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1、 基于单片机的定时器的设计与实现毕业设计目 录引 言1第一章 硬件介绍31.1AT89C51简介31.2AT89C51结构图51.3DS1302时钟芯片简介51.4 LCD1602液晶显示器简介81.4.1 概述81.4.2 LCD16029第二章 硬件设计132.1系统硬件框图132.1.1框图说明：132.2电路原理图142.2.1系统电路说明15第三章 软件设计183.1程序流程图183.2软件仿真图193.2按键功能子程序流程图20总结21参考文献22附录23源程序23致谢49 / 引 言20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动
2、了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能造成无可挽回的重大损失。所以精确的报时系统显得尤为重要。单片机由于将cpu,存和一些必要的接口集成到一个芯片上，并且针对面向控制功能将结构做了一定的优化，所以它具备通用芯片不具有的特点。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。
3、因此，单片机被广泛应用于测控系统，智能仪表仪器，机电一体化产品，智能接口以与单片机的多系统等领域。 它的应用主要表现在以下几个方面：(1)单片机在智能仪表中的应用单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 (2)单片机在机电一体化中的应用机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。 (3)单片机在实时控制
4、中的应用 单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最正确工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。 (4)单片机在分布式多机系统中的应用在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。 (5)单片机在人类生活中的应
5、用自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。 综合所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面，单片机应用的重要意义还在于，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。单片机模块中最常见的是数子时钟，数子时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
6、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。数子时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,使得数子时钟的精度,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，研究数子时钟与扩大其应用，有着非常现实的意
7、义。 第一章 硬件介绍1.1AT89C51简介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。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。AT89C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。图1-1为AT89C51单片机的管脚图图1-1单片机管脚图5.1.1主
8、要管脚说明VCC：供电电压.GND：接地.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。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。P2口：P2口为
9、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。P3口：P3口管脚是8个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
10、。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口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD 串行输入口P3.1 TXD 串行输出口P3.2 /INT0 外部中断0P3.3 /INT1 外部中断1P3.4 T0 记时器0外部输入P3.5 T1 记时器1外部输入P3.6 /WR 外部数据存储器写选通P3.7 /RD 外部数据存储器读选通P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。1.2AT89C51结构图图1-2AT89C51结构图1.3DS1302时钟芯片简介DS1302是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片
11、，含一个实时时钟/日历和31字节静 态 RAM，可以通过串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、 星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过 AM/PM 标 志位决定采用24或12小时时间格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进 行通信，仅需三根 I/O 线：复位（RST）、I/O 数据线、串行时钟（SCLK）。时钟/RAM 的读/写数据以一字节或多达31字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时，功耗小于1mW。 图1-3DS1302管脚图各引脚的功能为：Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。当
12、 Vcc2Vcc1+0.2V 时， 由 Vcc2向 DS1302供电，当 Vcc2 Vcc1时，由 Vcc1向 DS1302供电。SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出；I/O：三线接口时的双向数据线；CE：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两 个功能：第一，CE 开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，CE提供完毕单字节或多字节数据传输的方法 。时时钟以与 RAM。虽然数据分成两种，但是对单片机的程序而言，其实是一样的，就是对特定的地址进行读写操作。图1-4DS1302的部结图DS1302含充电电路，可以对作为后备电源的可充电电池充电，并可选择充电使能和串 入的二极管数
13、目，以调节电池充电电压。不过对我们目前而言，最需要熟悉的是和时钟相关 部分的功能，对于其它参数请参阅数据手册。DS1302的工作原理DS1302工作时为了对任何数据传送进行初始化，需要将复位脚（RST）置为高电平且 将8位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前8位指 定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时 输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8（8位地址+8位数据），在多字节方式下为8加最多可达248的数据。DS1302的寄存器和控制命令 对 DS1302的操作就是对其部寄存器的操作，DS1302部共有12个寄
14、存器，其中有7 个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 BCD 码形式。此外，DS1302还有年份寄存器、 控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器与与 RAM 相关的寄存器等。时钟突发寄存器可 一次性顺序读写除充电寄存器以外的寄存器。日历、时间寄存器与控制字如表1所示：表1-1：日历、时钟寄存器与控制字对照表最后一位 RD/W 为“0”时表示进行写操作，为“1”时表示读操作。DS1302部寄存器列表如表2所示：表1-2：DS14302部主要寄存器分布表寄存器名称命令字取值围各位容写读765 432 1 0秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分寄存器82H83H00-59010M
15、INMIN小时寄存器84H85H01-12或00-2312/240A HRHR日期寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月份寄存器88H89H01-12000-10MMONTH周寄存器8AH8BH01-07000 00DAY年份寄存器8CH8DH00-9910YEARYEARDS1302部的 RAM 分为两类，一类是单个 RAM 单元，共31个，每个单元为一个8位 的字节，其命令控制字为 COHFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方 式下的 RAM，此方式下可一次性读写所有的 RAM 的31个字节，命令控制字为 FEH（写）、 FFH（读）。 我们现在已经知道了控制寄存器
