàn)更多的功能。比如A/D、PWM、PCA(可編程計數(shù)器陣列)、WDT(監(jiān)視定時器---看家狗)、高速I/O口及計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。</p><p

24、>  有的單片機針對某一個應(yīng)用領(lǐng)域,集成了相關(guān)的控制設(shè)備,以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如,有的芯片以51內(nèi)核為核心,集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I*I*C總線控制器等,LED、LCD或VFD顯示驅(qū)動器也開始集成在8位單片機中。</p><p><b>  2、高效率和高性能</b></p><p>  為了提高執(zhí)行速度和

25、執(zhí)行效率,單片機開始使用RISC、流水線和DSP的設(shè)計技術(shù),使單片機的性能有了明顯的提高,表現(xiàn)為:單片機的時鐘頻率得到提高;同樣頻率的單片機運行效率也有了很大的提升;由于集成度的提高,單片機的尋址能力、片內(nèi)ROM(FLASH)和RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。</p><p>  由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加,開始使用高級語言(如C語言)來開發(fā)單片機的程序。使用高級語言可以降低開發(fā) 難度,縮短開發(fā)周期,

26、增強軟件的可讀性和可移植性,便于改進和擴充功能。</p><p><b>  3、低電壓和低功耗</b></p><p>  單片機的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工藝的大量采用,很多單片機可以在更低的電壓下工作(1.2V或0.9V),功耗已經(jīng)降低到uA級。這些特性使得單片機系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時間。</p>

27、<p><b>  4、低價格</b></p><p>  單片機應(yīng)用面廣,使用數(shù)量大,帶來的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公司為了提高競爭力,在提高單片機性能的同時,十分注意降低其產(chǎn)品的價格。</p><p>  下面大致介紹一下單片機的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點。</p><p><b> ?。?)家用電器領(lǐng)域</

28、b></p><p>  用單片機控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路,使家用電器(如洗衣機、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機等)功能更完善,更加智能化和易于使用。</p><p> ?。?)辦公自動化領(lǐng)域</p><p>  單片機作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公設(shè)備,如計算機的鍵盤、磁盤驅(qū)動、打印機、復(fù)印機、電話機和傳真機等。</p><p

29、><b> ?。?)商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域</b></p><p>  商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部分與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似,但更加注重設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計量儀器、收款機、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等,都采用了單片機構(gòu)成的專用系統(tǒng)。與通用計算機相比,這些系統(tǒng)由于比較封閉,可以更有效地防止病毒和電磁干擾等,可靠性更高。</p>&l

30、t;p><b> ?。?)工業(yè)自動化</b></p><p>  在工業(yè)控制和機電一體化控制系統(tǒng)中,除了采用工控計算機外,很多都是以單片機為核心的單片機和多機系統(tǒng)。</p><p> ?。?)智能儀表與集成智能傳感器</p><p>  目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機應(yīng)用系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量系統(tǒng),使得測量系統(tǒng)具有存儲、數(shù)據(jù)處理、

31、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。將單片機和傳感器相結(jié)合,可以構(gòu)成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的物理量作進一步的變化和處理,使其成為數(shù)字信號,可以遠距離傳輸并與計算機接口。</p><p> ?。?)現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域</p><p>  通常應(yīng)用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)控系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實時性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高,因此

32、采用單片機系統(tǒng)更加重要。</p><p>  目前,我國生產(chǎn)很多型號的單片機,在此,我們采用型號為STC89C52的單片機。因為: STC89C52是一個低電壓,高性能CMOS 8位單片機,片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標準MCS-52指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處

33、理器和Flash存儲單元,內(nèi)置功能強大的微型計算機的AT89C52提供了高性價比的解決方案。</p><p>  STC89C52是一個低功耗高性能單片機,40個引腳,32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口,同時內(nèi)含2個外中斷口,2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口,STC89C51可以按照常規(guī)方法進行編程,也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起,特別是可反復(fù)擦寫的Flash存

34、儲器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>  2.2 單片機的基本結(jié)構(gòu)</p><p>  MCS-52單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>  8052單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線,現(xiàn)在我們分別加以說明:</p><p&

