《简易时钟设计毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简易时钟设计毕业论文（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大同煤炭职业技术学院08 机电一班1目 录毕业设计3设计任务书41 单片机51.1 单片机简介51.2 8051 简介51.3 课题的意义82 总体方案82.1 电子钟设计的基本方法82.1.1 电子钟实现计时的方法82.1.2 电子中的时间显示92.1.3 电子中的时间调整92.2 数码管的动态显示103 硬件设计123.1 电子钟的硬件设计模块123.2 时钟电路模块123.3 复位电路模块143.4 数码管显示电路模块143.5 按键电路模块163.6 电子时钟系统的设计原理图163.7 相关引脚和元件184 软件设计18大同煤炭职业技术学院08 机电一班24.1 程序流程图184.2
2、程序清单205 调试275.1 硬件调试275.2 软件调试276 总结29参考文献30大同煤炭职业技术学院08 机电一班3毕业设计题目： 简易时钟系部: 机电工程系班级： 08 级矿山机电一班设计人： 武李伟指导老师：张海杰完成时期： 2011 年 5 月 20 日 大同煤炭职业技术学院08 机电一班4设计任务书设计题目简易时钟设计任务1）可准确的显示北京时间 2）时间显示选择 24 小时模式 3）选用 8051 单片机将编写的程序下载 到单片机中 4）采用伟福进行仿真设计方案利用单片机的定时和中断系统实现电 子钟的计数和调时，采用 8051 定时中 断方式实现 24 小时时钟的精确计时，
3、通过外部的 12MHZ 晶振产生稳定的谐 振，在 8051 内部定时器电路实现定时， 当定时器溢出时实现中断，累计定时器 的定时时间达 1 秒时，数码管的秒显示 器加 1，判断数码显示管的秒显示达 60 秒时，秒显示自动清零，显示加 1 判断 分显示达 60 时，分显示自动清零，时 显示加 1，判断时显示达 24 时，是显示 自动清零。从而实现 00：00：00 23：59：59 之间的任意时刻显示。 任务分配硬件部分 软件部分大同煤炭职业技术学院08 机电一班5内容摘要一、单片机1.1.单片机简介单片机即单片微型计算机的简称。由 RAM、ROM、CPU 构成，是集定时/计数和多种 I/O 接
4、口于一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强，广泛应用于智能设备和自动化控制系统上。而 MCS-51 系列单片机是单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次设计通过对它的学习和应用，从而达到学习设计开发软硬件的能力。本设计主要设计一个基于 8051 单片机的简易时钟，并在数码管上显示相应的时间，通过控制键进行时间的调节。设计过程中采用伟福开发平台进行仿真。1.2. 8051 简介8051 是 51 系列单片机的一个型号，它是 ATMEL 公司生产的，是一个低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 8K bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256bytes 的随机存取数据
5、存储器（RAM） ，有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/0）端口，同时内含 2 个外中断口。主要管脚有：XTAL1(19 脚)和 XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和 VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V 电源的正大同煤炭职业技术学院08 机电一班6负端。P0P3 为可编程通用 I/0 脚，其功能用途由软件定义。下面对相关引脚加以介绍：VCC:+5 电源VSS:接地P0 口：（P0.0P0.7）p0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/0,也即地址/数据总线分时复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 T
6、TL 逻辑门电路，对口 p0 写“1”时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，p0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：(P1.0P1.7) p1 口是一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 口，p1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电源）4 个 TTL 逻辑门电路。对口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可做输入口。做输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL） 。P2 口：(P2.0P2.7) P2 口是一个带有内部上拉电阻的 8
7、 位双向 I/0 口，P2 的输出缓冲可驱动 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。Flash 编程或校验时，P2 亦接受高位地址和一些控制信号。P3 口：(P3.0P3.7) P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 口。大同煤炭职业技术学院08 机电一班7P3 口输出缓冲级可驱动 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 p3 写“1” ，时，他们被内部上拉电阻高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流(
