《基于51单片机的电子钟设计讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片机的电子钟设计讲解（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 摘 要本次的课程设计基于单片机技术原理，以美国ATMEL公司开发的AT89S52芯片作为核心控制器。通过硬件电路的制作及软件程序的编制，设计制作了一种具有复位、校时功能的数字时钟系统。利用1602液晶同时显示提示信息和时间信息，用户可通过系统上的按键对时间进行调整，实现实时的时钟显示。本次设计的硬件由主控模块、复位模块以及显示模块构成。复位模块主要由电阻、电容、按键和发光二极管组成而显示模块则由1602字符液晶构成，用于显示提示信息和实时时钟。关键词： AT89S52；LCD 1602; 实时时钟 AbstractThe curriculum desi
2、gn is based on the principles of microcomputer technology and has adapted the AT89S52 chip developed by the ATMEL company of American as the core controller. A digital clock system with the functions of both reset and time adjustment is realised by the hardware circuit board making and the software
3、programming. LCD 1602 is used to display the prompt and time information. The users can adjust time through the buttons on the system with the purpose of the real-time displaying. The reset module is made up of the resistance, capacitance, small button and light-emitting diode while the display modu
4、le is mainly realized through the LCD 1602 to display the relative information including prompt and real-time clock message.Key words: AT89S52, LCD 1602, Real-time clock目 录引言1一 系统功能设计21.1 系统概述21.2 单元电路设计概述2二 系统方案设计及各模块原理32.1 AT89S52核心模块32.1.1 AT89S52单片机简介42.1.2 AT89S52主要性能52.2 复位模块62.2.1 复位电路组成62.2.
5、2 复位电路分析62.3 显示模块72.3.1 1602液晶简介72.3.2 1602引脚说明7三 系统程序设计8四 印制电路板的设计与制作94.1 印刷电路板的布线设计94.2 印刷电路板的制作9五 电路板的调试9六 总结10谢 辞11参考文献12附 录13 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 21 页 共 19 页引言单片机是一种采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU，随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等集成到一块硅片上构成一个小而完善计算机系统的集成电路芯片。目前单片机已经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到某个领
6、域没有单片机的踪迹了。自导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，到广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等这些都离不开单片机，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。单片机，“麻雀虽小，五脏俱全”，在科技高速发展的今天，由单片机自由发挥的舞台更加宽广，现已明显的朝着巨型化，单片化和网络化方向发展。因此在大学阶段打好基础，为今后真正学会并灵活运用好单片机做好充分的准备，是我们每一个电子信息类专业大学生义不容辞的责任。本着学以致用的原
7、则，本次课程设计我从实际生活出发，结合单片机原理和技术理论的学习，设计制作了一个电子时钟，通过液晶显示时间，希望经过简单电子制作的程序，在实际动手做板和软件编程过程中，体会单片机强大功能的同时提高自己动手的能力。一 系统功能设计1.1 系统概述根据所学过的有关电子电路和单片机方面的相关知识，以AT89S52单片机芯片为核心控制器件，采用LCD1602 字符液晶显示时间。在单片机外围设置四个按键，其中三个用于调整时间还有一个用于完成复位操作。整个系统功能设计利用单片机内部16位定时/计数器实现定时，每经过1秒的时间，单片机会控制秒变量加1，加到60秒时，分变量加1，分变量加到60时，时变量加1，
8、时变量加到24时，返回00继续计时，从而实现了电子时钟的基本走时功能。用AT89S52单片机芯片作为主控制器，使用其内部16位定时器的定时功能和其可位寻址的IO端口控制各个输入输出设备，用晶振作为单片机时钟脉冲的输入电路。LCD1602字符液晶作为输出设备，显示所有的时钟和用户在编程时所设置的初始提示信息。按键作为输入设备，用于输入和修改时钟信息。 电路的基本工作原理是：晶振为单片机提供走时所需要的时钟脉冲，使其能够逐条地执行内存中的程序。16位定时器提供时间的累加，并将这种累加的效果通过字符型液晶1602显示出来，从而最终实现了一个电子钟系统的设计。1.2 单元电路设计概述（1） 复位电路电
9、路实现上电自动复位和人工复位，对于51单片机而言，只要复位电路接高电平超过两个时钟周期(12M晶振约2us)，即可产生复位操作，用10pF电容和10K电阻构成充放电电路，其时间常数超过2us，可实现复位，当按键按下时，RESET处产生2us的高电平，从而实现复位功能。（2） 时钟电路8051内部已有振荡电路，只需在XTAL1和XTAL2两个管脚处接一个石英晶振即可。（3）液晶显示电路 用于显示时间信息。二 系统方案设计及各模块原理本电子钟系统直接采用AT89S52单片机芯片控制时钟，外围电路简单，同时该芯片为用户提供了良好的编程环境。外围电路设计包括两大部分，分别是液晶显示部分和按键控制部分。
10、在设计过程中采用了一个复位和三个对时间进行调整的按键。复位按键用于对时钟走时进行复位，调时按键用于调整时间。设计的整个过程都采用数字电路，保证了系统工作的可靠性与稳定性。单片机本身使得设置和调时操作更加准确，综上所述，整体的电路设计思路如下图1-1所示。图1-1 系统整体原理图2.1 AT89S52核心模块本次课程设计的核心控制器件是美国ATMEL公司生产的AT89S52单片机芯片，它是一种低功耗、高效能CMOS 8位微控制器，具有在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
11、在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得该芯片可以为众多的嵌入式控制应用系统提供了高灵活、超有效的解决方案。2.1.1 AT89S52单片机简介其引脚结构如下图2-1-1所示： 图2-1-1 AT89S52引脚结构图引脚功能说明：VCC : 电源GND : 接地P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对其写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也作为低8位地址/数据复用。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1
12、”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入。P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信
13、号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。P3口亦作为AT89S52特殊功能使用，如下所示。P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 (外部中断0)P3.3 (外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 (外部数据存储器写选通)P3.7 (外部数据存储器读选通)在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片
14、机复位。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。PSEN:外部程序存储器选通信号，当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。XTAL1:振荡器反相放大器
15、和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。2.1.2 AT89S52主要性能-与MCS-51单片机产品兼容-8K字节在系统可编程Flash存储器-1000次擦写周期-全静态操作：0Hz33Hz-三级加密程序存储器-32个可编程I/O口线-三个16位定时器/计数器-八个中断源-全双工UART串行通道-低功耗空闲和掉电模式-掉电后中断可唤醒-看门狗定时器-双数据指针-掉电标志位2.2 复位模块对单片机电路而言，复位操作主要是完成单片机内电路的初始化，使其能够从一种确定的状态开始运行。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。而开关复位则要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，如果发生死机，用按钮开关操作使得单片机复位。2.2.1 复位电路组成本次电子钟系统的电路设计中，所使用的复位电路如下图2-2-1所示：
