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1、选取日期毕业论文摘要 单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比、受到人们的重视和关注、应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。正是由于具有以上优点，目前已广泛应用于军事、工业及生活的各个领域，更成为实现自动化系统的有力工具。而51单片机是个单片机中最为典型和最具代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习、应用，以AT89S51单片机为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V的直流电源供电，通过数码管能够准确的显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。关键词：单片机 性能
2、AT89S51 电子时钟 LED数码管 显示目录摘要1关键词：1第一章 前言3第二章 总体方案依据32.1 确定技术指标32.2 机型选择32.3 软、硬件功能的划分3第三章 设计方案论证33.1 总体方案论证33.2 显示模块选择方案33.3 数码管显示方案33.4 键盘控制方案选择3第四章 系统设计34.1 系统说明34.2 系统框图3第五章 硬件设计35.1 AT89S51单片机的简介35.1.1 AT89S51的结构组成35.1.2 AT89S51的引脚介绍35.3键盘接口工作原理35.3.1开关的去除抖动功能35.3.2键盘的接口电路35.4 显示电路的工作原理35.5 电源电路设计
3、3第六章 测试方法及结果36.1 测试方法36.2 测试结果36.2.1 基本要求36.3 工艺设计3第七章 系统软件设计思路37.1 系统定义37.2设计细节37.3 软件结构设计37.4 程序设计的基本方法37.4.1 分析题目37.4.2 确定方法37.4.3 程序结构的设计37.4.4 流程图的绘制37.4.5 编写源程序37.4.6 汇编和调试3第八章 硬件调试38.1 硬件调试方法38.1.1 常见的硬件故障38.1.2 调试方法3第九章 软件调试39.1软件调试方法3结 论3第一章 前言单片机也称为芯片（CPU），通俗上讲，单片机相当于电脑里面的CPU。你知道电脑的核心芯片CPU
4、吧，比如英特尔公司生产的什么“奔腾”“酷睿”“酷睿双核”等等。单片机和这些电脑芯片一样都可以叫做CPU。不同的是单片机的应用领域比电脑芯片的应用领域大的多，单片机在我们生活中无处不在，常见的如手机、PSP、数字电视、空调、各种智能玩具、汽车上的广告机等等，而单片机系统就是构成这些产品功能核心的部分。设计电子时钟的最终目的是能把它应用到实际中去。如车站的日期时间显示，仪器仪表，家用电器等各个领域。由于它的应用领域广，技术要求各不相同，因此应用系统的硬件设计是多样化的，但总设计方法和研制步骤相同。本论文主要介绍一下电子时钟的设计过程与方法，以及在单片机系统上的调试方法。另一方面通过本论文可以了解电
5、子时钟的时钟走时、显示等的工作方式以及时钟的控制编程方法。时钟走时是利用定时器计数进行的，显示由键盘显示接口电路与四个数码LED显示组成，利用可实现对键盘、显示器的自动扫描并且可以减轻对的负担，具有显示稳定、程序简单、不会出现误动作的特点。用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。时钟控制就是利用键盘输入一个时设定的时间值，再经过程序中的比较判断程序来控制时钟走。第二章 总体方案依据2.1 确定技术指标在开始设计前，必需明确应用系统的功能和技
6、术要求，综合考虑系统的先进性、可靠性、可维护性、成本及经济效益等。再参考国内外同类产品的资料，提出合理可行的技术指标，以达到最高的性价比。2.2 机型选择机型选择的出发点及依据，可根据市场情况，选择成熟、稳定、货源充足的机型产品。同时还应根据应用系统的要求考虑所选的单片机应具有很高的性价比。另一方面为提高经济效率，缩短研制周期，最好选用最熟悉的机种和器件。采用性能优良的单片机开发工具也很能加快系统的研制过程。2.3 软、硬件功能的划分系统的软件与硬件的设计是紧密联系在一起的，在某场合硬件和软件具有一定的互换性。为了降低成本、简化硬件结构，某些功能可由软件来完成。若为了提高工作速度、精度、减少软
7、件的工作量、提高可靠性，也可以采用硬件来完成。总之，硬件、软件两者是相辅相成的，可根据实际应用情况来合理选择。第三章 设计方案论证3.1 总体方案论证数字时钟是本设计中的最主要的部分，根据需要，可利用两种方案实现。方案一：本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS12887A。该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于10ms/年，且具备完善的时钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单，为保证电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部含锂电池，以备随时提供正确的时间。 方案二：采用AT89S51单片机来实现系统的控制。此系统硬件简洁，将复杂的硬件功
