课程设计 51单片机电子时钟

2班级：08级电气自动化技术3班姓名：学号：指导教师：2010年06月05日课程设计（ 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ）任务书 年级专业 学生姓名 学号 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 目名称 电子时钟 设计时间 2009-6.8~7.2 课程名称 单片机原理及接口技术 课程编号 设计地点 单片机实验室 1、课程设计（论文）目的通过课程设计，使学生巩固和加深对单片机基本知识的理解，学会查寻资料、 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 设计、方案比较，以及单元电路设计计算等环节，进一步提高学生综合运用所学知识的能力，提高分析解决实际问题的能力。锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领，通过此综合训练，为以后毕业设计打下一定的基础。 2、已知技术参数和条件（1）8031集成定时器（2）LED七段数码显示器（3）89C51多功能接口芯片（4）0.125W、8欧姆的扬声器(5)电阻箱,5V电源,电阻若干，导线若干（6）KEIL软件（7）THKSCM-1型单片机实验系统 3、任务和要求1.设计一个基于单片机的电子时钟，并且能够实现时分秒的现实和调节。2.设计出硬件电路；3.设计出软件编程方法，并写出源代码；4.用PROTEUS进行仿真；5．用汇编语言编实现程序设计。6．利用查表，中断等方式实现目的。7．系统的各各功能模块要清楚，有序。8．程序运行时有友好的用户界面. 四、参考文献1、李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，19982、THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书、KEIL软件，WAVE软件3、数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验系统”。4、李光才.单片机课程设计实例指导［Ｍ］.北京北京航空航天大学出版社2004 五、进度安排2009年6月8日-14日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求2009年6月15日-16日：总体方案设计2009年6月17日-19日：硬件电路设计2009年6月20日-23日：软件设计2009年6月24日-25日：系统调试改进2009年6月26日-28日：整理书写设计 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 书2009年6月29日-7月1日：答辩 六、教研室审批意见教研室主任（签字）：年月日 七|、主管教学主任意见主管主任（签字）：年月日 八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：课程设计（论文）评阅表学生姓名学号系别电气工程系专业班级题目名称电子时钟课程名称单片机原理与接口技术一、学生自我总结 通过这次单片机课程设计，我感觉到自己知识的严重不足。很多方面都没能很好的掌握，在制作过程中，经常遇到自己不理解的问题，当然，在同学的帮助下，我还是把那些疑难的问题给解决啦。在这次学习中，让我更深刻的了解啦AT89C51芯片在电气控制方面的广泛运用和重大作用，所以我们一定要认真。扎实。深入的了解。掌握好AT89C51芯片。学生签名：2009年7月2日二、指导教师评定 评分项目 平时成绩 论文 答辩 综合成绩 权重 30 40 30 单项成绩 指导教师评语：指导教师（签名）：年月日目录单片机电子时钟的设计摘要单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，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，以AT89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。DesignofthesinglechipelectronicsclockAbstractSingleslicemachinefrompublishedin70'sfor20centuries,iscomparewithitsveryhighfunctionprice,isvaluebypeopleandpayattentionto,applyverywidely,developveryquickly.Singleslicethemachinephysicalvolumeissmall,theweightislight,theanti-interferenceabilityisstrong,theenvironmenthaven'thighrequest,thepriceischeap,thecredibilityishigh,vividgood,developmoreeasy.Inordertohavinganabove-mentionedadvantage,attheourcountry,singleslicethemachineisbroadlyappliedalreadytoturnanequipmentatindustrialautomationcontrol,automaticexamination,intelligenceinstrumentappearance,homeappliances,electricpowerelectronics,themachineelectricityintegralwholeetc.eachaspect,but51machinesisisatypicalmodelmostandhavearepresentativemostineachmachineofakind.Thisgraduationdesignpassestoitsstudyandapplication,TaketheAT89S51chipsascore,assistwiththeelectriccircuitofthenecessity,designasimpleelectronicsclock,itfromthe4.5Vdirectcurrentpowersupplypowersupply,passthefigurestubecanaccuratemanifestationtime,adjusttime。