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1、单片机原理及其接口技术单片机原理及其接口技术课程设计课程设计报告报告课课 题题 LEDLED 显示的电子钟显示的电子钟 姓姓 名名 学学 号号 院院 系系 自动控制与机械工程学院自动控制与机械工程学院 班班 级级 指导教师指导教师 2016 年年 6 月月目录目录一、课程设计目的一、课程设计目的 33二、课程设计要求二、课程设计要求 33三、设计内容三、设计内容 44四、硬件设计需求四、硬件设计需求 551 1、硬件系统各模块功能、硬件系统各模块功能 55（1 1） 、单片机最小系统、单片机最小系统AT89C51AT89C51 55（2 2） 、LEDLED 数码管显示模块数码管显示模块 88
2、（3 3） 、晶振模块、晶振模块 99（4 4） 、按键模块、按键模块 1010五、电路软件系统设计五、电路软件系统设计10101 1、protuesprotues 软件简介软件简介 10102 2、仿真结果、仿真结果 11113 3、流程图、流程图 1313六、误差分析六、误差分析 1515七、总结与心得体会七、总结与心得体会 1515八、参考文献八、参考文献 1616九、附录（程序）九、附录（程序） 1616一、课程设计目的一、课程设计目的单片机课程设计作为独立的教学环节，是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完单片机原理及应用课程后，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合练习
3、。单片机课程设计过程中，学生通过查阅资料，接口设计，程序设计，安装调试等环节，完成一个基于 MCS-51 系列单片机，涉及多种资源应用，并且有综合功能的小应用系统设计。使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路，电子元器件等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程，调试，相关仪器设备和相关软件的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，加深单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器，中断，片内外存储器，I/O 接口，串行口等。使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程，方法及实现，强化单片机应用电路的设
4、计与分析能力。提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风，培育学生综合运用理论知识解决问题的能力。二、课程设计要求二、课程设计要求课程设计应以学生认知为主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力培养。根据课程设计具体课题安排时间，确定课题的涉及，变成和调试内容，分团队开展课程设计活动，安排完成每部分工作。课程设计集中在实验室进行。在课程设计过程中，坚持独立完成，实现课题规定的各项指标，并写出设计报告。要求学生自己调研，设计系统功能，划分软硬件功能，选择器件，用Proteus 软件在 PC 机上完成硬件原理图设计。然后使用使用 Proteus 软件在 PC 机运行系统仿真，调试电路和
5、修改调试程序。对整个系统做试运行，有问题再进一步修改调试，直至达到设计的要求和取得满意的效果。最后编写系统说明书，其内容主要包括系统功能介绍，使用范围，主要性能指标，使用方法，注意事项等。三、设计内容：三、设计内容：1、设计题目：LED 显示的电子钟2、设计任务：基于 AT89C51 单片机,制作一个 LED 显示的智能电子钟。3、设计要求及功能：（1） 、用 6 个 7 段 LED 数码管作为显示设备，设计时钟功能。（2） 、显示格式，日期：YY MM DD,时间：HH MM SS.（3） 、可以分别设计年、月、日，时、分、秒。在复位后的日期应该为：12 01 01，时间为：00 00 00
6、。（4） 、秒钟复位功能，当秒位键按下后，秒的那位回到 00 。（5） 、键盘按键个数应该万为己确定。（6） 、时间、月、日自行交替显示，或者按键切换显示。（7） 、12 小时和 24 小时切换功能。（8） 、还要实现闹钟功能。4、设计提示：1） 、LED 宜采用动态扫描显示；2） 、采用定时器，也可以考虑外部扩展专用时钟芯片 DS1302.3） 、参考 Protuse 仿真效果图。5、设计要求：要求学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在单片机原理与接口技术课程中所学的理论知识和实验技能，掌握单片机应用系统的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、
7、研发电子产品打下良好的基础。基于 AT89C51 单片机，制作一个 LED 显示的智能电子钟。6、设计课题总体方案及工作原理说明设计中采用 AT89C51 芯片及 LED 显示器，一些独立式按键构成一个简单的数字电子钟。设计中是采用单片机的内部定时器进行定时，程序框图如图 3.1 所示 整个电子钟的工作原理是：在正常的供电状态下，首先利用单片机定时，到了相应的时间由单片机将所需要显示的数据送到 LED 显示器的输入口，当有键按下时则进入相应的按键显示和调整状态，进行按键调整。图 3.1 总的设计的框图四、四、硬件设计需求：硬件设计需求：硬件设计是指应用系统的电路设计，包括单片机芯片、控制电路、
8、存储器、I/O 接口等等。硬件设计时，应考虑留有充分余量，电路设计力求无误，因为在系统调试中不易修改硬件结构。如原理图所示，硬件系统主要由单片机最小应用系统、LED 数码管显示模块、电源模块、晶振模块、按键模块等组成。1、硬件系统各模块功能：（1） 、单片机最小系统AT89C51:由 AT89C51 单片机由时钟电路和复位电路构成。AT89C51 是一种带 8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。时钟电路由一个 12MHZ 的石英晶体振
9、荡器和两个 22pF 的的电容组成振荡电路和分频电路，为单片机提供内部时钟。复位电路采用上电复位和按键复位结合的方式对电路进行复位，主要是通过 RST 引脚送入单片机。XTAL218XTAL119ALE30 EA31PSEN29RST9P0.0/AD039 P0.1/AD138 P0.2/AD237 P0.3/AD336 P0.4/AD435 P0.5/AD534 P0.6/AD633 P0.7/AD732P1.01 P1.12 P1.23 P1.34 P1.45 P1.56 P1.67 P1.78P3.0/RXD10 P3.1/TXD11 P3.2/INT012 P3.3/INT113 P3
10、.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821 P2.1/A922 P2.2/A1023 P2.3/A1124 P2.4/A1225 P2.5/A1326 P2.6/A1427U4AT89C51图 4.1 89C51 单片机VCC：电源。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程 序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，
11、P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作 输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻 拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。
12、P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存 储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器 的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断 0）P3.3 /INT1（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 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的
