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1、安徽财贸职业学院 电子1201班 单片机技术及应用课程设计 第 20 页 2019/9/20摘 要2Abstract3第一章 绪论41.1多功能数字钟设计的背景4第二章 AT89C51单片机简介42.1 单片机介绍42.2 单片机的应用特点52.3 单片机的应用领域52.4 单片机的中断与定时系统52.4.1 MCS51单片机中断系统52.4.2 MCS-51 单片机的定时器/计数器62.4.3 MCS-51定时器/计数器的四种工作方式72.5 AT89C51引脚功能介绍7第三章 设计方案93.1 主程序93.2 数码管显示模块103.3 定时器计数器T0中断服务程序103.4按键处理模块10
2、第四章 硬件电路设计104.1 复位电路114.2 时钟电路114.3 按键电路124.4 数码管显示电路134.5 电源电路设计14第五章 软件设计与程序代码155.1 软件选择与介绍155.1.1 软件介绍155.1.2 Proteus7.8的特点155.2 软件仿真电路全图165.3 源程序代码16第六章 结论21参考文献22致谢23 20摘 要近几年，单片机在各个领域得到广泛的应用。从工业到人们的日常生活，大部分的科技产品都是通过单片机来控制。在它问世之前，自动控制设备得不到广泛的应用，这是因为控制设备的体积庞大，耗电量大，价格昂贵。在第一台微处理器成功研制不久，第一个单片机就问世了。
3、因为其小巧的体积，低功耗，以及高效的性能，单片机受到了大家的欢迎。本设计利用STC89C51单片机对电子时钟进行开发，设计了实现所需功能的硬件电路，应用C语言进行软件编程，并用Proteus软件进行演示、验证。主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机STC89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机的数字电子时钟。它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，且配有8个独立键盘，可以灵活地调节时间和日期，并具有一定的扩展性。关键词：单片机，数字时钟，动态显示，LED数码管显示，独立按键。第一章 绪论多功能数字钟设计的背景单片机自
4、从1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年之久了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，单片机应用领域已经从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等方面迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。本文讨论的单片机多功能数字钟系统的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能多等多种特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供扩展，有着广泛的应用实践领域。第二章STC89C51单片机简
5、介2.1 单片机介绍 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
6、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。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！2.2 单片
7、机的应用特点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、PIC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： 1.低功耗、宽电压工作范围，内部看门狗；2.高速指令系统，单字节指令，精简指令集易学易用；3.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；4.程序保密功能，防止拷贝，保护成果；5.方便的开发工具（仿真器与烧入器）。2.3 单片机的应用领域目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装
8、置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。2.4 HT1380引脚功能介绍1、HT1380的引脚功能HT1380采用DIP8封装形式封装，其引脚分配如图3所示。各引脚的功能及其用法如下。
9、1）、脚(NC):空引脚。2)、脚（X1）：内部振荡器输入脚。3）、脚（X2）：内部振荡器输出脚。HT1380片内集成有高增益的自激振荡放大电路，2）脚、3）脚为该放大电路的输入、输出引脚，2）脚、3）脚间接外接32.768khz的晶振，就可以产生频率为32.768khz的时钟信号。4）、脚（GND）：接地引脚。5）、脚（RST）：复位引脚。当RST=0时，芯片复位，单片机对HT1380所建立的控制逻辑无效，所有数据传送终止。当RST=1时，所建立的控制逻辑有效。只有RST=1时，才可以对HT1380进行读、写或测试操作。6）、脚（I/O）：数据输入/输出引脚。7）、脚（SCLK）：串行时钟输
10、入引脚。8）、脚（VCC）：电源引脚。2、HT1380的应用电路HT1380的应用电路如下。HT1380 的SCLK、I/O、RST脚分别与单片机的3根I/O口线P1.1、P1.2、P1.3相接，单片机的P1.1口线充当时钟线，向HT1380传送时钟信号，P1.2口线充当数据线，用来与HT1380之间传输数据，p1.3口线充当芯片选择控制线，控制芯片的选择。C1、C2为5P8P的小电容，起稳频和加速起振的作用。第三章 设计方案通常通过单片机设计电子时钟有2种方法：一是通过单片机内部的定时器计数器。采用软件编程实现时钟计数，一般称为软时钟，这种方法硬件线路简单，程序比较复杂。系统的功能一般与软件
11、相关。通常用于对时间精度要求不高的场合。二是采用时钟芯片 他的功能强大，功能不见集成在芯片内需，自动产生时钟等相关功能。硬件成本较高，软件编程。通常对时钟精确度要求较高的场合。电子时钟的系统软件程序有、由主程序和子程序组成，主程序包含初始化参数设置，按键处理，数码管显示模块等。在设计时候、各个模块都采用子程序结构设计。在主程序中调用。由于定时器，计数器采用中断方式处理，应此还用辨析定时器，中断服务子程序，在定时器，计数器中断服务子程序种对时钟进行调整。3.1 主程序主程序执行流程图如图1所示。主程序先对显示单元和定时器计数器初始化，然后重复调用数码管显示模块和按键处理模块，当有建按下，则转入相
12、应的功能程序。 图1 主程序执行流程图 3.2 系统框图项目系统框图如图2所示。3.3 数码管显示模块本设计的显示模块采用6位一体共阴极数码管，显示分为时钟显示模式，显示时钟模式，从右到左依次显示秒个位，秒十位，分个位，分十位，时个位，时十位；数码管显示的信息用6个内存单元存放，这6个内存单元为显示缓冲区，其中秒个位和秒十位，分个位和分十位，时个位和时十位分别由秒数据，分数据和小时数据分拆得到。在本系统种数码管显示采用软件译码动态显示。在存储器中首先建立一张显示信息字段码表，显示的时候，先从显示缓冲区中取出显示的信息，然后通过查表程序在字段码表中查出的所显示的字段码。从P2口输出，同时在P1口
13、将对应的位选码输出，选中显示的数码管，就能在相应的数码管上显示显示缓冲区的内容。3.4按键处理模块按键处理设置为：如果没有按键，则为时钟模式，时钟正常走时，当依次按下时间按键和秒按键时秒单元每次加1或减1，当加到59后跳为00，当按下分按键的时候，分单元每次加1或减1，当加到59的时候跳到00；当按下时按键的时候，时单元每次加1，当加到23的时候跳为00，反之亦然。 第四章 硬件电路设计4.1 复位电路 MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一
14、次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。上电复位：上电复位电路是种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。按键复位：电路在运行过程中，也可以通过按键进行复位。当按下复位按键，复位引脚RST通过
15、按键与地相接，得到低电平，从而实现复位。电路图如图2所示：图2 复位电路4.2 时钟电路时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。电路图如图3所示： 图3 时钟震荡电路MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。4.3 按键电路按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有
