单片机原理课程设计（论文）单片机数字时钟的设计

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1、华中科技大学文华学院课程设计（论文）单片机原理课 程 设 计 论 文 题目: 单片机数字时钟的设计 学 生 姓 名： ywh 学号：070108041124 学 部 （系）： 信息学部 专 业 年 级： 07自动化 4班 指 导 教 师： 职称或学位： 2010年07月11日目录第一章 设计要求3第二章 单片机简介32.1概述32.2 单片机的发展历程42.3 时钟的特性4第三章 系统原理与硬件设计53.1 硬件选择53.2 单片机的构成53.3 AT89c52单片机的引脚说明63.4 LED简介7第四章 软件设计9第五章 调试过程及数据分析135.1 硬件调试135.2 KeiL调试145.

2、3开发板调试14第六章 结论与总结15参考文献16第一章 设计要求题目：数字时钟的设计1、 任务简介：时钟在生产、生活中具有相当重要的作用。数字式时钟直接用数字显示时间，读数直观，并且具有一定的实用功能。本设计要求利用单片机完成一个数字时钟的设计。2、 设计要求：(1) 系统硬件设计：利用单片机实验板完成设计要求（已有）； (2) 系统软件设计：完成控制软件的编写与调试；(3) 功能要求：1) 6位数码管显示小时、分钟，秒（例如：18：30：30）；2) 可通过键盘调校当前时间；3) 具有整点提示功能（例如蜂鸣器鸣响半分钟），具有整点报时功能（例如十点响十声）；4) 1个LED每秒闪烁一次，指

3、示秒针动作；5)具有定时功能，可通过键盘设定及查询定时时间；定时时间到，有蜂鸣器提示。第二章 单片机简介2.1概述随着电子技术的迅速发展，特别是随着大规模集成电路产生而出现的微型计算机，给人类生活带来了极大的方便。走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可以见到单片机应用的踪影。如果说微型计算机技术的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么也可以毫不夸张的说：“单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的工业革命”。目前，单片机以其可靠性高和智能性等特点被广泛应用到工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等领域中，并已经进入家庭，因此，单片机技术的开发和应用水平已经逐

4、步成为一个国家自动化发展水平的标志之一。2.2 单片机的发展历程单片机是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃和颇具生命力的机种，特别适用于工业控制领域。1971年微处理器研制成功不久，就出现了单片机，但最早的单片机是1位的，处理能力有限。单片机的发展共分四个阶段：第一阶段是初级阶段，功能非常简单；第二阶段是低性能阶段， 16位定时器/计数器，片内ROM、RAM容量加大，直到现在仍被广泛应用，是目前应用数量较多的单片机。、32位单片机推出阶段，以满足不同的用户需要。纵观单片机几十年的发展历程，单片机的今后发展方向将向多功能、高性能、高速度、低功耗、低价格、外围电路内装化以及内存储器容量增加

5、和FLASH存储器化方向发展。2.3 时钟的特性省电（关闭显示）功能（2）以24h（小时）计时方式（3）白来整点报时，晚上22点后不报时（4）用六位LED数码管显示时、分、秒（5）使用按键开关可实现时分调整、秒表功能转换（6）使用按键开关可实现时分调整、时钟功能转换等功能。这里用到中断，50ms的产生一次。然后累加到20次，秒表就加1.。每60秒分值加1。每60分时加1，每24小时日加1.第三章 系统原理与硬件设计3.1 硬件选择（1）单片机的选择 选用AT89C52单片机，并配备12MHz晶振，复位电路采用上电复位。（2）显示电路选择 采用软件译码动态显示，P3.0-P3.3作数码管的位选口

6、。P1.0-P1.6作数码管的段选口。考虑直接用单片机I/O口作位选时驱动功率不够，（3）电源选择 采用直流5V电源供电。（4）选择器的选择 74ls04。（5）CTC89c52单片机是一种低功耗，高性能的片内含有4KB可编程/擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的8位COMS微控制器，使用高密度，非易失存储技术制造，并且与AT89C52引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FLASH允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对存储器重复编程。3.2 单片机的构成AT89c51单片机是在一块芯片中集成了CPU、R