Arriveastudyanddesign,developthussoft,theabilityofthehardware.第1章前言数字电子钟具有走时准确，一钟多用等特点，在生活中已经得到广泛的应用。虽然现在市场上已有现成的电子钟集成电路芯片，价格便宜、使用也方便，但是人们对电子产品的应用要求越来越高，数字钟不但可以显示当前的时间，而且可以显示期、农历、以及星期等，给人们的生活带来了方便。另外数字钟还具备秒表和闹钟的功能，且闹钟铃声可自选，使一款电子钟具备了多媒体的色彩。单片机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)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ISPFlash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。　　AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes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。本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，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，构成了一个单片机电子时钟。第2章关于电子时钟2.1电子时钟简介1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来。现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能，是人民日常生活补课缺少的工具。2.2电子时钟的基本特点现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，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。2.3电子时钟的原理该电子时钟由89C51，BUTTON，六段数码管等构成，采用晶振电路作为驱动电路，由延时程序和循环程序产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。而电路中唯一的一个控制键却拥有多种不同的功能，按下又松开，可以实现屏蔽数码管显示的功能，达到省电的目的；直接按下不松开，则可以通过按键实现分钟的累加，每按一次分钟加一；而连续两次按下按键不放松，则可实现小时的调节，同样每按一次小时加一。第3章关于单片机3.1单片机简介单片机全称为单片机微型计算机（SingleChipMicrosoftcomputer)。从应用领域来看，单片机主要用来控制，所以又称为微控制器（MicrocontrollerUnit）或嵌入式控制器。单片机是将计算机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。3.2单片机的发展史1.4位单片机1975年，美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1000；此后，各个计算机公司竞相推出四位单片机。日本松下公司的MN1400系列，美国洛克威尔公司的PPS/1系列等。四位单片机的主要应用领域有：PC机的输入装置，电池充电器，运动器材，带液晶显示的音/视频产品控制器，一般家用电器的控制及遥控器，电子玩具，钟表，计算器，多功能电话等。2.8位单片机1972年，美国Intel公司首先推出8位微处理器8008，并于1976年9月率先推出MCS-48系列单片机。在这以后，8位单片机纷纷面市。例如，莫斯特克和仙童公司合作生产的3870系列，摩托罗拉公司生产的6801系列等。随着集成电路工艺水平的提高，一些高性能的8位单片机相继问世。例如，1978年摩托罗拉公司的MC6801系列及齐洛格公司的Z8系列，1979年NEC公司的UPD78XX系列。这类单片机的寻址能力达64KB，片内ROM容量达4--8KB，片内除带有并行I\O口外，还有串行I\O口，甚至还有A\D转化器功能。8位单片机由于功能强，被广泛用于自动化装置、智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、家用电器等各个领域。3.16位单片机1983年以后，集成电路的集成度可达几十万只管/片，各系列16位单片机纷纷面市。这一阶段的代表产品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列，1987年Intel推出了80C96，美国国家半导体公司推出的HPC16040，NEC公司推出的783XX系列等。16位单片机主要用于工业控制，智能仪器仪表，便携式设备等场合。4.32位单片机随着高新技术只智能机器人，光盘驱动器，激光打印机，图像与数据实时处理，复杂实时控制，网络服务器等领域的应用与发展，20世纪80年代末推出了32位单片机，如Motorlora公司的MC683XX系列，Intel的80960系列，以及近年来流行的ARM系列单片机。32位单片机是单片机的发展趋势，随着技术的发展及开发成本和产品价格的下降，将会与8位单片机并驾齐驱。5.64位单片机近年来，64位单片机在引擎控制，智能机器人，磁盘控制，语音图像通信，算法密集的实时控制场合已有应用，如英国Inmos公司的TransputerT800是高性能的64位单片机。3.3单片机的特点1.单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。ROM称为程序存储器，只存放程序，固定常数，及数据表格。RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。2.采用面向控制的指令系统。为满足控制需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是单片机具有很强的位处理能力。3.单片机的I/O口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。