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1、保定东电自动化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：15284220125东电自动化俱乐部题 目 名 称 数字电子时钟 课 程 名 称 单片机原理及应用 学 生 姓 名 保定东电自动化俱乐部 学 号 代做毕设 QQ1620516415 专 业 自动化 电 话 15284220125 2011 年 06 月 29 日保定东电自动化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：15284220125设计（论文）任务书年级专业电气自动化学生姓名学 号题目名称数字电子时钟设计时间课程名称单片原理及其接口技术课程编号121200105设计地点一、课程设
2、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，学生查询资料、方案设计、方案比较，以及单元电路设计计算环节，进一步提高学生综合运用所学知识的能力，提高分析理解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基础。二、已知技术参数和条件1 .89c51 单片机2 .LED 数码显示管任务和要求（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。保定东电自动化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：1
3、5284220125摘要单片计算机即单片微型计算机。由 RAM ,ROM,CPU构成，定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上。而 51 系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次课程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。基于单片机课程的学习，本小组成员利用单片机实现时钟的显示，利用键盘和门电路控制时间的调整，充分利用单片机的资源和空间，较大限度的实现了功能,设计时主要应用了一个基于 AT89C51 单片机的电子时钟。并在数码管上显示相应的时间。并通过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转
4、换。应用 Proteus 的 ISIS软件实现了单片机电子时钟系统的设计与仿真。该方法仿真效果真实、准确，节省了硬件资源。 关键词：AT89C51 单片机 、 键盘控制 、 Proteus 仿真保定东电自动化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：15284220125目录摘要1 方案选取.51.1 总体方案介绍6.1.2 多功能电子表计时方案6 . 1.3 多功能电子表键盘显示方案.6 . 2 电路设计.72.1 键盘的设计.72.2 门电路的设计.72.3 显示电路.83 软件设计.103.1 程序流程图.103.2 汇编源程序114 系统仿真.17. 5 结束
5、语.18参考文献.18 附录19保定东电自动化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：152842201251 方案选取1.1 总体方案介绍本次设计电子钟系统功能简单，用单片机的最小系统就能得以实现。而单片机的最小系统设计中实际上最重要的就是对键盘/显示器接口电路的设计，由于系统功能不同所以要求就不同，接口设计也就不同。对一个键盘/显示器接口设计应从整个系统出发，综合考虑软、硬件特点。下面是本人在设计前对各种设计方案的考虑：1.2 多功能电子表计时方案方案一：采用实时时钟芯片实时时钟芯片具备年、月、日、时、分、秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒自动进行一次
6、，不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取计时数据进行显示，因此计时功能的实现无需占用 CPU 的时间，程序简单。此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电源，具备永不停止的计时功能；具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等；有的实时时钟芯片内部还带有非易失性 RAM，可用来存放需长期保存但有时也需变更的数据。由于功能完善，精度高，软件程序设计相对简单，且计时不占用 CPU 时间，因此，在工业实时测控系统中多采用这一类专用芯片来实现实时时钟功能。 方案二: 软件控制。利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时，配合软件延时实现时、分、秒的计时及秒表计时。该方案节省硬件成本，且能使
7、设计者对单片机的指令系统能有更深入的了解，从而掌握单片机应用技术 MCS-51 汇编语言程序设计方法，因此，本系统设计采用此种软件控制方法来实现计时。而由于 ATMEL 公司的 AT89S51 单片机是低功耗的具有 4KB 在线可编程 Flash 存储器的单片机。它与通用 80C51 系列单片机的指令系和引脚兼容。片内的 Flash 可允许在线重新编程，也可使用通用非易失性存储器编程。它将通用 CPU 和在线可编程 Flash 集成在一个芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能价格比的微控制器。它的功能强大，而且也较容易购买，故本设计中所选的单片机为 AT89S51 单片机。保定东电自动
