毕业设计（论文）-基于51单片机的电子时钟的设计与制作

毕业设计（论文）-基于51单片机的电子时钟的设计与制作 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 郑州轻院轻工职业学院 专科毕业设计,论文, 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 电子时钟的设计与制作 学生姓名 王 爱 锋 专业班级 08级电子信息工程技术一班 学 号 0 8 1 0 3 1 8 2 系 别 机 电 工 程 系 指导教师(职称) 赵文丽(讲师) 完成时间 2011年 4 月 15 日 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 摘 要 基于51单片机可校时数字时钟电路设计，单片机计算机即单片微型计算机。(Single-Chip Microcomputer )是集CPU ,RAM ,ROM ,计数和多种接口于一体的微控制器。 石英晶体振荡器是高精度的计时工具，而电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此计时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校。而数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。本文利用单片机实现数字时钟计时功能的主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ，其中AT89S51是核心元件同时采用数码管动态显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。与传统机械表相比，它具有走时精确,显示直观等特点。它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，另外具有校时功能，断电后有记忆功能，恢复供电时可实现计时同步等特点。 本设计由单片机AT89S51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机数字时钟。 关键词:单片机 数字时钟 LED数码管显示 按键 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 Abstract The base and 51 digital clock when the microcontroller can be the school circuit design, single-chip computer that is single-chip micro-computer. (Single-Chip Microcomputer) is a CPU, RAM, ROM, counting and multiple interfaces in one microcontroller. Quartz crystal oscillator is a high-precision timing tools, electronic clock, quartz watch, quartz is used quartz technology, high precision timing, good stability, easy to use, does not require frequent adjustment. The digital electronic clock with the time integrated circuits, the decoding instead of mechanical transmission, with LED display instead of a pointer display and then display the time and reduce the timing error, this table has the hours, minutes and seconds displays the time function, but also in progress and sub-proof-reading, the flexibility of a good chip select. In this paper, MCU function digital clock timing the main contents of which AT89S51 is a core element at the same time the use of digital control dynamic display "time", "sub", "second" modern timing devices. Compared with the traditional mechanical watch, it has a travel-time accuracy, display and intuitive and so on. It is a time period of 24 hours, substantially full-scale as "23:59:59", another time with a school function, memory function after power outages, power restoration can be realized when the time synchronization and so on. The design by the MCU AT89S51 chip and LED digital tube as the core, supplemented by the necessary circuitry to form a single chip digital clock. Key words: shrapnel machine digital clock LED digital tube display button 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 目 录 引言 …………. …………. ………. …………. …………. ………….……. …………. 1 AT89S51 芯片简介:............................................................................. 2 1 1.1 内部结构 ...................................................................................... 2 1.1.1. 中央处理器: ........................................................................................3 1.1.2. 数据存储器(RAM): ........................................................................3 1.2 89S51的引脚说明: ................................................................... 