4.单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时，均可在外部进行扩展，与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来了很大的方便。第4章方案论证与比较2.1数字时钟方案数字时钟是本设计的最主要的部分。根据需要，可利用两种方案实现。方案一：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS12887A。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完备的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。方案二：本方案完全用软件实现数字时钟。原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加1；若秒值达到60，则将其清零，并将相应的分字节值加1；若分值达到60，则清零分字节，并将时字节值加1；若时值达到24，则将十字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点。但由于每次执行程序时，定时器都要重新赋初值，所以该时钟精度不高。而且，由于是软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。2.2数码管显示方案方案一：静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。方案二：动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。从节省I/O口和降低能耗出发，本设计采用方案二。第5章系统设计5.1总体设计计时方案利用AT89S51单片机内部的定时/计数器进行中断时，配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本，且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。控制方案AT89S51的P0口和P2口外接由八个LED数码管(LED8～LED1)构成的显示器，用P0口作LED的段码输出口，P2口作八个LED数码管的位控输出线，P1口外接四个按键A、B、C构成键盘电路。AT89S51是一种低功耗，高性能的CMOS8位微型计算机。它带有8KFlash可编程和擦除的只读存储器（EPROM），该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容，片内Flash集成在一个芯片上，可用与解决复杂的问题，且成本较低。简易电子钟的功能不复杂，采用其现有的I/O便可完成，所以本设计中采用此的设计方案。5.具体设计分析利用单片机（AT89S51）制作简易电子时钟，由六个LED数码管分别显示小时十位、小时个位、分钟十位、分钟个位、秒钟十位、秒钟个位。结合本设计实验来说，要求显示的时间为时，分，秒，并且都用两位数码管来实现显示。因此，具体设计程序时，应尽可能多用一些子程序与数据暂寄存器单元。本程序设计中，在主程序之外，可以设置时间值处理子程序，时间值显示前的处理子程序，按键情况扫描子程序，1S定时中断子程序以及5ms延时消除按键抖动子程序等多个小型的子程序。另外，可以设置一些数据单元作为数据寄存器。用28H，2AH,2BH和2CH地址单元分别作为显示位数的扫描指针值寄存器，时寄存器，分寄存器和秒寄存器，再用20H地址单元作为显示寄存器系统框图5.2模块设计5.2.1芯片分析5.2.1.1AT89S51芯片选用的AT89S51与同系列的AT89C51在功能上有明显的提高，最突出是的可以实现在线的编程。用于实现系统的总的控制。其主要功能列举如下：1、为一般控制应用的8位单片机2、晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至33MHz）3、内部程式存储器（ROM）为4KB4、内部数据存储器（RAM）为128B5、外部程序存储器可扩充至64KB6、外部数据存储器可扩充至64KB7、32条双向输入输出线，且每条均可以单独做I/O的控制8、5个中断向量源9、2组独立的16位定时器10、1个全双工串行通信端口11、8751及8752单芯片具有数据保密的功能12、单芯片提供位逻辑运算指令AT89S51各引脚功能介绍：VCC：ATAT89S51电源正端输入，接+5V。VSS：电源地端。XTAL1：单芯片系统时钟的反向放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反向放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两个引脚与地之间加入一个20PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。RESET：AT89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp："EA"为英文"ExternalAccess"的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用8751内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文"AddressLatchEnable"的缩写，表示地址锁存器启用信号。ATAT89S51可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0～A7）锁进锁存器中，因为ATAT89S51是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。PSEN：此为"ProgramStoreEnable"的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。ATAT89S51可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是一个8位宽的开路电极（OpenDrain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当作I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0～A7）及数据总线（D0～D7）。