8、化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：152842201251.2 多功能电子表键盘显示方案方案一: 8279 扩展。该方案方框图如图 1.2.1 所示，8279 是一种可编程的键盘/显示接口专用芯片，它含有键盘输入和显示输出两种功能，键扫描程序和动态显示程序全由8279 硬件自动完成，此种方案能以比较简单的硬件 电路和较少的软件开销实现单片机与键盘、LED 显示器的接口。方案二: 8155 扩展，LED 动态显示。 该方案方框图如图 1.2.2 所示，8155 是一块可编程的接口芯片，与单片机的接口非常简单，它的键盘、显示共用一个接口电路，可节省 I/O 口。
9、但动态扫描方式需占用 CPU 较多的时间，在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。 方案三: 串口扩展，LED 静态显示。该方案方框图如图1.2.3 所示，独立式键盘配置灵活，软件结构简单，按键较多时不宜采用。静态显示占用口资源少，采用串口传输实现静态显示， LED 数码管与单片机之间通过 6 个移位寄存器相连，显示亮度有保证，但此方案的硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，比较适用于并行口资源较少的场合。 方案四: 独立式按键，LED 动态显示。 该方案方框图如图 1.2.4 所示，独立式按键直接与单片机 I/O 口相连构成键盘，每个按键不会相互影响，因本系统用到的按键比较少，采用独立
10、式键盘不会浪费 I/O 口线，所以本系统采用保定东电自动化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：15284220125独立式键盘。动态显示的亮度虽然不如静态显示，但其硬件电路较简单，可节省硬件成本，虽然动态扫描需占用 CPU 较多的时间，但本系统中的单片机没有很多实时测控任务，因此，本系统采用此种方案。 2 2 电路设计电路设计 2.12.1 键盘的设计键盘的设计 考虑到时间误差的存在以及调整时间的方便性，采用独立式键盘。提高 CPU 的工作效率，采用中断工作方式四个键盘接于 P1 口，用 74ls21 与门接于外部中断 0，实现了调整时间的快速性，当四个键盘有中
11、断发生，首先判断四个键哪个按下，向 CPU 发一个中断请求信号，然后调用相应的中断程序。参考电路如下：键盘的工作过程可分为两步：第一步是 CPU 首先检测键盘上是否有按键被按下，第二步是识别哪一个减按下。检查键盘上有无键按下可采用查询工作方式、定时扫描工作方式和中断工作方式。查询工作方式（例如用 8155 扩展 I/O 组成的行列式键盘）：键盘上有无键按下是有列线送出全扫描字，然后读入行线状态来识别的。其方法是 PA 口输出 00H，即所有列线置成低电平，然后将行线电平状态读入累加器 A 中，保定东电自动化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：1528422012
12、5如果有键按下，总会有一根行线拉置低电平，从而使行输入状态不全为“1”。键盘中哪一个键按下是有列线逐列置低电平后，检查行输入状态，称为逐列扫描。方法是：从 PC 口读入行线状态，如果全为“1”，则所按下之键不在此列，如果不全为“1”，则在此列，并且是与“0”电平行线相交的交点上的那个键。2.22.2 门电路的设计门电路的设计为了达到调整时间的快速性与准确性，采用中断方式，四个键盘采用与门芯片74LS21。当四个键盘有一个按下后就会向 CPU 申请中断。2.32.3 显示电路设计显示电路设计 显示采用 led 动态显示方式，共阴极端由 P2 口线控制，分为段选线和位选线，利用人的视觉停留达到显示
13、的效果，段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮或暗。从段选线 I/O 口上按位次分别送显示字符的段选码，在位选控制口也按相应的次序分别选通相应的显示位（共阴极送低电平，共阳极送高电平），选通位就显示相应字符，并保持几毫秒的延时，为选通不显示字符（保持熄灭）。这样，对各位显示就是一个循环过程。从计算机工作来看，在一个瞬间只有一位显示字符，而其他位都是熄灭的。但由于人的视觉停留，这种动态变化是察觉不到的。从效果上看，各位显示器能连续而稳定地显示不同的字符。保定东电自动化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：152842201253 3 软件设计软件设计 3.1 程序
14、流程图 开始有键按下否？调用延时子程序调用延时子程序有键按下否？否？判断闭合键,键码入栈保护闭合键释放否？键码 A返回保定东电自动化俱乐部保定东电自动化俱乐部 http:/www.dong- TEL：152842201253.2 汇编源程序ORG 0000HAJMP STARTORG 0003HLJMP ST1ORG 000BHAJMP TT0ORG 0030HSTART: MOV 30H,#00H ;秒个位内存单元MOV 31H,#00H ;秒十位内存单元MOV 32H,#00H ;分个位内存单元MOV 33H,#00H ;分十位内存单元MOV 34H,#00H ;时个位内存单元 MOV 35H,#00H ;时十位内存单元MOV TMOD,#01H ;定时器 T0，工作方式1，MOV TH0,