35、gt;<b>  中央處理器:</b></p><p>  中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件,是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器,能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼,CPU負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作,完成運算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>  數(shù)據(jù)存儲器(RAM)</p><p>  8052內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元

36、和128個專用寄存器單元,它們是統(tǒng)一編址的,專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù),用戶只能訪問,而不能用于存放用戶數(shù)據(jù),所以,用戶能使用的RAM只有128個,可存放讀寫的數(shù)據(jù),運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。</p><p>  圖2-1 單片機8052的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>  程序存儲器(ROM):</p><p>  8052共有4096個8位掩膜ROM,

37、用于存放用戶程序,原始數(shù)據(jù)或表格。</p><p>  定時/計數(shù)器(ROM):</p><p>  8052有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器,以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。</p><p>  并行輸入輸出(I/O)口:</p><p>  8052共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。<

38、/p><p><b>  全雙工串行口:</b></p><p>  8052內(nèi)置一個全雙工串行通信口,用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送,該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器,也可以當同步移位器使用。</p><p><b>  中斷系統(tǒng):</b></p><p>  8052具備較完善的中斷功能,有兩個外中

39、斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷,可滿足不同的控制要求,并具有2級的優(yōu)先級別選擇。</p><p><b>  時鐘電路:</b></p><p>  8052內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路,用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序,但8052單片機需外置振蕩電容。</p><p>  單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型,一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開

40、的形式,即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu),另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu),即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-52系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式,而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。</p><p>  下圖是MCS-52系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p>  圖2-2 MCS-52系列單片機的內(nèi)部

41、結(jié)構(gòu)</p><p>  MCS-52的引腳說明:</p><p>  MCS-52系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu),右圖是它們的引腳配置,40個引腳中,正電源和地線兩根,外置石英振蕩器的時鐘線兩根,4組8位共32個I/O口,中斷口線與P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明:</p><p>  MCS-51

42、的引腳說明:</p><p>  MCS-52系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu),右圖是它們的引腳配置,40個引腳中,正電源和地線兩根,外置石英振蕩器的時鐘線兩根,4組8位共32個I/O口,中斷口線與P3口線復(fù)用?,F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明:</p><p>  圖2-3 單片機的引腳圖</p><p>  Pi

43、n9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳,當8052通電,時鐘電路開始工作,在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平,系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后,程序計數(shù)器PC指向0000H,P0-P3輸出口全部為高電平,堆棧指針寫入07H,其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后,系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而,初始復(fù)位不改變RAM(包括工作寄存器R0-R7)的狀態(tài),8052的初始態(tài)。</p><p

44、>  8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位,也可以是手動復(fù)位,見下圖4。此外,RESET/Vpd還是一復(fù)用腳,Vcc掉電其間,此腳可接上備用電源,以保證單片機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p>  圖2-4 上電自動和手動復(fù)位電路圖</p><p>  圖2-5 內(nèi)部和外部時鐘方式圖 </p><p>  Pin30:ALE/當訪問外部程序器時,ALE

45、(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時,ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號,這個信號可以用于識別單片機是否工作,也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點,當訪問外部程序存儲器,ALE會跳過一個脈沖。 </p><p>  如果單片機是EPROM,在編程其間,將用于輸入編程脈沖。</p><p>  Pin29:當訪問外部程序存儲器時,此腳輸出負脈沖選通

46、信號,PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上,外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上,由CPU讀入并執(zhí)行。</p><p>  Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線,8051和8751單片機,內(nèi)置有4kB的程序存儲器,當EA為高電平并且程序地址小于4kB時,讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù),而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平,則不管地址大小,一律讀取外部程序存儲器指令。顯然,對內(nèi)部無程序

47、存儲器的8031,EA端必須接地。</p><p>  第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計</p><p>  3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計</p><p>  圖3-1 單片機最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 </p><p>  單片機的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/EA=1組成,下面介紹一下每一個組成部分。</p><p>  1.電源

48、引腳 </p><p>  Vcc 40 電源端</p><p>  GND 20 接地端</p><p>  工作電壓為5V,另有AT89LV51工作電壓則是2.7-6V, 引腳功能一樣。 </p><p><b>  2.外接晶體引腳</b></p><p>  圖3-2 晶振連接的