4 1.2.1. Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚: ................................................5 1.2.2. Pin30:ALE/PROG引脚: ...................................................................5 1.2.3. Pin31:EA/Vpp引脚: .........................................................................6 2 驱动器74LS245简介: .................................................................... 7 3 LED数码管简介 ..................................................................................... 8 3.1 LED数码管显示器结构与原理 .................................................. 8 3.2 LED显示器接口及显示方式 ...................................................... 8 3.2.1. 数码管使用条件: .................................................................................9 3.2.2. 数码管使用注意事项: ....................................................................... 10 4 相关硬件的其他元器件的简介 ....................................................... 11 4.1 晶体振荡器简介 ........................................................................ 11 4.1.1. 晶体振荡器的应用: ........................................................................... 11 4.2 电子电容器的标识 .................................................................... 12 4.2.1. 电容器标识的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 : ........................................................................ 12 4.2.2. 常用电容的几项特性: ..................................................................... 12 4.2.3. 电容容量的标注及使用常识: ......................................................... 12 4.3 电阻的选用简介 ........................................................................ 13 4.3.1. 作用: ................................................................................................... 13 4.3.2. 计算原则: ......................................................................................... 14 4.3.3. 注意: ................................................................................................ 14 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 5 电路制作原理制作 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 .................................................................. 15 5.1 主程序执行流程图 .................................................................... 15 5.2 数码管显示模块 ........................................................................ 19 定时器计数器T0中断服务程序: ........................................... 19 5.3 5.4 按键处理模块: ........................................................................ 19 5.5 整个电路原理图: .................................................................... 20 致谢 ……………………………………………………………………………20 参考文献 ……………………………………………………………………………21 附录一、源程序代码…………………………………….……...……………………22 附录二、电路图……………………………………………….………………………26 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 引 言 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，单片机往往十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。 而通常通过单片机设计数字时钟有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，系统功能一般与软件有关。通常用于对时间精度要求不高的场合。二是采用时钟芯片，它的功能强大，功能不见集成在芯片内需，自动产生时钟相关功能。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。 因此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。74LS245的工作原理和方法，LED的内部结构。