8、能用软件实现，因此系统控制灵活，能很好地满足本题的基本要求和扩展要求简洁、灵活、可扩展性好，能完全达到设计要求。但 由于每次执行程序时，定时器都必须重新赋值，所以时钟精度不高。而且，由于软件实现，当单片机不上电，程序不执行时，时钟将不工作。基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二来实现数字时钟的功能。3.2 显示模块选择方案 显示模块是电子时钟的不可或缺的一部分，如下两种方案可供我们选择。方案一：采用数码管显示。数码管亮度高、体积小、重量轻，但其显示信息简单、有限。方案二：采用液晶显示。液晶显示功耗低，轻便防震。由于本题显示信息比较简单，采用液晶显示界面不清晰，操作不方便。根据本题目的设计需求，选
9、择方案一来实现显示的功能。3.3 数码管显示方案方案一：静态显示。静态显示由于占用较多的接口，在单片机设计中常采用串行扩展来完成。该方案占用接口资源多，显示亮度由保证，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，实用于并行接口资源较少以及对显示没有要求的场合方案二：动态显示。LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，在该系统中由于单片机除了扫描AT89C51芯片外没有太多的实时测控任务，故选用动态扫描方式在6个数码管上显示当前时间。3.4 键盘控制方案选择 键盘分为独立式键盘和行列式键盘，我们根据需要其实用依据来选择。方案一：独立式键盘接口电路配置灵活，硬件结构简单，
10、工作可靠但每个按键必须占用一根I/O接口线，I/O接口线浪费较大，在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息，可将按键直接在一根I/O接口线上，故只在按键数量不多时采用。 方案二；行列式键盘每条行线与列线在交接处不直接相通，而是通过一个按键用以连接，当按键较多时可采用行列式键盘以节省I/O接口。本设计采用三个按键，所以这里选用独立式键盘，即方案一。第四章 系统设计4.1 系统说明 电路的核心采用AT89S51单片机。设计中有4位LED显示，显示时、分。显示格式：时间按时分排列，例如：08点25分显示为08.25。3个按键接口通过3个按键进行调整，调整范围：时、分。按键P2.1按
11、一次表示待调整，按键P2.2每按一次按键调整值加一。按键P2.3每按一次按键值减一。即可进行时间设定，在新的时间点上运行，实现时间设置功能。4.2 系统框图 图4-1第五章 硬件设计硬件设计的主要任务是根据总体设计要求，以及在所选的机型上的基础上，确定系统扩展所用到的外围电路等，然后设计出系统电路原理图。对于电路芯片的选择原则应根据系统对它的速度、精度、价格的要求而确定。除此之外，还应考虑和系统中的传感器、放大器相匹配问题。1.地址译码电路的设计：MCS-51系统有充足的存储空间，包括64KB程序存储器和64KB的数据存储器，在应用系统中一般不需要这么大的容量。为了简化硬件线路，同时还要使用到
12、的存储器空间地址连续，通常采用译码器、线选法相结合的办法。2.线驱动器的设计：MCS-51系统单片机扩展功能比较强，但扩展总线负载能力有限。若所扩展的电路负载超过总线负载能力时，系统便不能可靠地工作。此情况下必须在部线上加驱动器。3. 其它电路的设计：由于单片机具有很多的特点，它被大量地应用于工业测控系统中，而在这些系统中，经常要对一些现场物理量进行测量或者将其采集下来进行信号处理之后，再反过来去控制被测对象或相关设备。在这种情况下，应用系统的硬件设计就应该包括与此有关的外围电路。例如，键盘、显示器、开关、输入输出设备、采样、放大、应用系统各部分的驱动能力等外围电路，要进行全盘合理的设计。4.
13、可靠性设计：课题设计的可靠性是一项最重要最基本的技术指标，这是硬件设计时必须考虑的一个指标。可靠性是指在规定的条件规定的时间内完成规定功能的能力。规定的条件包括环境条件（如温度、湿度、振动等）、供电条件等。规定的时间一般指平均故障时间，平均无故障时间、连续正常运行时间等。规定的功能随单片机的应用系统不同而不同。单片机应用系统在实际工件中，可能会受到各种外部和内部的干扰，使系统工作产生错误或故障，为了降低错误和故障的产生机率，常采用以下可提高可靠性的措施：(1)提高元件的可靠性；(2)提高印刷电路板和组装的质量，设计电路板时布线及接地方法要符合要求；(3)对供电电源采用扩干扰措施；(4)输入输出
14、通道扩干扰措施。5.1 AT89S51单片机的简介5.1.1 AT89S51的结构组成 AT89S52是单片机中的典型产品，AT89S52单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，如图5.1所示。 图5.1 单片机内部结构示意图现分别加以说明：1、中央处理器 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。2、数据存储器(RAM) AT89S51内
15、部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。3、程序存储器(ROM) AT89S51共有4KB掩膜ROM，最大可扩展64K字节，用于存放用户程序，原始数据或表格。4、定时/计数器： AT89S51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。5、并行输入输出(I/O)口： AT89S51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。6、中断系统 AT89S5