49、內(nèi)部、外部方式圖</p><p><b>  XTAL1 19</b></p><p><b>  XTAL2 18</b></p><p>  XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端,XTAL2則是輸出端,使用外部振蕩器時,外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1,而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時,時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻,如晶

50、振為12MHz,時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式,即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路,接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有

51、嚴格的要求,但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此,此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz,電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容,電容值約為22μF。在焊接刷電路板時,晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機芯片靠近,以減少寄生電容,更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。</p><p>  3. 復(fù)位 RST 9</p><p>  在振蕩器運行時,有兩個機

52、器周期(24個振蕩周期)以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時,將使單片機復(fù)位,只要這個腳保持高電平,51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0-P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平,程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r,芯片為ROM的00H處開始運行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連,斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲,它的輸出在每個機器周期的S5P2,由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位

53、電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式,此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當時鐘頻率選用6MHz時,C取22μF,Rs約為200Ω,Rk約為1K。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。</p><p>  常用的復(fù)位電路如下圖所示:</p><p>  圖3-3 常用復(fù)位電路圖</p><p><b>  4.輸入輸出引腳</b></

54、p><p>  (1) P0端口[P0.0-P0.7] P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口,端口置1(對端口寫1)時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅(qū)動8個TTL。</p><p>  對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時,接收指令字節(jié);校驗程序時輸出指令字節(jié),要求外接上拉電阻。</p><p>  在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時,P0口是分時轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)

55、總線,訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。</p><p>  (2) P1端口[P1.0-P1.7] P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅(qū)動4個TTL。端口置1時,內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平,作輸入用。</p><p>  對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時,接收低8位地址信息。</p><p>  (3) P2端口[P2.0-P2.7] P2是一

56、個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅(qū)動4個TTL。端口置1時,內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平,作輸入用。對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時,接收高8位地址和控制信息。</p><p>  在訪問外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲器時,P2口送出高8位地址。而在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。</p><p>  (4) P3端口[P3.0-P3.7] P2

57、是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅(qū)動4個TTL。端口置1時,內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平,作輸入用。</p><p>  對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時,接控制信息。除此之外P3端口還用于一些專門功能,具體請看下表。</p><p>  表3-1 P3端口引腳兼用功能表</p><p>  3.2 LED顯示電路</p><

58、p>  顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù),按照材料及產(chǎn)品工藝,單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有: 發(fā)光二極管LED顯示器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。LED顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一,如下圖所示。</p><p>  圖3-4 LED顯示器的符號圖</p><p>  發(fā)光二極管(LED)由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成,可以單獨使用,也可以組裝

59、成分段式或點陣式LED顯示器件(半導(dǎo)體顯示器)。分段式顯示器(LED數(shù)碼管)由7條線段圍成8字型,每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管導(dǎo)通,發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅,就可以顯示各種字形或符號。LED數(shù)碼管有共陽、共陰之分。圖是共陽式、共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和符號.</p><p>  圖3-5 共陽式、共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號圖</p><p&g

60、t;  顯示電路顯示模塊需要實時顯示當前的時間,即時、分、秒,因此需要6個數(shù)碼管,另需兩個數(shù)碼管來顯示橫。采用動態(tài)顯示方式顯示時間,硬件連接如下圖所示,時的十位和個位分別顯示在第一個和第二個數(shù)碼管,分的十位和個位分別顯示在第四個和第五個數(shù)碼管,秒的十位和個位分別顯示在第七個和第八個數(shù)碼管,其余數(shù)碼管顯示橫線。LED顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。對于多位LED顯示器,通常</p><

61、;p>  都是采用動態(tài)掃描的方法進行顯示,其硬件連接方式如下圖所示。</p><p>  圖3-6 數(shù)碼管的硬件連接示意圖</p><p><b>  數(shù)碼管使用條件:</b></p><p>  a、段及小數(shù)點上加限流電阻 </p><p>  b、使用電壓:段:根據(jù)發(fā)光顏色決定; 小數(shù)點:根據(jù)發(fā)光顏

