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1、YanCheng Institute of Technology 课程设计说明书课程名称 单片机应用设计设计题目基于单片机时钟设计专业M自动化101学生姓名 凌德健 班级 学号1061417120 完成日期2013、12、11 盐城工学院电气学院盐城工学院电气学院课程设计任务书 姓 名： 凌德健 院 （系）：电气工程学院 专 业： 自动化 班 号：M自动化101 任务起至日期： 2013年12 月1 日至 2013 年 12 月 11 日 课程设计题目： 已知技术参数和设已知技术参数和设计要求： （1）AT89C51单片机 （2）DS12887定时器 （3）DS1232看门狗 （4）LED液晶
2、显示 （5）市电降压 （6）Altium软件计要求： 预期设计效果： 设计一个基于单片机的电子时钟，要求能够实现时、分、秒。 工作计划安排： 同组设计者及分工： 成绩评定：_ 指导教师签字： _ _ 年 月 日 第1章 电子时钟的工作原理本次设计时钟电路，使用了AT89C51单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，用C语言程序来控制整个时钟的显示，使得编程变得更容易，这样通过五个模块：芯片、显示屏、看门狗、电源、时钟即可满足设计要求。此设计原理图框图如图1-1所示，此电路包括以下五个部分：单片机、时钟电路、看门狗、液晶屏、电源模块、时钟振荡电路。AT89
3、C51主控模块DS12887时钟电路时钟振荡模块DS12887看门狗LED显示模块电源模块图1-1 主电路设计框图本设计采用C语言程序设计，使单片机控制数码管显示年、月、日、时、分、秒，当秒计数满60时就向分进位，分计数器计满60后向时计数器进位，小时计数器按“23翻0”规律计数。时、分、秒的计数结果经过数据处理可直接送显示器显示。当计时发生误差的时候可以用校时电路进行校正。设计采用的是时、分、秒显示，单片机对数据进行处理同时在LED上显示。第2章 系统硬件电路设计及元件2.1 AT89C51芯片AT89C51 是美国ATMEL 公司生产的8 位Flash ROM 单片机。其最突出的优点是片内
4、ROM 为Flash ROM，可擦写1000 次以上，应用并不复杂的通用ROM 写入器就能方便的擦写，读取也很方便，价格低廉，具有片程序ROM 二级保密系统。因此可灵活应用于各种控制领域。AT89C51 包含以下一些功能部件：（1）一个8 位CPU ；（2）一个片内振荡器和时钟电路；（3）4KB Flash ROM ；（4）128B 内RAM；（5）可寻址64KB 的外ROM 和外RAM 控制电路；（6）两个16 位定时/计数器；（7）21 个特殊功能寄存器；（8）4 个8 位并行I/O 口；（9）一个可编程全双工串行口；（10）5 个中断源，可设置成2 个优先级。AT89C51 单片机一般采
5、用双列直插DIP 封装，共40 个引脚，图2-1 为其引脚排列图。40 个引脚大致可分为4 类：电源、时钟、控制各I/O 引脚。图2-1 AT89C51引脚图2.1.1 电源Vcc芯片电源，接+5V；GND接地端。2.1.2 时钟XTAL1、XTAL2晶体振荡电路反相输入端和输出端。2.1.3 控制线控制线共有4 根，其中3 根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。1、ALE/ PROG 地址锁存允许/片内EPROM 编程脉冲。（1）ALE 功能：用来锁存P0 口送出的低八位地址。AT89C51 在并行扩展外存储器时，P0 口用于分时传送低8 位
6、地址和数据信号，且均为二进制数。当ALE 信号有效时，P0 口传送的是低8 位地址信号；ALE 信号无效时，P0 口传送的是低8 位地址信号。在ALE 信号的下降沿，锁定P0 口传送的内容，即低8 位地址信号。需要指出的是，当CPU 不执行访问外RAM 指令，ALE 以时钟振荡频率1/6 的固定频率输出，因此ALE 信号也可作为外部芯片CLK 时钟或其他需要。但是，当CPU 执行MOVX 指令时，ALE 将跳过一个ALE 脉冲。（2） PROG 功能：片内EPROM 的芯片，在EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。2、 PSEN 外ROM 读选通信号。89C51 读外ROM 时，每个机器周
7、期内PSEN 两次有效输出。PSEN 可作为外ROM芯片输出允许OE 的选通信号。在读内ROM 或读外RAM 时， PSEN 无效。3、RST/VPD复位/备用电源。（1）正常工作时，RST 端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平，AT89C51 芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU 从0000H 开始执行指令。（2）VPD 功能：在VCC 掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由VPD 向片内RAM供电，以保持片内RAM 中的数据不丢失。4、EA /VPP内外ROM 选择/片内EPROM 编程电源。（1） EA 功能：正常工作时， EA 为内外ROM 选择端。