8、IIL)。P3 口除了作为一般的 I/0 口线外，更重要的是它的第二功能。P3 口还能接受一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。表 1：并行 I/O 口管脚第二功能I/O 口复用情况P0 口低 8 位地址/数据总线分时复用P1 口只能做一般 I/O 口P2 口高 8 位地址总线P3.0RXD （串行输入端）P3.1TXD (串行输出端)P3.2INT0(外部中断 0 输入)P3.3INT1(外部中断 1 输入)P3.4T0(定时器 0 的外部输入)P3.5T1(定时器 1 的外部输入)P3.6WR(片外数据存储器写选通控制输出)P3.7RD (片外数据存储器读选通控制输出)
9、大同煤炭职业技术学院08 机电一班8RST：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期（24 个时钟周期）以上高电平将使单片机复位。ALE：为地址锁存允许输出信号。XTAL1: 振荡器反相放大器的内部时钟发生器的输入端，是接地的。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端，是外部时钟信号源。1.3 课题意义:单片机在硬件结构、指令系统及 I/O 能力有区别于其它芯片的独特之处，最主要的就是具有非常有效的控制能力。并且还有体积小、结构简单、可靠性高、低电压、低耗能等特点。因此基于MCS51 单片机的数字时钟系统具有显示准确、直观、易于调整等特点，还具有时间调整功能，该单片机简易时钟系统在集
10、成化发展趋势的前提下在模块化的基础上设计。通过该时钟系统的设计，对单片机的功能和原理有了系统和全面的掌握，初步学习到了有关工程设计的方法和思路。这样就会增加以后的就业面。二、总体方案系统由 8051 单片机、LED 数码管、按键、电容、电阻等部分构成，能实现时间的调整、输出、调时闪烁等功能。2.1 简易时钟设计的基本方法2.1.1 简易时钟实现计时的方法利用 8051 系列单片机的可编程定时/计数，中断系统来实现时大同煤炭职业技术学院08 机电一班9钟的计时和调整。（1）计数初值计算把定时器 T0设为工作方式 2，产生 0.25ms 定时中断，计数溢出4000 次即得时钟计时最小单位秒，而 4
11、000 次计数可用软件方法实现。（2）采用中断方法进行溢出次数累计，满 4000 次为秒计时（1秒）（3）从秒到分和从分到时的计时是通过累计和数值比较实现的。2.1.2 简易时钟的时间显示简易时钟的时间在 8 位数码管上进行显示，时、分、秒的显示值可以在单片机的内部 RAM 设置三个缓冲单元，32H、31H、30H 分别存储时、分、秒的值。显示如下表：时十位时个位分十位分个位秒十位秒个位LED8LED7LED6LED5LED4LED3LED2LED132H31H30H2.1.3 简易时钟的时间调整简易时钟设置 3 个按键通过程序控制来完成简易时钟的时间调整A 键复位：按下 A 键时钟显示初始值
12、 12：00：00B 键调整分：快速按下 B 键，分显示加 1，当分显示为 59，加 1 变大同煤炭职业技术学院08 机电一班10成 00C 键调整时：快速按下 C 键，时显示加 1，当时显示为 23，加 1 变成 002.2 数码管的动态显示驱动1、数码管的动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方法之一，动态显示是将所有数码管的 8 个显示比划“a、b、c、d、e、f、g、dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/0 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接受到相同的字形，没有选通数码管就不会亮。通过分时轮回控制各个数码管
13、的 COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/0 端口，而且功耗更低。2、显示输出显示器即 LED 显示的是十进制的数，故需要数据进制转换功能 DA。本设计选用的是共阳极八段八管 LED。用单片机芯片 8051 的 P0 口输出控制共阳极八段八管 LED 的段选信号，用大同煤炭职业技术学院08 机电一班11P2 口输出共阳极八段八管 LED 的位选信号。图 1： 八段八管共阴极数码
14、管 LED八段 LED 显示器（数码管）是发光器件的一种。数码管内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组成字符，常见的数码管有 10 根管脚。管脚排列如上图所示，其中 COM 为公共端，此数码管的内部接线形式为共阳极。使用时共阴极数码管公共端接地，共阳极数码管公共端接电源。大同煤炭职业技术学院08 机电一班12三、硬件设计3.1 简易时钟的硬件设备模块图时钟的总体硬件模块电路有：晶振、手动复位、数码管显示、时间调整按键和单片机接口电路如下图。晶振手动复位单 片 机数码 显示时间调整 按键图 2：硬件模块图下面分别介绍各模块的设计：3.2 时钟电路模块如图为时钟电路原理图，在 8051 芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2。而在大同煤炭职业技术学院08 机电一班13芯片内部，XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的时钟脉冲信号。图 3：时钟电路原理图3.3 复位电路模块在单片机的实际应用系统中，除单片机本身需复位以外，外部扩展的 I/0 接口电路等也需要一个复位，因此需要一个系