62、色決定</p><p>  c、使用電流:靜態(tài):總電流 80mA(每段 10mA);動態(tài):平均電流 4-5mA 峰值電流 100mA</p><p>  數(shù)碼管使用注意事項說明:</p><p> ?。ǎ保?shù)碼管表面不要用手觸摸,不要用手去弄引角;</p><p> ?。ǎ玻┖附訙囟龋海玻叮岸?;焊接時間:5S</p><p

63、> ?。ǎ常┍砻嬗斜Wo膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來。</p><p><b>  數(shù)字鐘的軟件設(shè)計</b></p><p>  系統(tǒng)的軟件設(shè)計也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計。單片機軟件的設(shè)計主要包括執(zhí)行軟件(完成各種實質(zhì)性功能)的設(shè)計和監(jiān)控軟件的設(shè)計。單片機的軟件設(shè)計通常要考慮以下幾個方面的問題:</p><p> ?。?)根據(jù)軟件功能要求,將系

64、統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分,設(shè)計出合理的總體結(jié)構(gòu),使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理;</p><p> ?。?)培養(yǎng)良好的編程風格,如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計、實行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接,又便于移植和修改;</p><p> ?。?)建立正確的數(shù)學(xué)模型,通過仿真提高系統(tǒng)的性能,并選取合適的參數(shù);</p><p> ?。?)繪制程序流程圖;</p>

65、;<p> ?。?)合理分配系統(tǒng)資源;</p><p> ?。?)為程序加入注釋,提高可讀性,實施軟件工程;</p><p>  (7)注意軟件的抗干擾設(shè)計,提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p>  4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖</p><p>  這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計用到很多子程序,它們的流程圖如下所示。</p>&

66、lt;p>  主程序是先開始,然后啟動定時器,定時器啟動后在進行按鍵檢測,檢測完后,就可以顯示時間。</p><p>  圖4-1 主程序流程圖</p><p>  按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下,秒按鍵如果按下,秒就加1;如果沒有按下,就檢測分按鍵是否按下,分按鍵如果按下,分就加1;如果沒有按下,就檢測時按鍵是否按下,時按鍵如果按下,時就加1;如果沒有按下,就把時間顯示出來。 &

67、lt;/p><p>  圖4-2 按鍵處理流程圖</p><p>  定時器中斷時是先檢測1秒是否到,1秒如果到,秒單元就加1;如果沒到,就檢測1分鐘是否到,1分鐘如果到,分單元就加1;如果沒到,就檢測1小時是否到,1小時如果到,時單元就加1,如果沒到,就顯示時間。</p><p>  圖4-3 定時器中斷流程圖</p><p>  時間顯示是先

68、秒個位計算顯示,然后是秒十位計算顯示,再是分個位計算顯示,再然后是分十位顯示,再就是時個位計算顯示,最后是時十位顯示。</p><p>  圖4-4 時間顯示流程圖</p><p>  4.2 數(shù)字鐘的原理圖</p><p>  用PROTUES軟件,根據(jù)要求畫出數(shù)字電子鐘的原理圖如下所示。</p><p>  圖4-5 數(shù)字鐘的原理圖

69、 </p><p>  在此有必要介紹一下數(shù)字電子鐘的工作原理。</p><p>  工作原理 : </p><p>  數(shù)字電子鐘是一個將“ 時”,“分”,“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時,顯示滿刻度為23時59分59秒,另外還有校時功能。因此,一個基本的數(shù)字鐘電路主要由顯示器“時”,“分”,“秒”和單片機,還有校時電路組成。8個數(shù)

70、碼管的段選接到單片機的P0口,位選接到單片機的P2口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動態(tài)顯示的工作原理工作,將標準秒信號送入“秒單元”,“秒單元”采用60進制計數(shù)器,每累計60秒發(fā)出一個“分脈沖”信號,該信號將作為“分單元”的時鐘脈沖?!胺謫卧币膊捎?0進制計數(shù)器,每累計60分鐘,發(fā)出一個“時脈沖”信號,該信號將被送到“時單元”。“時單元”采用24進制計時器,可實現(xiàn)對一天24小時的累計。顯示電路將“時”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出來。<

