单片机设计报告

1、v1.0 可编辑可修改目录目录 I摘要 II第一章 设计要求 0课程设计项目名称 1项目设计目的及技术要求 1第二章 总体方案 1硬件电路设计 1单片机最小系统电路 2复位电路 58255 可编程并行 I/O 口接口芯片 6蜂鸣器的工作原理 8软件设计 9时间调节原理框图 9主程序流程图 10第三章 总结 11第四章 参考文献 13附录 14一、仿真图： 14二、程序清单 : 14III3摘要20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗 透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高， 同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越

2、来越快。 数字 钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及办公室等公 共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路 技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带 方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上 已有现成的数字钟集成电路芯片出售，价格便宜、使用也方便，但鉴于数字钟电 路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分，因此进行数字钟的设计是必要的， 研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。单片机数字时钟就是其中的一款设计。它具有编程灵活，便于电子钟功能的 扩充，即可用该电子钟发出各种控制信号，

3、精确度高等特点，同时可以用该电子 钟发出各种控制信号。单片机数字钟是单片机为核心。时钟，本设计是以单片机 AT89S52配备 LED数码显示管， 数字钟采用 24 小时制方式显示时间， 带有年月日、 秒表和闹钟功能。本设计打算采用蜂鸣器做提醒，因没有蜂鸣器所以采用闪灯来 提醒。使人不仅仅是通过视觉来感受单片机数字钟带来的方便。而 51 系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种，通过本次课程 设计进一步对单片机学习和应用，从而更熟悉单片机的原理和相关设计并提高了 开发软、硬件的能力。本设计主要设计一个基于 80C51 单片机的电子时钟，并在 LED上显示相应的时间 , 通过两个控制键和

4、4×4 键盘来实现时间的调节功能。 应用 Proteus 软件实现单片机数字时钟系统的设计与仿真。关键词：单片机 80C51 数字时钟 汇编语言 C 语言v1.0 可编辑可修改第一章 设计要求 课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综 合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。 课程设计报告是科学论文写作的基础，不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、 综合分析能力和文字表达能力，也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学 水平的重要依据。为了加强课程设计教学管理，提高课程设计教学质量，特拟定 如下基本要求。1. 课程设计教学一般

5、可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计 结果分析、答辩等 4 个环节，每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求，该项目应能突出 学生实践能力、设计能力和创新能力的培养；该项目有一定的实用性，且学生通 过努力在规定的时间内是可以完成的。3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最 佳方案，实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和 PCB图。项目设计方案论 证内容记录于课程设计报告书第三项中，项目设计方案论证主要考核设计方案的 正确性、可行性和创新性，考核成绩占 30%左右。4. 项目设计结果分析主要包括项目

6、设计与制作结果的工艺水平，项目测试性 能指标的正确性和完整性，项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献，培养自 己的阅读兴趣和习惯，借以启发自己的思维，提高综合分和理解能力。6. 答辩是课程设计中十分重要的环节，由课程设计指导教师向答辩学生提出 23 个问题，通过答辩可进一步了解学生对课程设计中理论知识和实际技能掌握 的程度，以及对问题的理解、分析和判断能力。7. 学生应在课程设计周内认真参加项目设计的各个环节，按时完成课程设计 报告书交给课程设计指导教师评阅。8. 课程设计报告书是实践教学水平评估的重要资料，应按课程、班级集

7、成存 档交实验室统一管理。课程设计项目名称实时时钟显示电路设计 项目设计目的及技术要求1. 最小单片机系统：其作用是和外围的时钟芯片通信，并控制数据传输过程， 采集时间信息并予以处理；可编程并行 I/O 口接口芯片：它是本设计的核心模块，由它提供实时的日历 时钟信息；数码管显示模块：此模块用于实时时钟信息显示；程序部分包括单片机和 8255A芯片的接口程序（实现单片机和 8255A 之间的 数据传输过程）以及液晶显示程序。第二章 总体方案方案开发的基本要求采用 LED数码管动态扫描， LED数码管实际上是由七个发光管组成 8字形构成 的，加上小数点就是 8 个。这些段分别由字母 a,b,c,d

8、,e,f,g,dp 来表示。当数码 管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼精看到字样了。 LED数码管价格适中，对于显示数字最合适， 而且采用动态扫描法与单片机连接时， 占用的单片机口线少。 LED数码管要正常显示， 就要用驱动电路来驱动数码管的各 个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据 LED 数码管的驱动方式的不同，可 以分为静态式和动态式两类，最佳方案是采用 LED数码管动态扫描显示。硬件电路设计按照系统设计功能的要求，电路系统构成框图如图 1 所示。主控芯片使用 52 系列 AT89S52单片机。23图 1 实时时钟电路系统构成框图单片机最小系统电路单片机最小系统是

