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1、武汉大学学电子信信息学院院电子系统统综合设设计课程程论文基于511单片机机的电子子时钟的的设计与与实现专 业：年 级：作 者：指导教师师：20122年 6月 26日日目录1 课题题背景与与立项缘缘由12 实验验方案设设计22.1设设计要求求22.2数数字钟的的构成222.3系系统总体体框图333 软件件系统方方案设计计与选择择43.1主主程序流流程图443.2定定时器子子程序流流程图663.3方方案选择择74 硬件件系统方方案设计计与选择择74.1单单片机的的结构774.2开开发板的的结构和和使用方方法.84.3方方案选择择.105 系统统测试1115.1测测试环境境115.2测测试过程程11
2、5.3测测试结果果.126 实验验心得112参考文献献13附录1 系统电电路图113附录2 系统软软件代码码14附录3 系统器器件清单单381 课题题背景及及立项缘缘由所谓单片片机,就就是把中中央处理理器CPPU(CCenttrall Prroceessiing Uniit)、存存储器(Memmoryy)、定时时器、II/0(Inpput/Outtputt)接口口电路等等一些计计算机的的主要功功能部件件集成在在一块集集成电路路芯片上上的微型型计算机机。虽然然单片机机只是一一个芯片片,但从从组成和和功能上上看,它它已具有有了微型型计算机机系统的的含义。中中文“单片机机”的称呼呼由英文文名称“Si
3、nnglee Chhip Miccroccompputeer”直接翻翻译而来来。单片片机把微微型计算算机的各各主要部部分集成成在一块块芯片上上,大大大缩短了了系统内内信号传传送距离离,从而而提高了了系统的的可靠性性及运行行速度。因因而在工工业测控控领域中中,单片片机系统统是最理理想的控控制系统统。所以以,单片片机是典典型的嵌嵌人式系系统,是是嵌入式式系统低低端应用用的最佳佳选择。单单片机的的发展经经历了以以下4个个阶段：1、芯片片化探索索阶段20世纪纪70午午代,美美国的FFairrchiild(仙童)公司首首先推出出了第一一款单片片机F-8,随随后Inntell公司推推出了影影响面大大、应用
4、用更广的的MCSS48单单片机系系列。MMCS448单片片机系列列的推出出标志着着在工业业控制领领域,进进入到智智能化嵌嵌入式应应用的芯芯片形态态计算机机的探索索阶段。参参与这一一探索阶阶段的还还有Mootorrolaa、Zillog和和TI等大大公司,它们都都取得了了满意的的探索效效果,确确立了在在SCMMC的嵌嵌入式应应用中的的地位。2、结构构体系的的完善阶阶段在MCSS-488探索成成功的基基础上很很快推出出了完善善的、典典型的单单片机系系列MCCS-55l。MCSS-511系列单单片机的的推出,标着SSinggle Chiip MMicrrocoompuuterr体系结结构的完完善。3
5、、从SSCMCC向MCUU化过渡渡阶段Inteel公司司推出的的MCSS96单单片机,将一些些用于测测控系统统的模数数转换器器(ADDC)、程程序运行行监视器器(WDDT)、脉脉宽调制制器(PPWM)、高速速I/OO口纳入入片中,体现了了单片机机的微控控制器特特征。MMCS-51单单片机系系列向各各大电气气商的广广泛扩散散,许多多电气商商竞相使使用800C511为核,将许多多测控系系统中使使用的电电路技术术、接口口技术、可可靠性技技术应用用到单片片机中；随着单单片机内内外围功功能电路路的增强强,强化化了智能能控制器器特征。微微控制器器(Miicrooconntroolleers)成为单单片机较
6、较为准确确表达的的名词。4、MCCU的百百花齐放放阶段单片机发发展到这这一阶段段,表明明单片机机已成为为工业控控制领域域中普遍遍采用的的智能化化控制工工具-小到玩玩具、家家电行业业,大到到车载、舰舰船电子子系统,遍及计计量测试试、工业业过程控控制、机机械电子子、金融融电子、商商用电子子、办公公自动化化、工业业机器人人、军事事和航空空航天等等领域。为为满足不不同的要要求,出出现了高高速、大大寻址范范围、强强运算能能力和多多机通信信能力的的8位、116位、332位通通用型单单片机,小型廉廉价型、外外围系统统集成的的专用型型单片机机,以及及形形色色色各具具特色的的现代单单片机。可可以说,单片机机的发
7、展展进人了了百花齐齐放的时时代,为为用户的的选择提提供了空空间。在日常生生活和工工作中，我我们常常常使用到到定时控控制。早早起常用用的一些些时间控控制单元元都是使使用模拟拟电路设设计和制制作的，其其定时准准确性和和重复精精度都不不是很理理想，现现在基本本上都是是基于数数字技术术的新一一代产品品，随着着单片机机性能价价格比的的不断提提高，新新一代产产品的应应用也越越来越广广泛，大大可构成成复杂的的工业过过程的控控制系统统，完成成复杂的的控制功功能。小小则用于于家电控控制，大大则用于于工业和和科学研研究中的的精确时时间定位位，配以以适当的的接口芯芯片，可可以构造造各式各各样的微微电子产产品。我们专
8、业业在本学学期的数数字逻辑辑电路实实验中已已经能使使用脉冲冲信号发发生器、相相关芯片片、数码码管和导导线在实实验箱上上实现基基于基本本门电路路的数字字时钟；在电子子系统综综合设计计（2）这这门课上上，我们们学习了了单片机机的相关关知识，了了解了其其低功耗耗、可靠靠性和稳稳定性强强、可以以在内部部的EPPROMM上写入入和擦除除程序的的相对先先进的特特点与功功能。因因此，我我们希望望在有单单片机芯芯片的开开发板上上通过编编程实现现数字钟钟，并期期望它能能有更多多的功能能和更好好的稳定定性。2 实验验方案设设计2.1 设计要要求u 实现时、分分、秒的的计时功功能u 实现年、月月、日的的日历功功能u