71、;/p><p>  4.3 設(shè)計主程序。(本次設(shè)計我們采用匯編語言編寫程序簡單明了)</p><p>  ; P0.0-7口 為數(shù)碼管段選,采用共陽顯示管。</p><p>  ; P2.1-6為數(shù)碼管位選。</p><p>  ; 70-71H 秒計時和顯示單元 </p><p>  ; 72-73H 分顯示單元

72、 注意:72H放個位數(shù) 73H放十位數(shù)</p><p>  ; 74-75H 小時顯示單元</p><p>  ; 76-77H 分計時單元</p><p>  ; 78-79H 小時計時單元</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p>&

73、lt;p>  ;; 中斷入口程序 ;;</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p><b>  ;</b></p><p>  ORG 0000H ;程序執(zhí)行開始地址</p><p&g

74、t;  LJMP START ;跳到標號START執(zhí)行</p><p>  ORG 0003H ;外中斷0中斷程序入口</p><p>  RETI ;外中斷0中斷返回</p><p>  ORG 000BH ;定時器T0中斷程序入口</p><p>  LJMP INTT0 ;跳至

75、INTTO執(zhí)行</p><p>  ORG 0013H ;外中斷1中斷程序入口</p><p>  RETI ;外中斷1中斷返回</p><p>  ORG 001BH ;定時器T1中斷程序入口</p><p>  LJMP INTT1 ;跳至INTT1執(zhí)行</p><

76、;p>  ORG 0023H ;串行中斷程序入口地址</p><p>  RETI ;串行中斷程序返回</p><p><b>  ;</b></p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p>  ;;

77、 主 程 序 ;;</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p><b>  ;</b></p><p>  START: MOV R0,#70H ;清70H-7AH共11個內(nèi)存單元</p><

78、p>  MOV R7,#0BH ;</p><p>  CLEARDISP: MOV @R0,#00H ;</p><p>  INC R0 ;</p><p>  DJNZ R7,CLEARDISP ;</p><p>  MOV 20H,#00H ;清

79、20H(標志用)</p><p>  MOV 7AH,#0AH ;放入"熄滅符"數(shù)據(jù)</p><p>  MOV TMOD,#11H ;設(shè)T0、T1為16位定時器</p><p>  ;用11.0592M初值是4C00H;用12M初值是3CB0H</p><p>  MOV TL0,#00

80、H ;50MS定時初值(T0計時用)</p><p>  MOV TH0,#4cH ;50MS定時初值</p><p>  MOV TL1,#00H ;50MS定時初值(T1閃爍定時用)</p><p>  MOV TH1,#4cH ;50MS定時初值</p><p>  SETB EA

81、 ;總中斷開放</p><p>  SETB ET0 ;允許T0中斷</p><p>  SETB TR0 ;開啟T0定時器</p><p>  MOV R4,#14H ;1秒定時用初值(50MS×20)</p><p>  START1: LCALL DIS

82、PLAY ;調(diào)用顯示子程序</p><p>  jnb P1.1,set_h ;此按鍵是小時加1</p><p>  jnb P1.2,set_M ;此按鍵是分鐘加1 </p><p>  SJMP START1 ;P1.0口為1時跳回START1</p><p>  set_h: ljmp set_hh

83、</p><p>  set_m: ljmp set_mm</p><p><b>  ;</b></p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p>  ;; 1秒計時程序 ;;</p>&l

84、t;p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p><b>  ;T0中斷服務(wù)程序</b></p><p>  INTT0: PUSH ACC ;累加器入棧保護</p><p>  PUSH PSW ;狀態(tài)字入棧保護</p>

85、<p>  CLR ET0 ;關(guān)T0中斷允許</p><p>  CLR TR0 ;關(guān)閉定時器T0</p><p>  ;用11.0592M初值是4C00H;用12M初值是3CB0H</p><p>  MOV A,#00H ;中斷響應(yīng)時間同步修正,要精確調(diào)整在這里!??!</p>