电路设计及调试过程，本次做的数字时钟十以(AT89S51)为核心，结合相关的元器件(共阴的LED数码管显示器、驱动器74LS245)，在配以相应的软件，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。数字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。在设计的时候、各个模块都采用子程序结构设计。在主程序调用，由于定时器计数器采用中断方式处理，因此还用辨析定时器，中断服务子程序，在定时器，计数器中断服务子程序中对时钟进行调整。 1 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 1 AT89S51 芯片简介: 1.1 内部结构 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、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，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 AT89S51具有如下特点:40个引脚，4k B Flash片内程序存储器，128 B的随机存取数据存储器(RAM)，32个外部双向输入/输出(I/O)口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口，看门狗(WDT)电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断 系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三 种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性: ? 兼容MCS-51指令系统 ? 4KB可反复擦写(>1000次)ISP Flash ROM ? 32个双向I/O口 ? 4.5-5.5V工作电压 ? 2个16位可编程定时/计数器 ? 时钟频率0-33MHz ? 全双工UART串行中断口线 ? 128x8bit内部RAM ? 2个外部中断源 ? 低功耗空闲和省电模式 ? 中断唤醒省电模式 ? 3级加密位 ? 看门狗(WDT)电路 ? 软件设置空闲和省电功能 ? 灵活的ISP字节和分页编程 ? 双数据寄存器指针 MCS-51 单片机内部结构:89S51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。89S51单片机包含中央处理器，程序存储器(RAM)， 2 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 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: 1.1.1. 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。 1.1.2. 数据存储器(RAM): 89S51内部有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，拥护只能访问，而不能用于存放蝇虎数据，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。 89S51的内部结构 程序存储数据存储定时计数 器 器 器 89S51 时钟 并行I/O口 串行通信中断系统 口 图一 1. 程序存储器(ROM): 89S51共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序、原始数据或表格。 2. 定时/计数器(ROM): 89S51有两个16位的可编程定时、计算器，以实现定时或计数产生中断用于 控制程序转向。 3. 并行输入输出(I/O)口: 89S51共有8位I/O口(p0、p1、p2、p3)，用于对外部数据的传输。 3 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 4. 全双工串行口: 89S51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。 5. 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/计数器和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2个级的优先级别的选择。 6. 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8951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，即哈弗(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AT89S51系列单片机采用的是哈弗结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。 1.2 89S51的引脚说明: AT89S51系列单片机中的8951采用40Pin封装的双列直接DIP结构，下图是他们的引脚配置，40个引脚，正电源个地线两根，外置适应振荡器的时钟线两根，4组8位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: 4 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 图二 1.2.1. Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚: 当8951通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个小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0BH，其它专用寄存器被清零。RESET由高电平下降为底电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初复位步改变RAM(包括工作寄存器R0-R7)的状态，8951的初始态。8951的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，此外RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据步丢失。 1.2.2. Pin30:ALE/PROG引脚: 当访问外部程序时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低字节位。而访问内部程序存储器时，ALE端将由一个1/6的时钟频率的正脉冲信号，这个脉冲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。更由一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过也个脉冲。如果单片机时EPROM，在编程期间，PROG将用于输入编程脉冲。 