基于51单片机可校时数字时钟设计.doc

湖 南 第 一 师 范 学 院专科学生毕业论文（设计）题 目 基于51单片机可校时数字时钟设计 学生姓名 马 虎 学 号 0207306016 系（部） 数 理 系 专业班级 应用电子技术 指导教师 廖永忠 2009年 12 月 18 日 湖南第一师范学院专科毕业论文开题报告课题名称： 基于51单片机可校时数字时钟设计 毕业论文起止时间： 2009 年 2 月 16 日 4 月 10日(共 10 周)系（部）：数理系 指导教师：廖永忠班级： 1班 学生姓名：马 虎近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。通常通过单片机设计电子时钟有2种方法：一是通过单片机内部的定时器计数器。采用软件编程实现时钟计数，一般称为软时钟，这种方法硬件线路简单，程序比较复杂。系统的功能一般与软件相关。通常用于对时间精度要求不搞的场合。二是采用时钟芯片 他的功能强大，功能不见集成在芯片内需，自动产生时钟等相关功能。硬件成本较高，软件编程简单。通常对时钟精确度要求较高的场合。本次设计中以单片机的发展过程和发展方向为背景，介绍了单片机的输入输出的工作原理和操作方法，中断的工作原理和操作方法。2803的工作原理和操作方法，LED的内部结构。电路设计及调试过程。本次做的数字钟是以单片机（AT89S51）为核心，结合相关的元器件（共阴极LED数码显示器、驱动器ULN2803风鸣器等），再配以相应的软件，达到制作简易数字钟的目的， 其硬件部分难点在于元器件的选择、布局及焊接。电子时钟的系统软件程序有、由主程序和子程序组成，主程序包含初始化参数设置，按键处理，数码管显示模块等。在设计时候、各个模块都采用子程序结构设计。在主程序种调用。由于定时器，计数器采用中断方式处理，应此还用辨析定时器，中断服务子程序，在定时器，计数器中断服务子程序种对时钟进行调整。指导教师审阅意见 年 月 日系（部）意见： 年 月 日湖南第一师范学院毕业论文（设计）进度表毕业论文（设计）题目：基于51单片机可校时数字时钟设计起止时间：2009 年 2 月 16 日 4 月 10日学生： （签名） 指导教师： （签名）系（教研室）主任： （签名）时 间工 作 内 容备 注第 周至第 周 月 日至 月 日第 周至第 周 月 日至 月 日第 周至第 周 月 日至 月 日第 周至第 周 月 日至 月 日第 周至第 周 月 日至 月 日第 周至第 周 月 日至 月 日注：此表一式两份：一份存系（部），一份发给学生。论 文 评 审 表评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量20%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。5选题恰当题目规模适当，难易度适中，有一定的科学性。5能力水平45%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。20研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。10研究方法和手段的运用能力能运用本专业相关实践（实习、实验）经验和结论，总结信息。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点明确；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅文科5000字左右，理科4000字左右。5总 分湖南第一师范学院毕业论文（设计）指导教师评语主要对学生毕业论文（设计）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价指导教师： （签名）年 月 日指导人评定成绩：湖南第一师范学院毕业论文（设计）答辩会记录日期： 学生姓名： 学号： 班级：论文题目：提交毕业论文（设计）答辩材料：1 论文（设计）说明书 共 页2 论文（设计） 图纸 页3 指导教师评语 共 页毕业论文（设计）答辩评语：主要对学生毕业论文（设计）的研究思路，论文（设计）质量，文本图纸规范程度和对论文（设计）的介绍，回答问题情况等进行综合评价答辩成绩：毕业论文（设计）答辩组长： （签名）毕业论文（设计）答辩成员： （签名）总评成绩： 系（部）公章： 年 月 日目 录摘要1引言1第1章 1 1.1 11.1.1 11.1.2 21.2 3 1.2.1 4结束语17参考文献17致谢18基于51单片机可校时数字时钟设计应用电子技术 专业 2006级 马 虎摘要：单片计算机即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer ）,是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。他体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。关键词： 单片机；数字时钟; 动态显示; LED数码管显示；按键Based on single-chip microcomputer 51 and can adjust the time Digital Clock Design Hu Ma,grade 2006，Applied Electronic Technology Abstract ：Single-chip computer-chip micro-computer. (Single-Chip Microcomputer), is a CPU, RAM, ROM, timing, counting and multiple interfaces in one microcontroller. His small size, low cost, powerful, widely used in intelligent products and industrial automation. And 51 single-chip MCU are the most typical and most representative one. The Graduation Project, through its study, the application to achieve the study, design, development software and hardware capabilities.Key words: microcomputer; digital clock; Dynamic display LED digital tube display; button目录：一 单片机概述 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压底功耗。二 MS1C-51芯片简介MCS-51单片机内部结构 8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器(RAM)8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。图1程序存储器(ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：8051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：8051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8051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MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图2。 