设计者必须外加一个锁存器将端口0送出的地址锁住成为A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一组完整的16位地址总线，而定位地址到64K的外部存储器空间。PORT2（P2.0～P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当作一般I/O端口使用外，若是在ATAT89S51扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8～A15，这个时候P2便不能当作I/O来使用了。PORT1（P1.0～P1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LSTTL负载，同样地，若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当作定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发引脚。PORT3（P3.0～P3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下：P3.0：RXD，串行通信输入。P3.1：TXD，串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1，计时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。5.2.1.274LS47芯片说明74LS47是BCD-7段数码管译码器/驱动器，74LS47的功能用于将BCD码转化成数码块中的数字,通过它解码，可以直接把数字转换为数码管的显示数字，从而简化了程序。74LS47译码器原理：译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用，下表列出了74LS47的真值表，表示出了它与数码管之间的关系。输入输出显示数字符号LTRBIA3A2A1A0BIRBOabcdefg1100001000000101X00011100111111X00101001001021X00111000011031X01001100110041X01011010010051X01101110000061X01111000111171X10001000000081X1001100011009XXXXXX01111111熄灭10000001111111熄灭0XXXXX1000000085.2.1.374LS138芯片说明74HC138:74LS138为3线－8线译码器，共有54/74S138和54/74LS138两种线路结构型式，其74LS138工作原理如下：当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。74LS138的作用:利用G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成24线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成32线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器74LS138与74HC的引脚图用与非门组成的3线-8线译码器74LS138无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1—芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。71LS138有三个附加的控制端、和。当、时，输出为高电平（S＝1），译码器处于工作状态。否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，如表3.3.5所示。这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。3线-8线译码器74LS138的功能表带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。在图3.3.8电路中如果把作为“数据”输入端（同时），而将作为“地址”输入端，那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。这就不难理解为什么把叫做地址输入了。例如当＝101时，门的输入端除了接至输出端的一个以外全是高电平，因此的数据以反码的形式从输出，而不会被送到其他任何一个输出端上。5.2.2晶振电路右图所示为时钟电路原理图，在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。图3晶振电路5.2.3复位电路单片机复位的条件是：必须使RST/VPD或RST引（9）加上持续两个机器周期（即24个振荡周期）的高电平。例如，若时钟频率为12MHz，每机器周期为1μs，则只需2μs以上时间的高电平，在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。单片机常见的复位如图所示。电路为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RESET端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RESET的电位逐渐下降。只要保证RESET为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。图4　单片机复位电路5.2.4数码显示模块设计数码管是一种把多个LED显示段集成在一起的显示设备。有两种类型，一种是共阳型，一种是共阴型。共阳型就是把多个LED显示段的阳极接在一起，又称为公共端。共阴型就是把多个LED显示段的阴极接在一起，即为公共商。阳极即为二极管的正极，又称为正极，阴极即为二极管的负极，又称为负极。通常的数码管又分为8段，即8个LED显示段，这是为工程应用方便如设计的，分别为A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP是小数点位段。