5 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 1.2.3. Pin31:EA/Vpp引脚: 程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置由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，则部管地址大小，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单片机时个单片机中最为典型和最由代表的一种。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。 6 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 2 驱动器74LS245简介: 1. 74LS245是我我们常用的芯片，用来驱动LED或者其它的设备，它是8路同相三 态双向总线收发器，可双向传输数据。 2. 当AT89S51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入 74LS245等总线驱动器。 3. 当片选端低电平有效时，DIR=0，信号由B向A传输:(接收).DIR=1,信号由 向B传输:(发送)当片为高电平时，A、B均为高阻态。 4. 由于P2口始终输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端/1G和/2G接地， P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连/E端接地，保证数 据畅通。89S51的RD和PSEN相与后接DIR，使得RD或PSEN有效时，74LS245 输入DI到P0.1，其它时间处于输出P0.1到DI。 图三 7 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 3 LED数码管简介 3.1 LED数码管显示器结构与原理 单片机中通常用七段LED构成字型“8”，另外，还有一个小数点发光二极管以显示小数位～这种显示器有共阴和共阳两种～发光二极管的阳极连在一起的(公共端)称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴极显示器。 一位显示器由8个发光二极管组成，其中，7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划(段) a g,另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管上施加一定的正向电压时，该段笔画即亮;不加电压则暗。为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。 共阴极7段LED显示数字0 ~ F、文字、符号及小数点的编码(a段为最地位，dp点为最高位) 共阴极7 段LED显示字型编码表 显示字符 共阴极段选码 显示字符 共阴极段选码 0 3FH 5 6DH 1 06H 6 7DH 2 5BH 7 07H 3 4FH 8 7FH 4 66H 9 6FH 00H 灭 表一 3.2 LED显示器接口及显示方式 LED显示器有静态显示方式和动态显示方式两种。静态显示就是当显示器显示某个字符时，相应的段恒定的导通或截止，直到显示另一个字符为止。LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极接地;若为共阳极则接+5V电源。每位的段选线分别与一个8位锁存器的输出口相连，显示器中的各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定，相应锁存的输出将维持不变。正因为如此，静态显 8 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 示器的亮度较高。这种显示方式编程容易，管理也较简单，但占用I/O口线资源较多。因此，在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。 由于所有8位段皆由一个I/O口控制，因此，在每一瞬间，8位LED会显示相 同的字符。要想每位显示不同的字符，就必须采用扫描方法流点亮各位LED，即在每一瞬间只使某一位显示字符。在此瞬间，段选控制I/O口输出相应字符段选码(字型码)，而位选则控制I/O口在该显示位送入选通电平(因为LED为共阴，故应送低电平)，以保证该位显示相应字符。如此轮流，使每位分时显示该位应显示字符。在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制。而共阴(共阳)极公共端分别由相应的I/O口线控制，实现各位的分时选通。段选码，位选码每送入一次后延时1MS，因人的视觉暂留时间为0.1S(100MS)，所以每位显示的时间不能超过20MS，并保持延时一段时间，以造成视觉暂留效果，给人看上去每个数码管总在亮。这种方式称为软件扫描方式。 图四 上面这个只是七段数码管引脚图，其中共阳极数码管引脚图和共阴极的是一样的。 3.2.1. 数码管使用条件: 1. 段及小数点上加限流电阻 2. 使用电压:段:根据发光颜色决定; 小数点:根据发光颜色决定 9 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 3. 使用电流:静态:总电流 80mA(每段 10mA);动态:平均电流 4-5mA 峰值 电流 100mA。 3.2.2. 数码管使用注意事项: 1. 数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角 2. 焊接温度:260度;焊接时间:5S 3. 表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。 10 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 4 相关硬件的其他元器件的简介 4.1 晶体振荡器简介 图五 石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩 电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、 为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。 石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制 成的一种谐振器件，它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位 角切下薄片(简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等)，在它的两 个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚 上， 再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。 其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。 国际电工委员会(IEC)将石英晶体振荡器分为4类:普通晶体振荡 (SPXO)，电压控制式晶体振荡器(VCXO)，温度补偿式晶体振荡(TCXO)， 恒温控制式晶体振荡(OCXO)。