图2MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、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：MCS-51的引脚说明：MCS-51系列单片机中的8031、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：如图3 图3Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051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，P0-P3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R0-R7）的状态，8051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4Pin30: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。在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习，应用，从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。三、电路原理分析通常通过单片机设计电子时钟有2种方法：一是通过单片机内部的定时器计数器。采用软件编程实现时钟计数，一般称为软时钟，这种方法硬件线路简单，程序比较复杂。系统的功能一般与软件相关。通常用于对时间精度要求不搞的场合。二是采用时钟芯片 他的功能强大，功能不见集成在芯片内需，自动产生时钟等相关功能。硬件成本较高，软件编程仙丹。通常对时钟精确度要求较高的场合。电子时钟的系统软件程序有、由主程序和子程序组成，主程序包含初始化参数设置，按键处理，数码管显示模块等。在设计时候、各个模块都采用子程序结构设计。在主程序种调用。由于定时器，计数器采用中断方式处理，应此还用辨析定时器，中断服务子程序，在定时器，计数器中断服务子程序种对时钟进行调整。1 主程序主程序执行流程图如图：下所示。主程序先对显示单元和定时器计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有建按下，则转入相应的功能程序。 2数码管显示模块本系统公用8个数码管，从右到左一次显示秒个位，秒十位，横线，分个位，分十位，横线，时个位，时十位。数码管显示的信息用8个内存单元存放，这8个内存单元为显示缓冲区，其中秒个位和秒十位，分个位和分十位，时个位和时十位分别由秒数据，分数据和小时数据分拆得到。在本系统种数码管显示采用软件译码动态显示。在存储器中首先建立一张显示信息字段码表，显示的时候，先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码表中查出的所显示的字段码。从P1口输出，同时在P2口将对应的位选码输出，选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓冲区的内容。3定时器计数器T0中断服务程序 定时器计数器T0用于时间计时，选择方式1，重复定时，定时时间设为50MS，定时时间到则溢出中断，在中断服务程序中用一个计数器对50MS计数，计20次则对秒单元加1，秒单元加到60则对分单元加1，同时秒单元清零。分单元加到60的时候，则对时单元加1，同时分单元清零，时单元加到24的时候则对时单元清零，标志一天时间计满。在对各单元计数的同时，把它们的值放到存储器单元的制定位置。定时器计数器T0中断服务程序流程图如下图所示： 4按键处理模块按键处理设置为：如果没有按键，则时钟正常走下去，当第一次按下K0按键时候，进入调分状态时钟停止走动，按下K1键可以对分进行加1的操作，按下K2键的时候可以对分进行减1操作。当第二次按下K0按键时候，进入调小 时 可以对小时进行减1操作。当K0第三次按下的时候时钟恢复正常走动，退出调时间的模式。5、整点报时功能整点报时的功能实现，只需要在程序中添加一小段程序。当分的计数单元计满到60的时候，把连接蜂鸣器的一个I/O端口置0延时需要蜂鸣器响的时间后在把连接蜂鸣器的一个I/O端口置1，关闭蜂鸣器。6、整个电路的原理图如下： 6汇编语言源程序清单采用8位LED软件译码动态显示程序使用AT89S52单片机，12MHZ晶振，P1输出字段码，P2输出位选码。用共阴LED数码管，P0.0为进入调整时间按键K0，P0.1为调整时间加1的按键K1，P0.2为调整时间减1的按键K2。片内的RAM的70H到77H地址单元作为LED数码管的显示缓冲区。78H,79,7AH,分别为秒，分，时的计数单元。7BH为50MS计数器，7CH为调时间按键计数器。ORG 0000HLJMP STARTORG 00BHLJMP INTT0START:MOV 70H,#00MOV 71H,#00MOV 72H,#00MOV 73H,#00MOV 74H,#00MOV 75H,#00MOV 76H,#00MOV 77H,#00MOV 78H,#00MOV 79H,#00MOV 7AH,#12MOV 7BH,#00MOV 7CH,#00MOV TMOD,#01HMOV TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHSETB EASETB ET0SETB TR0START1:LCALL SCANLCALL KEYSCANSJMP START1DL1MS:MOV R7,#250DL1:NOPNOPDJNZ R7,DL1RETDL20MS:MOV R3,#14HDL3: MOV R2,#250DL2:NOPNOPDJNZ R2,DL2DJNZ R3,DL3RETSCAN:MOV 72H,#10MOV 75H,#10MOV A,78HMOV B,#0AHDIV ABMOV 71H,AMOV 70H,BMOV A,79HMOV B,#0AHDIV ABMOV 74H,AMOV 73H,BMOV A,7AHMOV B,#0AHDIV ABMOV 77H,AMOV 76H,BMOV R1,#70HMOV R5,#080HMOV R6,#08HSCAN1:MOV A,R5MOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOV A,R5LCALL DL1MSINC R1MOV A,R5RR AMOV R5, ADJNZ R6,SCAN1MOV P2,#00HRETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFHINTT0:PUSH ACCPUSH PSWCLR ET0CLR TR0MOV TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHSETB TR0INC 7BHMOV A,7BHCJNE A,#14H,OUTT0MOV 7BH,#00INC 78HMOV A,78HCJNE A,#3CH,OUTT0MOV 78H,#00INC 79HMOV A,79HCJNE A,#3CH,OUTT0MOV 79H,#00MOV P3,#0FDHLCALL DELAY500MSMOV P3,#0FFHINC 7AHMOV A,7AHCJNE A,#18H,OUTT0MOV 7AH