7、AM、ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件，AT89C52单片机单片机内包含下列几个部件：（1） 一个8位CPU；（2）一个片内振荡器及时钟电路；（3）4K字节ROM程序存储器；（4）256字节RAM数据存储器；（5）两个16位定时器/计数器；（6）可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路；（7）32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）；（8）一个可编程全双工串行口；（9）具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。其内部机构框图如图2.2所示： 图 3-1 MCS-51单片机内部机构框图3.3 AT89C52单片机的引脚说明AT

8、89c52单片机采用40条引脚双列直插式器件，引脚除5V（ 40脚）和电源地（ 20脚）外，其功能分为时钟电路、控制信号、输入/输出三大部分，逻辑框图及引脚图分别如图2.4（a）（b）所示 (a) (b) 图 3-2 AT89c52单片机逻辑图与引脚图AT89C52单片机的内部硬件结构中除了程序存储器由FLASH取代了87C51单片机的EPROM外，其余部分完全相同，其管脚说明如下：（1）VCC：供电电压（2）GND：接地（3）时钟电路 XTAL1（19脚）芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输入端。 XTAL2（18脚）芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输出端。 （4）控制信号RST（9脚）复

9、位信号：时钟电路工作后，在此引脚上将出现两个机器周期的高电平，芯片内部进行初始复位，P0口P3口输出高电平，将初值07H写入堆栈指针。ALE（30脚）地址锁存信号：当访问外部存储器时，P0口输出的低8位地址由ALE输出的控制信号锁存到片外地址锁存器，P0口输出地址低8位后，又能与片外存储器之间传送信息。另外，ALE可驱动4个TTL门。（29脚）片外程序存储器读选通：低电平有效，作为程序存储器的读信号，输出负脉冲，将相应的存储单元的指令读出并送到P0口，可驱动8个TTL门。/Vpp(30脚）：当为高电平且PC值小于0FFFH时，CPU执行内部程序存储器程序；当为低电平时，CPU仅执行外部程序存储

10、器程序。3.4 LED简介LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2.7(a)是共阴和共阳极数码管的内部电路图，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。假如我们将b和c段接上正电源，其它端接地或悬空，那么b和c段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。而将a、

11、b、d、e和g段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。其它数字的显示原理与此类同。LED的7段数码管利用单只LED组合排列成“8”字型的数码管，分别引出它们的电极，点亮相应的点划来显示出0-9的数字。在这次的设计中采用的均是共阴极的LED显示，当I/O口输出为高电平的时候，对应段就被点亮。LED数码管的结构图如图2.7(b)所示。 （a）(b)图 3-3 LED分类结构图和结构图这次设计的显示部分采用AT89c51单片机动态扫描完成，在多数的应用场合中，我们并不希望使用多I/O端口的单片机，原则上是使用尽量少引脚的器件。在没有富余端口的情况下，应通过优化设计程序和扩展电路达到预期

12、的目的。动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，LED将出现闪烁现象。如频率太高，由于每个LED点亮的时间太短，LED的亮度太低，肉眼无法看清，所以一般均取几个ms左右为宜，这就要求在编写程序时，选通某一位LED使其点亮并保持一定的时间，程序上常采用的是调用延时子程序。LED显示电路(1)静态显示电路LDE显示器工作在静态显示时，其公共阳极(或阴极) 接VCC(或GND) ，一直处于显示有效状态，所以每一位的显示内容必须由锁存器加以锁存，显示各位相互独立。(2) 动态显示电路 将所有位的段选线的同名端联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多位复用。而各位的公共阳极或公共阴极则分别由相应的

13、I/O口线控制，实现各位的分时选通，即同一时刻只有被选通位是能显示相应的字符，而其他所有位都是熄灭的。由于人眼有视觉暂留现象，只要每位显示间隔足够短，则会造成多位同时点亮的假象。这就需要单片机不断地对显示进行控制，CPU需要不断地进行显示刷新，动态显示电路参见图2.8，图2.8中是扩展了五位的LED数码管显示，用一个74LS04作为五个LED的段选输入，采用动态显示的方式连接。类似地，16位的LED数码管显示也可以用这种方法来实现。 图 3-4 五位LED数码管的动态显示第四章 软件设计程序如下：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code SEG710=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar ACT8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /位选uchar deda, sec=50,min=59,hour=6; /deda计时器0计数多少次是一秒的控制变量sbit led1 = P10; /用p1.0口控制led灯uchar num1; /led灯的计数器变量uchar cnt,m; void delayms(uint);