9、最小的单片机系统，没有市场上买的有那么多功能。通过 自己喜欢的作用来扩展电路板。电路简单，这个电路通过扩展时钟电路，数码管 显示电路来实现实时时钟电路显示。单片机最小系统电路图图 3 AT89C52 芯片引脚89C52是INTEL公司 MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用 ATMEL公司可 靠的 CMOS工艺技术制造的高性能 8位单片机，属于标准的 MCS-51的 HCMO产S品。 它结合了 CMOS的高速和高密度技术及 CMOS的低功耗特征，它基于标准的 MCS-51 单片机体系结构和指令系统，属于 89C51 增强型单片机版本，集成了时钟输出和 向上或向下计数器等更多的功能，适合于类

10、似马达控制等应用场合。89C52内置 8位中央处理单元、 256字节内部数据存储器 RAM、8k 片内程序存储器( ROM) 32个 双向输入/输出(I/O) 口、3个 16位定时/计数器和 5个两级中断结构， 一个全双工 串行通信口，片内时钟振荡电路。此外， 89C52还可工作于低功耗模式，可通过两 种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结 CPU而 RAM定时器、串行口和中 断系统维持其功能。掉电模式下，保存 RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片 内其它功能。 89C52有 PDIP(40pin) 和 PLCC(44pin) 两种封装形式。管脚说明：VCC：供电电压。 GND：接地。P

11、0口：P0口为一个 8位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8个 TTL门电流。 当 P0 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 4个 TTL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

12、 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

13、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 口作为 AT89C51的一些特殊功能口，管脚 备选功能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 （计时器 0 外部输入）T1 （计时器 1 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/PRO：G当访问外部存储

14、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 MOV，X MOVC指令是 ALE才起用。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 /PSEN有效

15、。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 （0000H-FFFFH）， 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 RESE；T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。复位电路RST 复位输入端。 当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平 将使单片机复位。89C52 单片机的最小系统，包括晶振电路，

16、复位电路，确保系统的控制部分。 P0端口用作地址 / 数据复用总线 AD07，和日历时钟芯片相连。 P1端口用作数 码管的段码接口，由于本设计的显示不会出现小数点，因此只使用了a、b、c、d、e、f 、g，而没有使用 dp（小数点）段。 P2端口的 作为数码管的位码接口，它们 需要通过 4-16 译码电路以及驱动电路来控制 13 位数码管的位码选择。 P2端口的 在反相之后为日历时钟芯片提供片选信号，需要反相是因为该片选信号为低电平 有效。单片机的（ /RD）、（ /WR）引脚和日历时钟芯片的读、写引脚直接相连，它 们均为低电平有效。高低电位复位电路8255 可编程并行 I/O 口接口芯片82

17、55 是 Intel 公司生产的可编程并行 I/O 接口芯片，有 3 个 8 位并行 I/O 口。 具有 3个通道 3 种工作方式的可编程并行接口芯片（ 40引脚）。 其各口功能可由 软件选择，使用灵活，通用性强。 8255 可作为单片机与多种外设连接时的中间接 口电路。 8255 作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的 3 个总线接 口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、 B、C口。由于 8255可编程 , 所以必须具有逻辑控制部分，因而 8255内部结构分为 3个 部分：与 CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。特性1. 一个并行输入 /输出的 LS

18、I芯片,多功能的 I/O 器件,可作为 CPU总线与外围 的接口。2. 具有 24个可编程设置的 I/O 口,即3组 8位的 I/O 口，分别为 PA口、PB口 和 PC口。它们又可分为两组 12位的 I/O 口：A组包括 A口及 C口（ 高 4位,PC4PC7）,B 组包括 B口及 C口（低 4位,PC0PC3）。A组可设置为基本的 I/O 口,闪控（STROBE） 的 I/O 闪控式 , 双向 I/O 三种模式 ;B 组只能设置为基本 I/O 或闪控式 I/O 两种模式 , 而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定 .引脚说明RESET: 复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存

19、器（包括控制 寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时 , 即 CS =0 时, 表示芯片 被选中，允许 8255与 CPU进行通讯； CS =1 时， 8255 无法与 CPU做数据传输。RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时 , 即 RD=0且 CS=0时,允许 8255 通 过数据总线向 CPU发送数据或状态信息，即 CPU从 8255 读取信息或数据。WR写: 入信号，当这个输入引脚为低电平时 , 即 WR=0且 CS=0时, 允许 CPU将数 据或控制字写入 8255。D0 D7:三态双向数据总线， 8255 与 CPU数据

20、传送的通道，当 CPU 执行输入 输出指令时，通过它实现 8位数据的读 /写操作，控制字和状态信息也通过数据总 线传送。PA0 PA7:端口 A 输入输出线，一个 8 位的数据输出锁存器 / 缓冲器，一个 8 位的数据输入锁存器。PB0 PB7:端口 B输入输出线，一个 8 位的 I/O 锁存器，一个 8 位的输入输出 缓冲器PC0 PC7:端口 C输入输出线，一个 8位的数据输出锁存器 /缓冲器， 一个 8 位的数据输入缓冲器。端口 C可以通过工作方式设定而分成 2个 4 位的端口， 每 个 4 位的端口包含一个 4 位的锁存器，分别与端口 A 和端口 B 配合使用，可作为 控制信号输出或状