8、AT89C51 单片机ROM 寻址范围为64KB，其中4KB 在片内，60KB 在片外。当EA 保持高电平时，先访问内ROM，但当PC 值超过4KB 时，将自动转向执行外ROM 中的程序。当EA 保持低电平时，则只访问外ROM，不管芯片内有否内ROM。（2）VPP 功能：片内有EPROM 的芯片，在EPROM 编程期间，此引脚用于施加编程电源。2.1.4 I/O引脚AT89C51 有P0、P1、P2、P3 4 个8 位并行I/O 端口，共32 个引脚。P0 口是一组8 位漏级开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8 个TTL 逻辑门电路，对端
9、口写1 时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8 位）/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在Flash 编程时，P0 端口接收指令字节；而在验证程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。P1 口是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P1口写入1时P1口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输入脚时被外部信号拉低的P1口会因为内部上拉而输出一个电流。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。P2 口是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P2口写入1时P2口被内部上拉为高电平可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的P2口会因为内部上拉而
10、输出电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX DPTR指令)时，P2口送出高8位地址数据，当使用8位寻址方式(MOVXRI)访问外部数据存储器时，P2口发送P2特殊功能寄存器的内容，在整个访问期间不改变。Flash编程和程序校验时，P2也接收高位地址和一些控制信号。P3 口是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P3口写入1时P3口被内部上拉为高电平可用作输入口，当作为输入脚时被外部拉低的P3口会因为内部上拉而输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的是它的第二功能，如表2-1所示：表2-1 P3端口的特殊功能 端口引脚兼 用 功 能 P3.0RXD 串行输
11、入口 P3.1TXD 串行输出口 P3.2/INT0 外部中断0 P3.3/INT1 外部中断1 P3.4T0 定时器0的外部输入 P3.5T1 定时器1的外部输入 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 2.2 DS1232芯片DS1232是由美国DALLAS公司生产的微处理器监控电路，采用8脚DIP封装，具有看门狗功能的电源监测芯片，在电源上电、断电、电压瞬态下降和死机时都会输出一个复位脉冲。DS1232的的主要特点：（1）在微处理器失控状态下可以停止和重新启动微处理器；（2）具有8脚DIP封装和16脚SOIC贴片封装两种形式，可以满足不同设计要求；（3
12、）微处理器掉电或电源电压瞬变时可自动复位；（4）具有5%或10%的两种电源监测精度。2.3.1 DS1232引脚功能及内部结构DS1232各引脚功能：RESTE：复位键连接引脚，直接连接复位键；TD ：看门狗定时器延时设置。如果连接到地，输入给看门狗的脉冲间隔不得大于150毫秒；如果不连接，脉冲间隔不得大于600毫秒；如果连接到电源，脉冲间隔不得大于1.2秒；TOL ：选择5%或10%的电源监测精度。如果这个引脚连接到地，当电源下降到4.75V时芯片将输出一个复位脉冲；如果这个引脚连接到5V，只有当电源下降到4.5V时芯片才输出一个复位脉冲；GND ：地线；RST：复位高脉冲输出引脚；RST：
13、复位低脉冲输出引脚；ST：看门狗脉冲输入，低脉冲有效；VCC：5V电源。DS1232的引脚如图2-5所示：图2-5 DS1232的引脚图芯片DS1232在系统工作时，必须不间断的给引脚7输入一个脉冲系列，这个脉冲的时间间隔由引脚2设定，如果脉冲间隔大于引脚2的设定值，芯片将输出一个复位脉冲使单片机复位。一般将这个功能称为看门狗，将输入给看门狗的一系列脉冲称为“喂狗”。电压偏差监测环节数字彩排环 节 门电路 (与门)数字延时环 节 按键防抖时间溢出比 复位输出电压传感器 RST图2-6 DS1232内部结构 DS1232的功能 1、电源电压监视 DS1232能够实时监测向微处理器供电的电源电压，当电源电压VCC低于预置值时,DS1232的第5脚和第6脚输出互补复位信号RST和/RST。预置值通过第3脚(TOL)来设定；当TOL接地时,RST和/RST信号在电源电压跌落至4.75V以下时产生；当TOL与VCC相连时,只有当VCC跌落至4.5V以下时才产生RST和/RST信号。当电源恢复正常后,RST和/RST信号
