《基于单片机的时钟电路的设计毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的时钟电路的设计毕业论文（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 基于单片机的时钟电路的设计毕业论文目 录1 引言12 以AT89C51单片机为核心的时钟电路结构和工作原理22.1 AT89C51的结构组成与引脚功能22.1.1 AT89C51的结构组成22.1.2 AT89C51的引脚功能32.2 时钟电路工作原理与原理图62.4 时钟电路的消除震荡设计92.5 时钟电路的误差分析与功耗103 以AT89C51单片机为核心的时钟电路的程序设计123.1主程序设计与系统主流程图123.2 时钟电路的时钟和闹铃程序设计与流程图133.3 时钟电路的显示程序设计与流程图143.4 时钟电路的键盘程序设计与流程图154 Keil 与Proteus软件的联调仿真1
2、64.1 Keil Software与Proteus 简介164.2 时钟电路的仿真图如下175 完毕语19参考文献20附录21致谢33 / 1 引 言单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极
3、大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟与扩大其应用，有着非常现实的意义。现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、DS1307、PCF8485等。这些电路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用。本文主要采用AT98c51单片机最小化应用设计，LED显示采用动态扫描方式实现，P0口输出段码数据，P1.0-P1.2口作扫描输出，P0.1P0.4口接按钮开关S1,S2,S3,S4,S5，rest 接S6
4、复位按键。下面我主要从硬件、程序、软件联调3方面来设计。2 以AT89C51单片机为核心的时钟电路结构和工作原理2.1 AT89C51的结构组成与引脚功能2.1.1 AT89C51的结构组成AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指
5、令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形与引脚排列如下图。图1 89C51管脚图2.1.2 AT89C51的引脚功能 兼容MCS51指令系统 32可编程I/O线 两个16位可编程定时/计数器 全静态工作：0-24MHz 两个外部中断源 数据保留时间：10年 低功耗睡眠功能 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 寿命：1000写/擦循环 三级程序存储器锁定 片振荡器和时钟电路 128x8bit部RAM 2.7-6.V的宽工作电压围6个中断源
6、4K字节可编程闪烁存储器表2.1 89C51功能列表AT89C51芯片的管脚说明：1. VCC：供电电压。2. GND：接地。3. P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。4. P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出
7、电流，这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 5. P2口：P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。6. P3口：P3口管脚是8个
8、带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3引脚兼用功能P3.0串行通讯输入（RXD）P3.1串行通讯输出（TXD）P3.2外部中断0（ INT0）P3.3外部中断1（INT1）P3.4定时器0输入(T0)P3.5定时器1输入(T1)P3.6外部数据存储器写选通WRP3.7外部数据存储器写选通RDP3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。表2.2 P3功能列表LEBIAO7.RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的
9、高电平时间。图3 复位电路8. ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。9. /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间
10、，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。10. /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。11. XTAL1：反向振荡放大器的输入与部时钟工作电路的输入。12. XTAL2：来自反向振荡器的输出。图4 时钟源驱动电路振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片振荡器。石晶振
11、荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.2 时钟电路工作原理与原理图电路特点 ：这里介绍的电子钟,电路可称得上极简,它仅使用单片很少引脚完成电子钟的全部功能。一片40引脚的单片机AT89C51为电子钟主体,其显示笔画数据从P0口分时输出,P1口则输出对应的3位选通信号.由于LED数码管点亮时耗电较大,故使用89C51单片机来完成 。本电子钟程序设计时只使用了一个定时数T0,其它的中断全部关断,定时器工作在两个8位自动加载初始值状态.这是保证走时精确稳
12、定的重要方法.很多书本教材上都让大家用定时器中断来执行动态显示程序和按键扫描程序,我自己认为这是一种很不好的方法（但是这种方法是初学者必须掌握的基础）,除了浪费硬件资源以外,还会增加程序复杂性,还会影响其它程序运行。系统框图：图5 系统框图校时定时电路整点报时显示电路实时控制单片机一、 电子时钟的技术指标显示围：时间采用12/24小时制显示格式：时间按时分秒排列，显示如00点01分22秒显示为000122显示位数：8位8段LED数码管作正常、调时和节电显示时钟误差：24小时误差35秒二、 硬件电路的选择1、单片机的选择 选用AT89C51单片机，配备11.0592MHz晶振，复位电路采用上电复
13、位。2、显示电路选择 采用软件译码动态显示。3、电源选择 采用直流5V电源供电。电路图如下：图6 时钟电路原理图2.3时钟电路的显示单元动态显示技术：在多位LED显示时，由一个8位口控制，由另一个端口进行显示位的控制。但是，由于段选是公用的，要让各位数码管显示不同的字符，就必须采用扫描方式，即动态扫描显示方式。首先从段选线上送出字段码，再控制位选线，字符就显示在指定位置上，持续15ms时间，然后关闭所有显示；接下来又送出新的字段码，按照上述过程又显示在新的位置上，直到每一位数码管都扫描完为止，即为一个扫描周期。由于人的视觉停留效应，因此当扫描周期小到一定程度时，人就感觉不出字符的移动或闪烁，觉
14、得每位数码管到一直在显示，达到一种稳定的视觉效果。动态扫描显示的扫描方式有程序控制和定时中断扫描两种。程序控制扫描方式要占用许多CPU时间，在计算机的任务较重时，难以得到好的效果，所以在实际中常采用定时中断扫描方式，这种方式是每隔一定时间（如1ms）显示一位数码管，假设有8位数码管，显示扫描周期为2ms,显示效果十分良好。本次设计采用这种方法。图7 显示电路主要采用595来驱动，74HC595的管教如下：图8 595管脚图【1】74595的数据端：1. Q0Q7: 八位并行输出端，可以直接控制数码管的8个段。2. Q7: 级联输出端。我将它接下一个595的SI端。3. SI: 串行数据输入端。
15、【2】74595的控制端说明：1. /SCLR(10脚): 低点平时将移位寄存器的数据清零。通常我将它接Vcc。2. SCK(11脚)：上升沿时数据寄存器的数据移位。QA-QB-QC-.-QH；下降沿移位寄存器数据不变。（脉冲宽度：5V时，大于几十纳秒就行了。我通常都选微秒级）3. RCK(12脚)：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。通常我将RCK置为低电平，当移位完毕后，在RCK端产生一个正脉冲（5V时，大于几十纳秒就行了。我通常都选微秒级），更新显示数据。4. /G(13脚): 高电平时禁止输出（高阻态）。如果单片机的引脚不紧，用一个引脚控制它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。比通过数据端移位控制要省时省力。2.4 时钟电路的消除震
