自-基于单片机的数字钟设计毕业论文

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1、 本文由yzu贡献 o文档可能在端浏览体验不佳。建议您优先选择TT，或下载源文件到本机查看。 基于单片机的数字钟毕业论文 摘要 Atract 第1 章绪 论2 . 课题背景 2 1. 课题来源 2 13本章小结 3第 2 章MC-5 单片机的结构 4 1 控制器4 2.2 存储器的结构 4 2.3 并行 IO口 5 2.4 时钟电路与时序 5 2. 单片机的应用领域 6 .6 本章小结 第 3 章 电路的硬件设计7 .1 复位电路7 3.2时钟电路 3.3 按键电路 83.4相关控制电路 9 3.4.1 控制打铃电路9 3.42时间表显示电路 93.5数码管显示电路 0 3.6电源电路设计10

2、3.7 本章小结 10 第4 章 电路的软件设计11 4 软件程序内容 11.2 软件流程图 1 .3 定时程序设计 1 4.实时时钟实现的基本方法 1 .3.2 实时时钟程序设计步骤3 4 程序说明13 4.5本章小结 14 第 章 结论与展望1551 结论 15 5.2 单片机的发展趋势 15 参考文献1 附录 18 1 第章 1 课题背景 绪 论 单片机自 197 年由 Intl 公司推出 MS-48 开始,迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、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，几乎“无处不在,无所不为” 。单片

3、机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅 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。 单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程 序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。另一种 是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构,一般需要较大的程序 存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。 本文讨论的单片机多功能定时器的核心是目前应用极为广泛的1 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,功能强等特点。不仅能满足所需要求而且还有

4、很多功能可供开发,有着广 泛的应用领域。 0 世纪 80 年代中期以后,ntel公司以专利转让的形式把 051 内核技术转让给许多半导体芯片生产厂家, ATML、 如PILIPS、 ANALOG、DVICES、 DALLAS等。这些厂家生产的芯片是S1系列的兼容产品，准确地说是与CS51指令 系统兼容的单片机。这些兼容机与8051 的系统结构(主要是指令系统)相同, 采用 CMO 工艺, 因而, 常用 8C51 系列来称呼所有具有 851 指令系统的单片机，它们对 单片机一般都作了一些扩充,更有特点。其功能和市场竞争力更强， 不该把它们直接称呼为MCS-51 系列单片机，因为 C 只是 Int

5、el 公司专用的单 片机系列型号。MCS-5 系列及80C51 单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构上有些区别。目前使用的S-51 系列单片机及其 兼容产品通常分成以下几类：基本型、增强型、低功耗型、专用型、超8位型、 片内闪烁存储器型。 2课题来源 在日常生活和工作中,我们常常用到定时控制,如扩印过程中的曝光定时 等。早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的,其定时准确性和 重复精度都不是很理想,现在基本上都是基于数字技术的新一代产品,随着单片机性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。小则可以

6、用于家电控制，甚至可以用于 儿童电子玩具。它功能强大，体积小，质量轻，灵活好用，配以适当的接口芯片， 可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备 都有自己的控制器，使用起来很不方便。根据这种实际情况，设计了一个单片机 2 多功能定时系统,它可以避免多种控制器的混淆，利用一个控制器对多路电器进 行控制,同时又可以进行时钟校准和定点打铃。它可以执行不同的时间表(考试 时间和日常作息时间）的打铃,可以任意设置时间。这种具有人们所需要的智能 化特性的产品减轻了人的劳动， 扩大了数字化的范围, 为家庭数字化提供了可能。 1.本章小结 本文介

7、绍的设计是针对教学所用的多功能定时器,可以完成教学所需的功 能。该定时器操作简单，功能齐全,是单片机智能化的一种应用。 3 第2章 MCS-51 单片机的结构 MCS-单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸 有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器 （C） 、数据存储器(RAM) 、程序存储器（ROM/ER) 、并行I/O 口、串行口、 定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR） 。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是 PU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（FR)的集中控制方式。 .1

8、 .1 控制器 控制器是单片机的指挥控制部件,控制器的主要任务是识别指令,并根据指 令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。单片机执行指令是在控制器的控制下进行的。首先从程序存储器中读出指 令，送指令寄存器保存，然后送至指令译码器进行译码,译码结果送定时控制逻 辑电路，由定时控制逻辑产生各种定时信号和控制信号,再送到单片机的各个部件去进行相应的操作。这就是执行一条指令的全过程，执行程序就是不断重复这一过程。控制器主要包括程序计数器、程序地址寄存器、指令寄存器IR、指令 译码器、条件转移逻辑电路及时序控制逻辑电路。 2.2 存储器的结构 MCS5 单片机存储器采用的

