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1、 鲁东大学信息与电气工程学院单片机课程设计论文第 1 页 共 16 页信息与电气工程学院单片机课程设计题 目 基于 51单片机的电子时钟系统 学 院 信息与电气工程学院 专 业 电气工程及其自动化 年 级 1004 班 姓 名 0000000000 学 号 0000000000 指导教师 000000000 时 间 2013 年 6月 19日 鲁东大学信息与电气工程学院单片机课程设计论文第 2 页 共 16 页目录第一章 引言.第二章 总体设计方案.一：设计要求.二：设计方案.三：设计原理.第三章 调试及结果分析.一：调试及结析结果分析.二：设计总结.参考文献.附录（一）.附录（二）. 鲁东大
2、学信息与电气工程学院单片机课程设计论文第 3 页 共 16 页第 1章：引言本文介绍了基于 51单片机的电子时钟的设计，从硬件和软件两个方面给出了具体实现过程。该时钟的设计采用功能分块的思想方法，将硬件电路划分为按键电路，1602 显示电路和单片机最小系统等若干独立模块，而软件的实现则由时间显示程序、日期显示程序，秒表时间调整程序、延时程序等组成。文中给出了各个模块的电路图，并使用 altium designer 10 绘制了 PCB。第二章 总体设计方案.一：设计要求.电子时钟的设计，利用 51单片机作为主控芯片，结合时钟芯片 DS1302或者单片机自身时钟制作一个电子时钟，要求能够将年月日
3、时分秒信息，通过键盘控制分别显示在数码管或点阵模块上，并能够通过键盘进行时间的调整。二：设计方案.使用 STC12C5A60S2作为主控制芯片，CH340 作为串口转换芯片，LCD1602 作为显示部分，轻触按键作为操作部分等其他电路部分构成。程序设计有时间显示程序，时间计算程序，中断程序，延时程序的组成。三：设计原理.单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机内部也用和电脑功能类似的
4、模块，比如 CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可.用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD 等等的家电里面都可以看到它的身影！.它主要是作为控制部分的核心部件它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用 PC）的主要区别。随着集成电路技术的发展，单片机的功能越变越强，涉及到各个电子应用领域。目前单片机的系列也十分多，各有各的特点，如目前的 MCS51系列、PI
5、C 系列等等，通过这几年的应用，普通感觉到特别需要单片机具有如下几个应用特点：（一）低功耗、宽电压工作范围，内部看门狗。（二）高速指令系统，单字节指令，精简指令集易学易用。（三）内部 ROM结构，且具有廉价 OTP（一次性写入程式）ROM，以便小批量生产，减少 MASK风险。 鲁东大学信息与电气工程学院单片机课程设计论文第 4 页 共 16 页（四）程序保密功能，防止拷贝，保护成果。（五）方便的开发工具（仿真器与烧入器）MCS51 单片机中断系统中断是一项重要的计算机技术，采用中断技术可以使多项任务共享一个资源，所以中断技术实质上就是一种资源共享技术。中断源MCS-51是一个多中断源的单片机，
6、以 80C51为例，有三类共五个中断源，分别是外部中断两个，定时中断两个和串行中断一个。1. 外中断外中断是由外部原因引起的，共有两个中断源，即外部中断 0和外部中断 1。它们的中断请求信号分别由引脚 INT0（P 3.2）和 INT1（P 3.3）引入。外部中断请求有两种信号方式，即电平方式和脉冲方式，可通过有关控制位进行定义。2. 定时中断定时中断是为满足定时或计数的需要而设置的。3. 串行中断串行中断是为串行数据传送的需要而设置的。中断控制这里所说的中断控制是指提供给用户使用的中断控制手段，实际上就是一些专用寄存器。在 MCS-51单片机中，用于此目的的控制寄存器共有四个，即定时器控制寄
7、存器、中断允许控制寄存器、中断优先控制寄存器以及串行口控制寄存器。1. 定时器控制寄存器（TCON）该寄存器用于保存外部中断请求和以及定时器的计数溢出。寄存器地址88H，位地址 8FH88H。位地址8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88位符号TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0这个寄存器既有定时器/计数器的控制功能又有中断控制功能，其中与中断有关的控制位共六位：IE 0和 IE1 、IT 0和 IT1 以及 TF0和 TF1 。2. 中断允许控制寄存器（IE）寄存器地址 A8H，位地址 AFHA8H。位地址AF AE AD AC AB AA A9 A8位符号E