而多位数码管，除某一位的公共端会连接在一起，不同位的数码管的相同端也会连接在一起。即，所有的A段都会连在一起，其它的段也是如此，这是实际最常用的用法。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。系统采用动态显示方式，用P0口来控制LED数码管的段控线，而用P2口来控制其位控线。动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即循环点亮每一个数码管，这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮，但由于人眼存在视觉残留效应，只要每位数码管间隔时间足够短，就可以给人以同时显示的感觉。5.2.55.2.5按键模块时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器、时个位和时十位计数器及星期计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，时个位和时十位计数器为24进制计数器。下图为按键模块电路原理图。5.2.5整个电路原理图第六章控制系统的软件设计基本的程序流程应该是：在主程序中检测各个时间按钮是否有动作若有，就储存并修改相关的的时间寄存器的值，若没有，就继续检测。在计时子程序中将各时间寄存器的值逐个加1，每加一次就要检查是否已超过显示的上限值，这样在后面就便于处理，在扫描显示子程序中，将扫描位数指针与20H相加，从而得到相应的显示数据；然后按照显示的位数加显示数就的格式，将数据从P1口输出到数码管上去显示，当然还有定时中断子程序，在这里，它实现计时1S的时间延时。源程序代码ORG00H；主程序起始地址JMPSTART；主程序STARTORG0BH；定时器T0中断起始地址JMPTIM0；定时器T0中断子程序TIM0START:MOVSP；#70H；设置堆栈指针MOV28H,#00；设置显示位数扫描指针初值为0MOV2AH,#12H；设置时钟显示寄存器初值为12HMOV2BH,#00；设置分钟显示寄存器初值为00HMOV2CH,#00；设置秒钟显示寄存器初值为00HMOVTMOD,#01H；设置定时器T0工作在方式1MOVTH0,#0F0H；定时4ms的初值，即0F060HMOVTL0,#60H；初值的低位MOVIE,#82H；定时器T0中断允许MOVR4,#250；保证后面实现中断250次，即1s的延时SETBTR0；启动定时器T0LOOP:JBP0.0,N2；若秒没有按键，就转去下一步检查分CALLDELAY；延时5ms消除抖动MOVA,2CH；将秒寄存器的值载入累加器AADDA,#01H；A的内容加1DAA；十进制调整MOV2CH,A；A的值存入秒寄存器CJNEA,#60H,N1；看是否已经是60秒，若不是就继续检查MOV2CH,#00；已经是60秒，就清空秒寄存器的值N1:JNBP0.0,$；秒按键还没有放开就循环等待CALLDELAY；延时5ms，消除抖动N2:JBP0.1,N4；若分没有按键，就转去下一步检查时钟CALLDELAY；延时5ms，消除抖动MOVA,2BH；将分寄存器的值载入累加器AADDA,#01H；A的内容加1DAA；十进制调整MOV2BH,A；A的值存入分寄存器CJNEA,#60H,N3；看是否已经是60分MOV2BH,#00；已经是60分，就清空秒寄存器的值N3:JNBP0.1,$；分按键还没有放开就循环等待CALLDELAY；延时5ms，消除抖动N4:JBP0.2,LOOP；若时没有按键，就转回去继续检查看是否秒有按键CALLDELAY；延时5ms，消除抖动MOVA,2AH；将时寄存器的值载入累加器AADDA,#01H；A的内容加1DAA；十进制调整MOV2AH,A；A的值存入时寄存器CJNEA,#24H,N5；看是否已经是24时，若不是就继续检查MOV2AH,#00；已经是24时，就清空寄存器的值N5:JNBP0.2,$；时钟按键还没有放开就循环等待CALLDELAY；延时5ms，消除抖动JMPLOOP；返回重新检查看是否有按键;*******定时器T0中断子程序*******TIM0:MOVTH0,#0F0H；定时初值重设MOVTL0,#60HPUSHACC；将累加器A的值暂存于堆栈PUSHPSW；将PSW的值暂存于堆栈DJNZR4,X2；计时中断不满1s就退出继续中断MOVR4,#250；计时1sCALLCLOCK；调用计时子程序CLOCKCALLDISP；调用显示子程序DISPX2:CALLSCAN；调用扫描子程序SCADPOPPSW；到堆栈取回PSW的值POPACC；到堆栈取回累加器ACC的值RETI；返回主程序；；****扫描子程序****SCAN:MOVR0,#28HINC@R0;显示位数扫描值加1CJNE@R0,#6,X3;扫描位数不为6就准备控制输出MOV@R0,#0;扫描位数为6，就另其值为0X3:MOVA,@R0;扫描位数载入AADDA,#20H;A加上20H（显示寄存器地址）=各时间显示区地址MOVR1,A;各时间显示区地址存入AMOVA,@R0;扫描位数存入ASWAPA;将A的高低4位交换（其高4位为扫描；的位数，低4位为显示数据值）ORLA,@R1;将扫描值与显示数据组合MOVP1,A;显示输出RET;******计时子程序******CLOCK:MOVA,2CH；秒寄存器值载入AADDA,#1；加1秒DAA；十进制调整MOV2CH,A；A的值存入秒寄存器CJNEA,#60H,X4；A不等于60秒，就跳出程序去显示MOV2CH,#00；已经是60秒，就清0MOVA,2BH；分寄存器值载入AADDA,#1；加1分DAA；十进制调整MOV2BH,A；A的值存入分寄存器CJNEA,#60H,X4；A不等于60分，就跳出程序去显示MOV2BH,#00；已经是60分就清0MOVA,2AH；时寄存器值载入AADDA,#1；加1小时DAA；十进制调整MOV2AH,A；A的值存入是寄存器CJNEA,#24H,X4；A不等于24时，就跳出程序去显示MOV24H,#00；已经是24时，就清0X4:RET;******显示子程序******DISP:MOVR1,20H；20H为显示寄存器单元MOVA,2CH；将秒寄存器的内容存入AMOVB,#10H；设B累加器的值为10HDIVAB；A/B，商存入A（十位数），