9、是哈佛结构,即程序存储器空间和数据存储器空间截然分开，程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式,寻址空间和控制 系统。 这种结构对于单片机面向控制的实际应用极为方便,有利.在 8051/8751 弹 片击中，不仅在片内集成了一定容量的程序存储器和数据存储器及众多的特殊功 能寄存器,而且还具有极强的外存储器的扩展能力,寻址能力分别可达64B,寻 址和操作简单方便.MCS-51的存储器空间可划分为如下几类:.程序存储器单片机系统之所以能够按照一定的次序进行工作,主要是程序存储器中存放了经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。程序实际上是一串二进制码， 程序存储器可以分为片内和片外两部分。8031

10、由于无内部存储器,所以只能外扩 程序存储器来存放程序。S-1 单片机复位后,程序存储器 C 的内容为 000H，故系统必须从0000H单元 开始取指令,执行程序.程序存储器中的 000H 地址是系统程序的启动地址.一般 在该单元存放一条绝对跳转指令,跳向用户设计的主程序的起始地址。2内部数据存储器 M-51单片机内部有 128 个字节的随机存取存储器 RAM,作为用户的数据寄 存器,它能满足大多数控制型应用场合的需要,用作处理问题的数据缓冲器。 MS-单片机的片内存储器的字节地址为 00H-7H.MCS-1 单片机对其内部 4 RAM 的存储器有很丰富的操作指令,从而使得用户在设计程序时非常方

11、便。地址 为 0H-F 的 32 个单元是 4 组通用工作寄存器区，每个区含 8 个 8 位寄存器,编 号为 R7-R。用户可以通过指令改变 SW 中的 RS,RS0这二位来切换当前的工作寄存器区,这种功能给软件设计带来极大的方便,特别是在中断嵌套时,为实现工 作寄存器现场内容保护提供了极大的方便。3 特殊功能寄存器（SR-Spcial FncionRgite) 特殊功能寄存器反映了 MC-1 单片机的状态,实际上是 CS51单片机各功 能部件的状态及控制寄存器.SFR综合的,实际的反应了整个单片机基本系统内 部的工作状态及工作方式.SFR 实质上是一些具有特殊功能的片内 AM 单元,字节地址

12、范围为0FFH.特殊功能寄存器的总数为 21个，离散的分布在该区域中,其 中有些 FR 还可以进行位寻址.18 个字节的 SFR 块中仅有 21个字节是由定义 的.对于尚未定义的字节地址单元，用户不能作寄存器使用，若访问没有定义的单 元,则将得到一个不确定的随机数. 2.3 并行 / 口 MC-5单片机共有4个双向的 位并行 /O端口(Prt)，分别记作 P0-P3,共有 32 根口线,各口的每一位均由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。 实际上 P0-P3 已被归入特殊功能寄存器之列。这四个口除了按字节寻址以外,还 可以按位寻址。 由于它们在结构上有一些差异,故各口的性质和功能有一些差异。

13、 P0口是双向 位三态 IO 口，此口为地址总线（低8 位)及数据总线分时复用口,可驱动 8个 LS 型 TT 负载。1 口是 位准双向/ 口，可驱动 4 个 LS 型负载。P2口是8位准双向O 口,与地址总线（高 8 位)复用，可驱动 个 LS 型 TL 负载。P3 口是 8 位准双向 I/O 口，是双功能复用口，可驱动4 个 LS 型 TL 负载。口、P2口、P3 口各 I/O 口线片内均有固定的上拉电阻,当这 3 个准双向 I/O 口做输入口使用时，要向该口先写“1”，另外准双向 I 口无高阻 的“浮空”状态,故称为双向三态 /O 口。 24 时钟电路与时序 时钟电路用于产生MCS-5 单片机工作时所必需的时钟信号。CS-5 单片机 本身就是一个复杂的同步时序电路,为保证同步工作方式的实现,MCS51 单片机应在唯一的时钟信号控制下，严格地按时序执行进行工作，而时序所研究的是 指令执行中各个信号的关系。 在执行指令时，CPU 首先要到程序存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定的操作。PU 发出的时序信号有两类， 一类用于片内对各个功能部件的控制,这列信号很多。另一类用于片外存储器或 I/O 端口的 控制,这部分时序对于分析、设计硬件接口电路至关重要。这也是单片机应用系统设计者普遍关心的问题。