目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡 (DCXO)微机补偿晶体振荡器(MCXO)等等。 4.1.1. 晶体振荡器的应用: 1. 通用晶体振荡器，用于各种电路中，产生振荡频率。 2. 时钟脉冲用石英晶体谐振器，与其它元件配合产生标准脉冲信号，广泛用于 数字电路中。 3. 微处理器用石英晶体谐振器。 11 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 4. CTVVTR用石英晶体谐振器。 5. 钟表用石英晶体振荡器。 4.2 电子电容器的标识 4.2.1. 电容器标识的方法: 1. 直标法 将电容器的容量、耐压及误差直接标注在电容器的外壳上，其中误 差一般用字母来表示。常见的表示误差的字母有J(?5%)和K(?10%)等。 例如:47nJ100表示容量为47nF或0.047μF，误差为?5%，耐压为100V。 当电容器所标容量没有单位时，在读其容量时可按如下原则: A. 容量在1-104之间时，读作皮法。例如:470读作470pF。 B. 容量大于104时，读作微法。例如:22000读作0.022μF。 2. 数码法 用三位数字来表示容量的大小，单位为pF。前两位为有效数字，第 三位表示倍率，即乘以10I，I的聚会范围是1~9，其中9表示10-1。例如: 333表示33000pF或0.033μF;229表示2.2pF。 3. 色标法 这种表示方法与电阻器的色环表示方法类似，其颜色所代表的数字 与电阻色环完全一致，单位为pF。 除了以上表示方法外，电容的容量还有其他表示方法。例如:01表示0.0 1μF;220MFD表示220μF;R22表示0.22μF(用R表示小数点)。 电容的种类也很多，为了区别开来，也常用几个拉丁字母来标识电容器的 类别 和容量标识。 4.2.2. 常用电容的几项特性: 电容种类、容量范围、直流工作电压、运用频率、准确度、漏电电阻 4.2.3. 电容容量的标注及使用常识: 通常在容量小于10000pF的时候，用pF做单位，而且用简标，如100 0PF标为1010000PF标为103，大于10000pF的时候，用 uF做单位。为了 简便起见，大于100pF而小于1uF的电容常常不注单位。没有小数点的， 它的单位是pF，有小数点的，它的单位是uF。例如，3300 就是3300pF 也可以是332，0.1就是0.1uF等。注:象刚才的简标常用于以PF为单位 12 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 的电容，如1000pf就是10X102 标为10和2即102，10000当然是104了， 3300则为332。 电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中， 电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候，还要 注意正负极不要接反。 不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶 瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可 以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。电容在 装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容 值。安装的时候，要使电容的标识、类别、容量、耐压等。容量单位CAPA CITANCE UNIT 1 Farad=1,000 Milli Farad(mF) 1 mF=1,000 Micro Farad (MFD,μF) 1 μF=1,000 Nano Farad(nF) 1 nF=1,000 Pico Farad(pF) 容量误差符号:B C D F G H I J K M N V Z 误差% ?0.1 ?0.2 ?0.5 ?1.0 ?2.0 ?2.5 ?3.0 ?5.0 ?10 ?20 ?30 +20 -10 +80 -20 4.3 电阻的选用简介 电阻器(resistor): 是用导体制成具有一定阻值的元件.电阻是导体的一种基本性质,与导体的尺寸、材料、温度有关. 4.3.1. 作用: 主要职能就是阻碍电流流过 ,应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等.数字电路的输出端经常要使用“上拉”电阻和“下拉”电阻。“上拉”电阻的一端接在电路的输出端，另一端接在电源上(无论使用正电源还是负电源，叫法相同);“下拉”电阻的一端接在电路的输出端，另一端接在参 13 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 考地(GND)端。 我们知道，数字电路的输出端一般都是三极管的集电极或场效应管的漏极，也可能是三极管的发射极或场效应管的源极，为了增加使用上的灵活性，其输出端是开路的(这就是所谓的OC或OE输出端),可直接驱动电阻性负载(可用多个电阻分压，以便得到期望的信号幅度)，驱动LED显示器更是其独特的功能。LED显示器按接法上分两类，一类是共阴接法，另一类是共阳接法。(请思考为什么)共阴接法要用OC端驱动，而共阳接法要用OE端驱动。 4.3.2. 计算原则: 最大值的计算原则:要保证上拉电阻明显小于负载的阻抗，以使高电平时输出有效。 例如:负载阻抗是10K，供电电压是5V，如果要求高电平不小于4.5V，那么，上拉电阻最大值 R大:(5-4.5)=10:5 ，R大=1K ，也就是最大值1k，(如果超过了1k，输出的高电平就小于4.5V了) 最小值的计算原则:保证不超过管子的额定电流(如果不是场效应管而是三极管也可依照饱和电流来计算) 例:管子的额定电流150mA，放大倍数100，基极限流电阻10k，工作在5v的系统中。那么，算法如下: Ib,U/R=(5-0.7)/10=0.47(mA) Ic,100*0.47,47mA 小于额定的150，所以可以按饱和法来算最小值。 上拉电阻最小值 R小,5v/47mA=106欧姆 (如果小于这个电阻，管子就会过饱和而没有意义了。 如果大于这个值，管子的导体电阻就会变大一些，所以太高也不利于低电平的 输出) 4.3.3. 注意: 算出最大最小值后，一般是随便选个中间值就可以了，例如本例子可以选510欧姆的上拉电阻。但是，如果负载电流较大，低电平要求严格，那么就要选100欧姆的上拉电阻。但是如果考虑省电因素，而低电平要求不严格，那么就可用1K的上拉电阻了。 14 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 5 电路制作原理制作分析 通常通过单片机设计电子时钟由2种方法:一时通过单片机内部的定时计数器。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。系统的功能强大，功能步见集成在芯片内需，自动产生时钟等相关功能。硬件成本较高，软件编程较低。通常对时钟精确度要求较高的场合。 数字时钟的系统软件程序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、各个模块都采用自程序结构设计。在主程序调用。由定时器，计数器采用中断方式处理，因此还用辨析定时器，中断服务子程序，在定时器，计数器中断服务子程序中对时钟进行调整。 