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1、微机课程设计微机课程设计题名：题名：数字电子钟数字电子钟组员：组员：_班级：班级：_指导教师：指导教师：周毅周毅制作日期：制作日期：2008 年年 7 月月1、课程设计目的与任务课程设计目的与任务1、目的：目的：（1）培养学生综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力。（2）锻炼学生的独立工作能力，也是对前期理论与实践教学效果的检验。（3）通过课程设计使学生深入理解单片机的基本原理，硬件结构和工作原理。掌握程序的编制方法和程序调试的方法，掌握常用接口的设计和使用。掌握一般接口的扩展方法及接口的调试过程。为学生将来在电子信息工程、测试计量技术及仪器、通信工程、电子科学与技术及其他领域应用单片机
2、技术打下良好基础及应用实践能力。2、任务：任务：（1）设计以单片机为控制核心的测量系统或控制系统，完成对指定目标或对对象的测量及控制。（2）设计单片机与测量及控制对戏那个的接口并进行硬件调试。（3）针对要求测量或控制的对象完成程序的编制。（4）硬件软件联调，完成指导老师布置得各个具体题目所要求完成的功能。2、课程设计的基本要求课程设计的基本要求本课程设计重视培养并提高学生创新设计能力、理论与实际相结合的综合素质、单片机系统硬件设计能力，软件编程技巧，软硬件联合调试技巧及技能等实践能力。3、数字电子钟设计说明书数字电子钟设计说明书1 1、数字电子钟介绍、数字电子钟介绍 数字电子钟与传统的机械钟相
3、比，它具有走时准确、显示直观、无机械传动装置等优点，因而广泛应用于个人家庭以及车站、剧场、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。随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子钟。它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。LED 数字电子钟除了在城市的主要营业场所、车站、码头等公共场所使用，还可以改装在摩托车和汽车上，LED 显示，带蓝色背光，白天在太阳光下也能非常清楚的看到显示时间，关钥匙可以关闭蓝色背光，时间还能显示也不会清零，因 LED 的显示耗电量很省的，所以一直工作也不必担心耗电问题。在骑摩托车时，为了看时间，先要停下车子，取出手机，才能看时间
4、，是否有点麻烦，现在车上改装了一个蓝色背光的液晶电子钟后，不管白天黑夜色，随时可以看时间，非常方便。数字电子钟是采用数字电路实现对“时” 、 “分” 、 “秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用 7位 LED 数码管显示时、分、秒，以 24 小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。现代的数字电子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。
5、从而达到计时的功能，是人民日常生活不可缺少的工具。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，秒的功能。2 2、单片机介绍单片机介绍单片机是一种集成在电路芯片，是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/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A
6、/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。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。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了 I/O 设备。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
7、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。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬
8、件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。3 3、单片机设计方案单片机设计方案利用单片机的智能性，可方便地实现具有智能的电子钟设计。单片机均具有时钟震荡系统，利用系统时钟借助微处理器的定时器可实现电子钟功能。然而系统时钟误差较大，电子钟的积累误差也可能较大，所以可以通过误差修正软件加以修正。目前，我国生产很多型号的单片机，在此，我们采用型号为 STC89C52 的单片机。因为 STC89C52 是一个
9、低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-52 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，内置功能强大的微型计算机的 AT89C52 提供了高性价比的解决方案。8052 单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、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。图 3-1 单片机 8052 的内部结构MCS-
10、52 的引脚说明：MCS-52 系列单片机中的 8031、8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接DIP 结构，右图是它们的引脚配置，40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4 组 8 位共 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：P1.0/T21 P1.1/T2EX2 P1.23 P1.34 P1.45 P1.56 P1.67 P1.78R S T9P3.0/R xD10 P3.1/TxD11 P3.2/INT012 P3.3/INT113 P3.4/T014 P3.5/T115 P3.6/W R16 P3.
11、7/R D17XTAL218XTAL119VS S20P2.0/A821 P2.1/A922 P2.2/A1023 P2.3/A1124 P2.4/A1225 P2.5/A1326 P2.6/A1427 P2.7/A1528PS EN29 ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VC C40图 3-2 单片机的引脚图Pin9:RESET 复位信号，当 8052 通电，时钟电路开始工作，在 RESET 引脚上出现 24 个时钟周期以上的高电平，系统即初
12、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 07H，其它专用寄存器被清“0” 。RESET 由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H 地址开始执行程序。然而，初始复位不改变 RAM（包括工作寄存器 R0-R7）的状态，8052 的初始态。Pin30:AL 当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE 端将有一个 1/6 时钟频率的正脉冲信号，这个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。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE 会跳过一个脉冲。 Pin29:PES
13、N 当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC 的16 位地址数据将出现在 P0 和 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到 P0口上，由 CPU 读入并执行。Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051 和 8751 单片机，内置有4kB 的程序存储器，当 EA 为高电平并且程序地址小于 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，则不管地址大小，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。四、基于单片机的数字电子钟硬件设计四、基于单片机的数字电子钟硬件设计1 1、最小系
14、统设计、最小系统设计P1.0/T21 P1.1/T2EX2 P1.23 P1.34 P1.45 P1.56 P1.67 P1.78R ST9P3.0/R xD10 P3.1/TxD11 P3.2/INT012 P3.3/INT113 P3.4/T014 P3.5/T115 P3.6/W R16 P3.7/R D17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821 P2.1/A922 P2.2/A1023 P2.3/A1124 P2.4/A1225 P2.5/A1326 P2.6/A1427 P2.7/A1528PSEN29 ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD6
15、33P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VC C40VC C2K4.7KGNDVC C30pF30pFGND1212MGND图 4-1 单片机最小系统的结构图 单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1 组成，下面介绍一下每一个组成部分。（1）电源引脚 VCC 40 电源端GND 20 接地端工作电压为 5V，另有 AT89LV51 工作电压则是 2.7-6V, 引脚功能一样。 （2）外接晶体引脚XTAL1 19XTAL2 18AT89 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚 XTAL1和
16、 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容 C1 和 C2 构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为 12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为 22F。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。（3）复位 RST 9在振荡器运行时，有两个机器周期（24 个振荡周期）以上的高电平出现在