9、 体现平闰闰年的区区别，各各时间单单位之间间进制准准确u 实现闹钟钟报警功功能2.2 数字钟钟的构成成数字钟实实际上是是一个对对标准频频率(11HZ)进行计计数的计计数电路路.由于于计数的的起始时时间不可可能与标标准时间间一致,故需要要在电路路上加一一个校时时电路,同时标标准的11MHZZ时间信信号必须须做到准准确稳定定.通常常使用石石英晶体体振荡器器电路构构成数字字钟。晶体振振荡器电电路 晶体振荡荡器电路路给数字字钟提供供一个频频率稳定定准确的的12MMHz的的方波信信号,可可保证数数字钟的的走时准准确及稳稳定.不不管是指指针式的的电子钟钟还是数数字显示示的电子子钟都使使用了晶晶体振荡荡器电
10、路路。时间计计数器电电路 时间计数数电路由由秒个位位和秒十十位计数数器,分分个位和和分十位位计数器器电路构构成,秒秒个位和和秒十位位计数器器,分个个位和分分十位计计数器为为60进进制计数数器。译码驱驱动电路路 译码驱动动电路将将计数器器输出的的84221BCCD码转转换为数数码管需需要的逻逻辑状态态,并且且为保证证数码管管正常工工作提供供足够的的工作电电流。数码管管 数码管通通常有发发光二极极管(LLED)数码管管和液晶晶(LCCD)数数码管,本设计计提供的的为LEED数码码管。2.3 系统总总体框图图开始系统初始化显示计时判断按键是否有按下年、月、日调整时分秒调整定时调整星期3 软件件系统方
11、方案设计计与选择择3.1 主程序序流程图图3.1主主程序流流程图（续续）3.2 定时器器子程序序流程图图3.3方方案选择择与相关关技术方案一：基本门门电路搭搭肩，用用基本门门电路来来实现数数字钟，电电路结构构复杂，鼓鼓掌系数数大，不不易调试试。方案二：单片机机编程，用用单片机机设计电电路，由由于使用用软硬件件结合的的方式，所所以电路路结构简简单，调调试也相相对方便便。与第一种种方案比比较优点点的是非非常明显显的。我我们选择择了第二二种方案案。4 硬件件系统方方案设计计与选择择4.1 单片机机的结构构4.1.1 结结构框图图4.2 开发板板结构与与使用方方法4.2.1开发发板的结结构4.2.2
12、通通过SSST511实现开开发板只只读模式式和程序序烧写的的切换打开SSSTEaasyIIAP111F.exee程序，选选择串口口选择芯片片型号和和内部程程序存储储器选择PCC串口，MMCU晶晶振和波波特率先选择确确定在复复位MCCU通讯成功功后窗口口右上角角显示芯芯片信息息和版本本信息点击Doownlloadd SooftIICE选选项，将将MCUU中的BOOOT LOAADERR监控程程序替换换为Sooft ICEE监控程程序选择确认认更换打开Keeil C511程序，新新建一个个工程保存在自自己新建建的文件件夹中点击保存存出现CCPU选选择对话话框，选选择SSST系列列的899X5116
13、RDD2出现是否否添加标标准511初始代代码对话话框，选选“否”工程建立立之后新新建源程程序文件件，点击击”Fille”菜单下下“Neww”选项保存在工工程文件件夹内，CC程序文文件后缀缀为“.C”，汇编编程序文文件后缀缀为“.ASMM”在文本编编辑区编编写源程程序并保保存；在在Souurcee Grroupp上右击击选择“Addd Fiiless Too Grroupp”选项添添加源文文件至工工程选择编写写好的源源程序文文件，点点击Addd添加加所选文文件点击编译译按钮，编编译工程程进入目标标板调试试选项设设置，点点击“Proojecct”菜单下下“Opttionns ffor Tarrge
14、tt”选项选择为硬硬件仿真真功能点击Seettiing进进入通讯讯参数设设定菜单单，去掉掉所有CCachhe选项项。至此此设置完完毕，进进入仿真真调试阶阶段点击DEEBUGG下的“Staart/Stoop DDebuug SSesssionn”选项进进入DEEBUGG界面进入后可可以看到到信息栏栏中由显显示连接接成功信信息。在在此仿真真界面可可以进行行单步、全全速、断断点等调调试方式式由Sofft IICE监监控程序序转换回回SSTT Booot-Strrap Loaaderr监控程程序打开编辑辑器SUUPERRPROO程序进入SUUPERRPROO程序界界面，单单击“选择器器件选项项”进入器
15、件件选择对对话框，在在器件类类型处选选择“MCUU/MPPU”在查找找处输入入要器件件名称，找找到之后后选择“确定”单击“装装入文件件”选项进入下载载文件选选择对话话框，选选择要下下载的SSoftt ICCE监控控程序，文文件格式式一般为为“.heex”或“.biin”格式因为SSST单片片机的监监控程序序存储在在Bloock11中，Bllockk1的地地址为1100000h，故故数据缓缓冲区起起始地址址改为“100000”，下载载一般执执行程序序则直接接默认具体步骤骤为：EErasse=PProggramm=VVeriify；打开SSST BBOOTT-STTRAPP LOOADEER软件件工具，并并按之前前的步骤骤与单片片机通讯讯连接成成功。在在界面的的右下方方IAPP Fuuncttionn菜单中中有下载载选项，选选择“Dowwnlooad”选项下下载程序序进入了下下载文件件选择界界面在文件查查找对话话框中找找到要下下载的用用户程序序，