5.1 主程序执行流程图 主程序先对现实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，当有按键按下，则转入相应的功能程序。 15 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 开始 T0、方式1设为16位计数器 模式 清零计时单元 允许T0中断，设 中断次数位10次 开中断 启动T0 调用显示子程 序 图六 子程序流程图: 16 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 保护现场 设置子程序初值 N Y 1秒时间到 6六十 6066060=60=60 秒单元加1 N 秒单元等于60 6六十Y 6066060=60=60 秒单元清零 分单元加1 N 分单元等于60 6六十Y 6066060=60=60 分单元清零 时单元加1 Y N 时单元等于24 6六十 6066060=60=60 时单元清零 恢复现场 17 RET 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 图七(上页图) 中断服务流程图: T0中断 保护现场 N 20次中断到否 Y 秒单元加1 单元清零 恢复现场、中断返回 图八 18 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 5.2 数码管显示模块 本系统公用4.个二合一数码管，从右到左一次显示秒个位，秒时位，分隔符，分个位，分十位，分隔符，时个位，时十位。数码管显示的信息用8个内存单元存放，这个8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。在本系统中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字段码，显示的时候，先从显示缓冲区中取出显示信息，然后通过查表程序在字断码表中查出的所显示的字断码。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。 5.3 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，把他们的值放到存储器单元的制定位置。 5.4 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。 19 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 5.5 整个电路原理图: 图九 20 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 致 谢 在设计过程中，通过针对性地查找资料，了解了些电子方面的资料，既增长了自己见识，补充最新的专业知识，又提高了自己的应用能力。这次对AT89S51有了一个全面的认识，在此基础上结合以前所学的专业知识，从而把我所学的知识贯穿到一起，对本专业有了一个更全面的认识～总之这次毕业设计让我把理论设计和工程实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合、个人作用和集体协作相结合等方面来培养自身的综合素质。这些在我今后的学习和工作当中都会有很大的帮助。 最后，我要感谢我的指导老师，在这次毕业设计中给了我许多的帮助。同时也祝愿学院明天更美好。 21 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 参考文献 [1] 徐爱钧(单片机原理实用教程,,基于Protrues虚拟仿真[M](北京:电子工业出版社.2009-1 [2] 李萍(AT89S51单片机、原理、开发与应用实例[M](北京:中国电力出版社(2008-7 [3] 张晔、王玉民等(单片机应用技术[M] (北京:高等教育出版社(2006-3 [4] 付家才等(单片机控制工程实践技术[M] (北京:化学工业出版社(2004-5 22 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 附录一 单片机语言程序清单: 定时中断子程序: INT_T0:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;初始化T0，从15536开始计数 INC TCNT ;计数器加一 MOV A,TCNT ;把计数器放入累加器A中 CJNE A,#20,RETUNE ;判断计数是否到了20了吗, INC SECOND ;计数器到了20，秒单元加一 MOV TCNT,#0 ;计数器清零 MOV A,SECOND CJNE A,#60,RETUNE ;判断秒是否到了60 INC MINUTE ;分单元加一 MOV SECOND,#0 ;秒单元清零 MOV A,MINUTE CJNE A,#60,RETUNE ;判断分是否到了60 INC HOUR MOV MINUTE,#0 MOV A,HOUR CJNE A,#24,RETUNE ;判断是否到了24时 MOV HOUR,#0 ;时分秒清零 MOV MINUTE,#0 MOV SECOND,#0 MOV TCNT,#0 ;计数器清零 RETUNE:RETI ;返回T0中断入口 显示子程序: DISPLAY:MOV A,SECOND MOV B,#10 23 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 DIV AB ;判断秒显示单元的十位、个位 CLR P3.6 MOVC A,@A+DPTR ;查显示数据码段 MOV P0,A ;将取到的现实码送P0显示 LCALL DELAY ;去抖动 SETB P3.6 ;显示秒十位 MOV A,B ;把寄存器B中的余数送A即秒个位 CLR P3.7 ;清P3.7 MOVC A,@A+DPTR ;查显示数据码段 MOV P0,A ;将取到的现实码送P0显示 LCALL DELAY SETB P3.7 ;显示秒个位 CLR P3.5 MOV P0,#40H ;显示分隔符 LCALL DELAY SETB P3.5 MOV A,MINUTE MOV B,#10 DIV AB CLR P3.3 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.3 MOV A,B CLR P3.4 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A 24 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 LCALL DELAY SETB P3.4 CLR P3.2 MOV P0,#40H LCALL DELAY SETB P3.2 MOV A,HOUR MOV B,#10 DIV AB CLR P3.0 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.0 MOV A,B CLR P3.1 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.1 RET 25 电 子 时 钟 的 设 计 与 制 作 附录二 整个电路原理图: 26