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1、湖北大学毕 业 设 计（论文）设计（论文）题目：数字显示计时系统系 别： 物理与科学技术学院 专 业： 电子信息工程 班 级：07电信（3）班 姓 名： 学 号： 0706020331 指导老师： 完成时间： 2010年5月 摘要：本次设计主要是利用AT89C51单片机完成，其中AT89C51是核心元件同时采用数码管动态显示“时”、“分”、“秒”的现代计时装置。与传统机械表相比，它具有走时精确，显示直观等特点。它的计时周期为24小时，显示满刻度为“23时59分59秒”，另外具有校时功能、整点报时功能、闹铃功能、断电后有记忆功能、恢复供电时可实现计时同步等特点。本文主要介绍用单片机内部的定时/计
2、数器来实现数字显示计时系统的方法，本设计硬件由单片机AT89C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机数字显示计时（闹钟）显示系统，硬件电路仿真由Proteus仿真软件完成，软件由伟福（WAVE）编程完成。 关键词：AT89C51 LED 闹铃 整点报时 Abstract:This is the main design, including complete AT89C51 is the core element also USES AT89C51 dynamic display of digital tube, points and second modern timi
3、ng devices. Compared with the traditional mechanical watch, it is precisely that intuitive, walking, etc. Its time for 24 hours, show period for the full scale and 59 seconds when 59, also has the function of time, when the school on the function, alarm functions, power was restored after the memory
4、 function, can be realized when the clock synchronization etc.This paper mainly introduces the MCU internal timing counter to realize/digital display timer system, the design method of the hardware of microcomputer AT89C51 chip and LED digital tube as the core, with the necessary circuit, a digital
5、display timer (alarm) display system, the hardware circuit simulation by Proteus, software simulation software by weifu (WAVE) programmed.Keywords: AT89C51 LED alarm on tim目录第一章 概述1.1 课题简介4 1.2 设计的主要原理4 1.3方案论证4 1.4设计的目的及要求5第二章 硬件设计2.1 硬件部分框图6 2.2 使用芯片介绍6 2.3 分电路设计8第三章 软件设计 3.1 单元分配14 3.2 程序框图与汇编程序1
6、4第四章 调试 4.1 软件调试20 4.2 protues仿真软件的应用20 4.3性能分析21参考文献23附录A 源程序24附录B 电路原理图32附录C 元件清单33第一章 概述1.1 课题简介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，具有更长的使用寿命，已得到广泛的使用。数字钟的设计方法有许多种,例如,可用中小规模集成电路组成电子钟；也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟；还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有其特点，其中利用单片机实现的电子钟具有编程灵活，并便于功能的扩展。单片机应
7、用的重要意义在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 本次设计以AT89C51单片机为核心来控制时钟电路、按键电路、复位电路、LED显示器段码驱动电路、LED显示器码驱动电路、6位LED显示器电路以及蜂鸣器，以达到对“时”“分”“秒”精确的控制和显示。1.2 设计的主要原理电路工作原理：该电路以AT89C51为核心。显示器用七段共阳LED数码管显示器，显示小时、分钟以及秒，从P0口接入4个按钮开关，作为输入电路，进行手动设置调
8、时、调分和调秒，通过P2，P1口来实现对显示的实时控制。同时在从P3口接入1个蜂鸣电路，作为报警用。1.3 设计的目的及要求1 设 计 目 的（1）熟悉集成电路的引脚安排；（2）熟悉并掌握80C51的结构原理及应用；（3）了解电路板结构及其接线方法；（4）了解数字钟的组成及工作原理；（5）掌握芯片的逻辑功能及使用方法；（6）熟悉数字钟的设计与制作。2. 设 计 要 求（1）报时用中断方式计时；（2）到整时时能够准时；（3）由晶振提供标准时间基准信号；（4）自动计时并具备校调功能。可以单独对每一位校调；（5）设置四个按键SET,RET,ALM和+1键，对时，分，秒进行调整；（6）通过软件编程的方
9、法实现以24小时为一个周期同时显示小时,分钟和秒。1.4方案论证方案一：采用实时时钟芯片设计：针对计算机系统对实时时钟功能的普遍需求，各大芯片生产厂家陆续推出了一系列的实时时钟集成芯片，如DS1287,DS12887等，这些实时时钟芯片具备年月日，时分秒计时功能和多点定时功能，计时数据的更新每秒进行一次，不需程序干预。计算机间程序简单。此外，实时时钟芯片多数带有锂电池做后备电池具备永不停止的计时功能，具有可编程方波输出功能，可用做实时测控系统的采样信号等；有的实时时钟芯片内部还带有非易失性RAM，可用来存放需长期保存的但有时也需变更的数据。方案二：采用单片机软件控制技术：利用AT89C51内部
10、的16位定时/计数器进行中断服务，配合软件延时实现计时计时及控制全部采用软件控制，并配合外围显示及键盘电路，从而实现电子时钟的各项功能。比较上述两种方案：方案一虽然功能强大，性能较好但所用芯片较贵、外围逻辑电路复杂，且灵活性较低，不利于各种功能的扩展；方案二此系统硬件简单，将复杂的硬件功能用软件实现，因此系统控制灵活，能很好的满足基本需求，且能够使人在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，因此本次设计采用方案二。第二章 硬件设计2.1 硬件部分框图图2-1为该系统设计方案的硬件电路设计框图。该数字显示计时系统的硬件电路是由单片机、时钟电路、按键电路、复位电路、LED显示器段码驱
11、动电路、LED显示器码驱动电路、6位LED显示器电路以及蜂鸣器电路。图2-1硬件电路框图在图2-1中，以AT89C51单片机为核心，LED数码管显示内容通过P1口从单片机传送到数码管。P2口是数码管位选控制端口。形成一个可以显示时，分，秒的数字显示计时系统。在这一系统中当时间调整设置键（SET）被按下时，系统进入时间调整输入功能状态；当定时时间设置键(ALM)被按下时，系统进入定时（闹钟）时间输入功能状态；当+1调整键被按下时，被调整位加一；当确认键(RET)被按下时，指向下一个要调整的位。4个按键开关通过不同的组合实现外部控制程序状态2.2 使用芯片介绍AT89C51 是一种低功耗、高性能C
12、MOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89 c51具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51 可降至0Hz 静
13、态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器8K字节在系统可编程Flash AT89C51。AT89C51系列单片机如图2-2所示：图2-2 AT89C51系列单片机单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和控制操作，中央处理器(CPU)主要包括运算器和控制器。1）运算器运算器主要用来实现算术，逻辑运算和位操作，其中包括算术运算和逻辑运算单元ALU,和累加器ACC,B寄存器程序状态字PSW和两个存
14、储器等。2)控制器控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，控制器主要包括程序计数器PC，PC增量器，指令寄存器，指令译码器，定时及控制逻辑电路等。其功能是控制指令的读入，译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制，在AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址，复位时PC内容为0000H，说明程序应从存储器0000H单元开始执行。3）外围接口电路CPU与外部设备的信息交换都要通过接口电路来进行，这主要是为了解决CPU的高速处理能力和外部设备低速运行之间的速度匹配问题，并可以有效地提高CPU的工作效率，同时也提高了CPU的对外驱动能力。输出借口电路具有锁存器和驱动器，输