21、态信号输入端口。A1,A0: 地址选择线 ,用来选择 8255的 PA口,PB口,PC口和控制寄存器。当 A1=0, A0=0 时,PA 口被选择；当 A1=0, A0=1 时,PB 口被选择；当 A1=1, A0=0 时,PC 口被选择；当 A1=1. A0=1 时, 控制寄存器被选择。蜂鸣器的工作原理如图所示，蜂鸣器的正极接到 VCC（ 5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极 管的发射极 E，三极管的基级 B 经过限流电阻 R1后由单片机的引脚控制，当输出 高电平时， 三极管 T1 截止，没有电流流过线圈， 蜂鸣器不发声； 当输出低电平时， 三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因

22、此，我们可以通过程序 控制脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。软件设计时间调节原理框图主程序流程图第三章 总结硬件设计单片机 AT89C52，它是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器 的低电压，高性能 CMOS8位微处理器。单片机是很容易受干扰的控制器，当采用 外部晶振时，应尽量让其靠近单片机减少对其干扰，防止程序乱飞现象。软件设 计中要完成键值处理，定时中断，延时，键盘扫描，显示等功能。合理利用可以 减少 CPU利用资源，具有执行效率高等优点。我想这是一次意志的磨练，是对我 实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。在设计的过程 中遇到困难我就及时和我的指导老师联系，在

23、老师的帮助下，困难一个一个解决 掉，设计也慢慢成型。这次设计的过程是一次再学习，再提高的过程。本次让我们体味到设计电路、连接电路、调测电路过程中的乐苦与甜。设计 是我们将来必需的技能，这次实习恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机 会，从到图书馆查找资料到对电路的设计对电路的调试再到最后电路的成型，都 对我所学的知识进行了检验。同时在设计的过程中，遇到了一些以前没有见到过 的元件，但是通过查找资料来学习这些元件的功能和使用。制作过程是一个考验 人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，对电路的调试要一步一步来，不能急 躁，因为是在电脑上调试，比较慢，又要求我们有一个比较正确的调试方法，像 把频率

24、调准等等。这又要我们要灵活处理，在不影响试验的前提下可以加快进度。 合理的分配时间。在设计控制电路的时候，我们可以连接显示和时钟电路，这样 就加快了完成的进度。最重要的是要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验 中出现的问题进行分析解决。第四章 参考文献【 1】单片机原理与嵌入式系统设计 :原理、应用、 proteus 仿真、实验设计 /张齐， 朱宁西，毕盛编著。北京：电子工业出版社， 2011【2】李希文 . 电子测量技术 西安电子科技大学出版社 2008【3】朱善君等 . 单片机接口技术与应用。北京：清华大学出版社， 2005【 4】马忠梅等 .单片机的 C语言应用设计。 北京：北京航空航

25、天大学出版社， 1999【 5】周润景等 .PROTEUS入门实用教程。北京：机械工业出版社， 2007【6】朱清慧等 .Proteus 教程 电子线路设计、制版与仿真。北京：清华大学出 版社， 2008【 7】张齐. 单片机应用系统设计技术 基于 C51的 proteus 仿真。北京：电子 工业出版社， 2009【8】谭浩强 .C+程序设计. 北京：清华大学出版社 .2011.【9】邱关源 . 电路（第五版） . 北京：高等教育出版社 .2006.附录、仿真图：、程序清单 :#include<>#include<>#define PA XBYTE0x0000#defi

26、ne PB XBYTE0x2000#define PC XBYTE0x4000#define CMD XBYTE0x6000sbit up=P10;sbit down=P11;sbit FMQ=P13;bit flag_TR=0;unsigned char flag_SET=0,shi=0,fen=0,miao=0,temp=0,i;unsigned char shu10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90 ;void init()IE=0x87;TMOD=0x01;TH0=0x4c;TL0=0X00;TCON=0x05;CMD=

27、0x80;void delay(unsigned int m)unsigned char count;while(m!=0)for(count=0;count<239;count+)m-;void display(unsigned char shi,unsigned char fen,unsigned char miao) unsigned char shi0,shi1,fen0,fen1,miao0,miao1; shi0=shi/10; shi1=shi%10;fen0=fen/10; fen1=fen%10;miao0=miao/10; miao1=miao%10;PA=0x80;

28、PB=shushi0;delay(5);PA=0x40; if(flag_SET=3&&!flag_TR)PB=shushi1&0x7f;elsePB=shushi1;delay(5);PA=0x20;PB=shufen0;delay(5);PA=0x10; if(flag_SET=2&&!flag_TR)PB=shufen1&0x7f;elsePB=shufen1;delay(5);PA=0x08;PB=shumiao0;delay(5);PA=0x04;if(flag_SET=1&&!flag_TR)PB=shumiao1&0x7