余数存入（个位数）MOV@R1,B；将显示的个位数存入20H显示寄存器单元INCR1MOV@R1,；A将显示的十位数存入21H显示寄存器单元INCR1MOVA,2BH；将分寄存器的内容存入AMOVB,#10H；设B累加器的值为10HDIVAB；A/B，商存入A（十位数），余数存入（个位数）MOV@R1,B；将显示的个位数存入22H显示寄存器单元INCR1MOV@R1,A；将显示的十位数存入23H显示寄存器单元INCR1MOVA,2AH；将时寄存器的内容存入AMOVB,#10H；设B累加器的值为10HDIVAB；A/B，商存入A（十位数），余数存入（个位数）MOV@R1,B；将显示的个位数存入24H显示寄存器单元INCR1MOV@R1,A；将显示的十位数存入25H显示寄存器单元RET;******延时5ms消除抖动******DELAY:MOVR6,#60D1:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D1RETEND第7章系统仿真与实验测试7.1系统仿真运用proteus软件进行仿真现在proteus软件中建立一个新的文件，再根据自己的要求选择所需的器件，把器件进行适当的排位后进行连接，连接后运行软件进行仿真。7.2Proteus软件应用1．原理图编辑窗口（TheEditingWindow）：顾名思义，它是用来绘制原理图的。蓝色方框内为可编辑区，元件要放到它里面。注意，这个窗口是没有滚动条的，你可用预览窗口来改变原理图的可视范围。2．预览窗口（TheOverviewWindow）：它可显示两个内容，一个是：当你在元件列表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；另一个是，当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后），它会显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿色的方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容，因此，你可用鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的位置，从而改变原理图的可视范围。3．模型选择工具栏（ModeSelectorToolbar）：主要模型（MainModes）：1*选择元件（components）（默认选择的）2*放置连接3*放置标签（用总线时会用到）4*放置文本5*用于绘制总线6*用于放置子电路7*用于即时编辑元件参数（先单击该图标再单击要修改的元件）配件（Gadgets）：1*终端接口（terminals）：有VCC、地、输出、输入等接口2*器件引脚：用于绘制各种引脚3*仿真图表（graph）：用于各种分析，如NoiseAnalysis4*录音机5*信号发生器（generators）6*电压探针：使用仿真图表时要用到7*电流探针：使用仿真图表时要用到8*虚拟仪表：有示波器等2D图形（2DGraphics）：1*画各种直线2*画各种方框3*画各种圆4*画各种圆弧5*画各种多边形6*画各种文本7*画符号8*画原点等4．元件列表（TheObjectSelector）：用于挑选元件（components）、端接口（terminals）、信号发生器（generators）、仿真图表（graph）等。举例，当你选择“元件（components）”，单击“P”按钮会打开挑选元件对话框，选择了一个元件后（单击了“OK”后），该元件会在元件列表中显示，以后要用到该元件时，只需在元件列表中选择即可。5．方向工具栏（OrientationToolbar）：旋转：旋转角度只能是90的整数倍。翻转：完成水平翻转和垂直翻转。使用方法：先右键单击元件，再点击（左击）相应的旋转图。6．仿真工具栏仿真控制按钮1*运行2*单步运行3*暂停4*停止按照自己设计的电路图就可以画出想要的电路图！2.在软件中模拟和实际的效果为什么有如此大的差别？答：软件中模拟受到电脑CPU工作频率的影响，所以效果不是很明显，但是一些基本的现象还是可以看出来的。只要我们知道原理和图是正确的，那么就没有必要考虑太多的未知因素。在实际面包板中一定会看到正确的现象。3.面包板连线注意事项！！！！！！答：面包板连线时一定要弄清楚它的原理，不然就会一点头绪都找不到。连接芯片是要弄清楚各个引脚对应的端口号，该接地的地方一定要接地，该接高电平的地方一定要接高电平。7.3实验测试电子时钟主要的设计要求是能够实现时钟的一般功能，以及包括时间的调整功能，这个基于单片机的电子时钟基本上实现了上述功能，能够通过时间调整电路对时间进行调整以及复位。下述为18：30：30的仿真图：图812:00:00时刻的仿真效果图心得体会单片机作为我们主要的专业课程之一，我觉得单片机课程设计很有必要，而且很有意义。但当拿到题目时，确实不知道怎么着手，有些迷茫，上网查资料，问老师，在老师的帮助下，历时两个星期，解决一个又一个的困难，终于完成任务。在这次课程设计中，运用到了很多以前的专业知识，虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的一大收获。另外，要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常德，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。设计过程，好比是我们人类成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，不能灵活运用。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。另外，要非常感谢我的指导老师，是她指引我克服一个由一个的困难，让我学会对困难无所畏惧，以及对问题的一些很重要的思考方法。我学会对困难无所畏惧，以及对问题的一些很重要的思考方法。5�共阴数码管�数码管的引脚图YNNNN时按键了？YN启动T0中断使寄存器清0时寄存器值加1使分寄存器清0时寄存器值＝20分按键松开？秒按松开了？秒寄存器＝60？分寄存器值加1分按键了？N秒按键松开了？使秒寄存器清0秒寄存器值加1秒按键了？秒寄存器值加1设置中断允许设中断250次设置定时4ms初值设置显示初值为12：00：00定时器T0初始化开始