86、;<p>  ADD A,TL0 ;低8位初值修正</p><p>  MOV TL0,A ;重裝初值(低8位修正值)</p><p>  MOV A,#4CH ;高8位初值修正</p><p>  ADDC A,TH0 ;</p><p>  MOV

87、 TH0,A ;重裝初值(高8位修正值)</p><p>  SETB TR0 ;開啟定時器T0</p><p>  DJNZ R4, OUTT0 ;20次中斷未到中斷退出</p><p>  ADDSS: MOV R4,#014H ;20次中斷到(1秒)重賦初值 14h</p&

88、gt;<p>  MOV R0,#71H ;指向秒計時單元(70H-71H)</p><p>  ACALL ADD1 ;調(diào)用加1程序(加1秒操作)</p><p>  MOV A,R3 ;秒數(shù)據(jù)放入A(R3為2位十進制數(shù)組合)</p><p>  CLR C

89、 ;清進位標志</p><p>  CJNE A,#60H,ADDMM ;</p><p>  ADDMM: JC OUTT0 ;小于60秒時中斷退出</p><p>  ACALL CLR0 ;大于或等于60秒時對秒計時單元清0</p><p>  M

90、OV R0,#77H ;指向分計時單元(76H-77H)</p><p>  ACALL ADD1 ;分計時單元加1分鐘</p><p>  MOV A,R3 ;分數(shù)據(jù)放入A</p><p>  CLR C ;清進位標志</p><p

91、>  CJNE A,#60H,ADDHH ;</p><p>  ADDHH: JC OUTT0 ;小于60分時中斷退出</p><p>  ACALL CLR0 ;大于或等于60分時分計時單元清0</p><p>  MOV R0,#79H ;指向小時計時單元(78H-79

92、H)</p><p>  ACALL ADD1 ;小時計時單元加1小時</p><p>  MOV A,R3 ;時數(shù)據(jù)放入A</p><p>  CLR C ;清進位標志</p><p>  CJNE A,#24H,HOUR ;</

93、p><p>  HOUR: JC OUTT0 ;小于24小時中斷退出</p><p>  ACALL CLR0 ;大于或等于24小時小時計時單元清0</p><p>  OUTT0: MOV 72H,76H ;中斷退出時將分、時計時單元數(shù)據(jù)移</p><p>  MO

94、V 73H,77H ;入對應(yīng)顯示單元</p><p>  MOV 74H,78H ;</p><p>  MOV 75H,79H ;</p><p>  POP PSW ;恢復(fù)狀態(tài)字(出棧)</p><p>  POP ACC

95、 ;恢復(fù)累加器</p><p>  SETB ET0 ;開放T0中斷</p><p>  RETI ;中斷返回</p><p><b>  ;</b></p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

96、;;;;;;;;;</p><p>  ;; 加1子 程 序 ;;</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p><b>  ;</b></p><p>  ADD1: MOV A,@R0

97、 ;取當前計時單元數(shù)據(jù)到A</p><p>  DEC R0 ;指向前一地址</p><p>  SWAP A ;A中數(shù)據(jù)高四位與低四位交換</p><p>  ORL A,@R0 ;前一地址中數(shù)據(jù)放入A中低四位</p><p>  ADD A,#01H ;A加1操作<

98、;/p><p>  DA A ;十進制調(diào)整</p><p>  MOV R3,A ;移入R3寄存器</p><p>  ANL A,#0FH ;高四位變0</p><p>  MOV @R0,A ;放回前一地址單元</p><p>  MOV A,R

99、3 ;取回R3中暫存數(shù)據(jù)</p><p>  INC R0 ;指向當前地址單元</p><p>  SWAP A ;A中數(shù)據(jù)高四位與低四位交換</p><p>  ANL A,#0FH ;高四位變0</p><p>  MOV @R0,A ;數(shù)據(jù)放入當削地址單

100、元中</p><p>  RET ;子程序返回</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p>  ;; 清零程序 ;;</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

101、;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p><b>  ;對計時單元復(fù)零用</b></p><p>  CLR0: CLR A ;清累加器</p><p>  MOV @R0,A ;清當前地址單元</p><p>  DEC R0 ;指向前一地址