8、A ES ET1 EX1 ET0 EX0其中与中断有关的控制位共六位：EA、EX 0和 EX1 、ET 0和 ET1 、ES。 鲁东大学信息与电气工程学院单片机课程设计论文第 5 页 共 16 页3. 中断优先级控制寄存器（IP）MCS-51的中断优先级控制只定义了高、低两个优先级。各中断源的优先级由优先寄存器（IP）进行设定。IP 寄存器地址 B8H，位地址为 BFHB8H。寄存器的内容及位地址表示如下：位地址BF BE BD BC BB BA B9 B8位符号 PS PT1 PX1 PT0 PX0PX0 外部中断 0优先级设定位PT0 定时中断 0优先级设定位PX1 外部中断 1优先级设定
9、位PT1 定时中断 1优先级设定位PS 串行中断优先级设定位为 0的位优先级为低；为 1的位优先级为高。中断响应中断响应就是对中断源提出的中断请求的接受，是在中断查询之后进行的，当查询到有效的中断请求时，紧接着就进行中断响应。中断响应的主要内容是由硬件自动生成一条长调用指令 LCALL。其格式为 LCALL addr16，这里的 addr16就是程序存储器中断区中相应中断的入口地址。在 MCS-51单片机中，这些入口地址已由系统设定。例如，对于外部中断 0的响应，产生的长调用指令为：LCALL 0003H生成 LCALL指令后，紧接着就由 CPU执行。首先将程序计数器 PC的内容压入堆栈以保护
10、断点，再将中断入口地址装入 PC，使程序执行转向相应的中断区入口地址。但由于各中断区只有 8个单元。一般情况下难以安排下一个完整的中断服务程序。因此通常总是在各中断区入口地址处放置一条无条件转移指令，使程序执行转向在其它地址存放的中断服务程序。中断返回中断响应后就转去执行中断服务程序，完成所需要的操作。中断服务程序的最后一条指令必须是中断返回指令 RETI，CPU 执行这条指令时，把响应中断时置位的优先级触发器复位，再从堆栈中弹出断点地址送入程序计数器 PC，以便从断点处重新执行被中断的主程序。MCS-51 单片机的定时器/计数器MCS-51单片机共有两个可编程的定时器/计数器，分别称定时器/
11、计数器 0和定时器/计数器 1。它们都是十六位加法计数结构，分别由 TH0（地址 8CH）和TL0（地址 8AH）及 TH1（地址 8DH）和 TL1（地址 8BH）两个 8位计数器组成。 鲁东大学信息与电气工程学院单片机课程设计论文第 6 页 共 16 页这四个计数器均属专用寄存器之列。MCS-51 的每个定时器/计数器都具有定时和计数两种功能。1. 计数功能所谓计数是指对外部事件进行计数。外部事件的发生以输入脉冲表示，因此计数功能的实质就是对外来脉冲进行计数。2. 定时功能定时功能也是通过计数器的计数来实现的。不过此时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲。也就是每个机
12、器周期计数器加1。由于一个机器周期等于 12个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的1/12。定时器/计数器提供给用户使用的有：八位计数器 TH和 TL，以及有关的控制位。这些内容只能以软件方法使用。MCS-51定时器/计数器的四种工作方式1. 定时工作方式 0方式 0是 13位计数结构的工作方式，其计数器由 TH0全部 8位和 TL0的低5位构成。当 TL0的低 5位计数溢出时，向 TH0进位，而全部 13位计数溢出时，则向计数溢出标志位 TF0进位。在方式 0下，当为计数工作方式时，计数值的范围是：18192（2 13）当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为：（2 13计数初值）晶振周期
13、12 或 （2 13计数初值）机器周期其时间单位与晶振周期或机器周期相同（s ）。2. 定时工作方式 1方式 1是 16位计数结构的工作方式，计数器由 TH0全部 8位和 TL0全部 8位构成。当为计数工作方式时，计数值的范围是：165536（2 16）当为定时工作方式时，定时时间计算公式为：（2 16计数初值）晶振周期12或 （2 16计数初值）机器周期3. 定时工作方式工作方式 2是自动重新加载工作方式。在这种工作方式下，把 16位计数器分为两部分，即以 TL作计数器，以 TH作预置寄存器，初始化时把计数初值分别装入 TL和 TH中。当计数溢出后，不是像前两种工作方式那样通过软件方法，而是由预置寄存器 TH以硬件方法自动给计数器 TL重新加载。变软件加载为硬件加载。 鲁东大学信息与电气工程学院单片机课程设计论文第 7 页 共 16 页初始化时，8 位计数初值同时装入 TL0和 TH0中。当 TL0计数溢出时，置位TF0，同时把保存在预置寄存器 TH0中的计数初值自动加载 TL0，然后 TL0重新计数。如此重复不止。这不但省去了用户程序中的重装指令，而且也有利于提高定时精度。但这种工作方式下是 8位计数结构，计数值有限，最大只能到255。这种自动重新加载工作方式非常适用于循环定时或循环计数应用，例如用于产生固定脉宽的脉冲，此外还可以作串行数据通信的
