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1、重庆机电职业技术学院实训报告设计名称： 单片机原理与应用实训 题 目： 数字电子时钟 学生姓名： 专 业： 11级机电一体化技术 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 年 月 日重庆机电职业技术学院实训任务书 专 业 年级 班一、设计题目数字电子时钟设计二、主要内容1、利用CPU的定时器定时，设计一个电子时钟，使七段数码管输出记时值，格式如下：XX XX XX 由左向右分别为：时、分、秒2、利用蜂鸣器实现整点报时功能3、利用AN1AN4实现时，分的分别加减。三、具体要求1、硬件电路实验连线板上已经接好，无需另外接线。本次实训中要把跳线JP1（板子右上角，LED灯正上方）跳到DIG上，J23
2、（在黄色继电器右上方）接到右端。本次实训中要把跳线J9（紧贴51插座右方，蜂鸣器下方，RST复位键上方）跳到右端本实训设计要把跳线J6跳到AN端，AN1（P0.0） AN4（P0.4），J6在51插座右下方，44键盘左上方。2、实训说明 与定时器有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器计数器的工作方式0-3，并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。本实训中用定时器T0产生1秒钟基本时间单位，本系统fosc=11.0592MHz，当定时器T0工作在方式1（16位）时，最大定时时间为： 216*
3、0.9216s= 60397.9776s再利用软件记数,当T0中断17次时，所用时间为60397.9776*17=1026765.6192s1s因此在T0中断处理程序中，要判断中断次数是否到17次，若不到17次，则只使中断次数加1，然后返回，若到了17次，则使电子秒表记时值加1（十进制），请参考硬件实验四有关内容。 电路中共阴极数码管的段码a、b、c、d、e、f、g、dp分别与单片机的P20 P27依次相连，控制数码管中显示的字型；6个数码管的位选通信号由6个非门控制，分别接到单片机的P10 P15端口上。程序中通过P10 P15输出高低电平控制数码管的显示和关闭，高电平时对应数码管显示，显示
4、内容由P20 P27输出的段码控制。要将实时时钟值送到6个共阴极数码管中显示，这可通过调用编写的显示子程序来实现，实现过程是：先将（时、分、秒）3个记时值按个位和十位拆开成6个数字，然后查（09）段码表，再将段码分别送到显示缓冲区（片内数据存储30H35H设定为显示缓冲区, 用于存放段码）中去，最调用显示子程序送到6个共阴极数码管中显示。 蜂鸣器由单片机的P0.7口控制：当P0.7输出高电平时，三极管截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P0.7输出低电平时，三极管导通，有电流流过线圈，蜂鸣器发出声音。 使用独立式按键AN1(P0.0) AN4(P0.3)时要注意采用软件消抖动的方法，一般采
5、用软件延时（10ms）的方法，通过P0.0P0.4的变化控制时，分的分别加减（手动调整时间）。3、实训仪器和设备：PC机、WAVE软件、Proteus软件、51超级板等。4、参考资料见附件5、实训报告含封面、任务书、目录、正文、总结、参考资料。四、进度安排第1天:查阅资料，绘制硬件电路原理图；第2天:编写显示子程序； 第3-4天:编写主程序和T0中断子程序第5-6天:完成硬件仿真调试第7天:实现实训项目要求，完成实训报告五、成绩评定指导教师 签名 日期 年 月 日系主任 审核 日期 年 月 日目录第一章 整体设计方案1.1 单片机的基本结构 1.2数字电子时钟整体设计框图 第二章 数字钟的硬件
6、设计2.1 最小系统设计 2.2 LED显示电路 2.3 键盘控制电路 第三章 数字钟的软件设计3.1 系统软件设计流程图 3.2 数字电子钟的原理图 3.3 主程序 第四章 系统仿真4.1 PROTUES软件介绍 4.2 电子钟系统PROTUES仿真 第五章 调试与功能说明5.2 系统性能测试与功能说明 5.3 系统时钟误差分析 5.1 硬盘调试 5.4 软件调试问题及解决结束语.参考文献 第一章 整体设计方案1.1单片机的基本构成 AT89C51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、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，AT89C51单片机单片机内
7、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）128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： 1.3振荡器(晶振)特性XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）分别为反向放大器的输入和输出，通过这两个引脚接上晶振，其频率为12.000MHz。1.4芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的
8、电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51单片机设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作，但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。1.5 AT89C51单片机的引脚说明AT89C51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
9、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 第三章 数字钟的硬件设计3.1 最小系统设计 图3-1 单片机最小系统的结构图 单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1组成，下面介绍一下每一个组成部分。1.电源引脚 Vcc40电源端GND20接地端工作电压为5V，另有AT89LV51工作电压则是2.7-6V, 引脚功能一样。 2.外接晶体引脚 图3-2 晶振连接的内部、外部方式图XTAL119XTAL218 XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器
10、对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，
11、电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22F。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。3. 复位RST9在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机
12、器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。当时钟频率选用6MHz时，C取22F，Rs约为200，Rk约为1K。复位操作不会对内部RAM有所影响。常用的复位电路如下图所示： 图3-3 常用复位电路图4.输入输出引脚(1) P0端口P0.0-P0.7 P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动8个TTL。对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。(2) P1端口P1.0P1.7 P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。(3) P2端口P2.0P2.7 P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。(