102、</p><p>  MOV @R0,A ;前一地址單元清0</p><p>  RET ;子程序返回</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p>  ;; 顯示程序

103、 ;;</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p>  ; 顯示數(shù)據(jù)在70H-75H單元內(nèi),用六位LED共陽數(shù)碼管顯示,P1口輸出段碼數(shù)據(jù),P2口作</p><p>  ; 掃描控制,每個LED數(shù)碼管亮1MS時間再逐位循環(huán)。</p><p>  DISPLA

104、Y: MOV R1,#70H ;指向顯示數(shù)據(jù)首址</p><p>  MOV R5,#11011111B ;掃描控制字初值</p><p>  PLAY: MOV a,r5 </p><p>  MOV P2,A ;從P2口輸出</p><p>  MOV A,@R1

105、 ;取顯示數(shù)據(jù)到A</p><p>  MOV DPTR,#TAB ;取段碼表地址</p><p>  MOVC A,@A+DPTR ;查顯示數(shù)據(jù)對應(yīng)段碼</p><p>  CJNE R5,#0FEH,PLAY_1 ;不是秒低位則轉(zhuǎn)移PLAY_1</p><p>  ANL A,#7FH ;是,則點亮</p&g

106、t;<p>  AJMP PLAY_3</p><p>  PLAY_1: CJNE R5,#0FBH,PLAY_2 ;分低位?</p><p>  ANL A,#7FH</p><p>  AJMP PLAY_3</p><p>  PLAY_2: CJNE R5,#0EFH,PLAY_3 ;時低位?</p>&

107、lt;p>  ANL A,#7FH</p><p>  PLAY_3:MOV dptr,#00ffh ;將要顯示的字型碼送74LS273</p><p>  MOVX @dptr,a ;段碼放入P0口</p><p>  LCALL DL1MS ;顯示1MS</p><p>  INC R1

108、 ;指向下一地址</p><p>  MOV A,R5 ;掃描控制字放入A</p><p>  JNB ACC.0,ENDOUT ;ACC.5=0時一次顯示結(jié)束</p><p>  RR A ;A中數(shù)據(jù)循環(huán)左移</p><p>  MOV R5,A

109、 ;放回R5內(nèi)</p><p>  AJMP PLAY ;跳回PLAY循環(huán)</p><p>  ENDOUT: SETB P2.0 ;一次顯示結(jié)束,P2口復(fù)位</p><p>  ;MOV P1,#0FFH ;P1口復(fù)位</p><p>  RET

110、 ;子程序返回</p><p>  TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH</p><p>  ;共陽段碼表 "0" "1" "2" "3" "4" "5"

111、; "6" "7" "8" "9" "不亮"</p><p><b>  ;</b></p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p>  ;; 延時程序

112、 ;;</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p><b>  ;</b></p><p>  ;1MS延時程序,LED顯示程序用</p><p>  DL1MS: MOV R6,#14H</p>

113、<p>  DL1: MOV R7,#19H</p><p>  DL2: DJNZ R7,DL2</p><p>  DJNZ R6,DL1</p><p><b>  RET</b></p><p>  ;20MS延時程序,采用調(diào)用顯示子程序以改善LED的顯示閃爍現(xiàn)象</p>

114、<p>  DS20MS: ACALL DISPLAY</p><p>  ACALL DISPLAY</p><p>  ACALL DISPLAY</p><p><b>  RET</b></p><p>  ;延時程序,用作按鍵時間的長短判斷</p><p>  DL1S

115、: LCALL DL05S</p><p>  LCALL DL05S</p><p><b>  RET</b></p><p>  DL05S: MOV R3,#20H ;8毫秒*32=0.256秒</p><p>  DL05S1: LCALL DIS

116、PLAY</p><p>  DJNZ R3,DL05S1</p><p><b>  RET</b></p><p><b>  ;</b></p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p>

117、  ;; 閃動調(diào)時 程 序 ;;</p><p>  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;</p><p>  ;T1中斷服務(wù)程序,用作時間調(diào)整時調(diào)整單元閃爍指示</p><p>  INTT1: PUSH ACC ;中斷現(xiàn)場

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