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1、华北水利水电学院课程设计报告课程名称: 基于AT89C52的电子时钟设计姓 名: 李东利 学 号: 200814715 班 级: 电信2008147 专 业: 电子信息工程 日 期: 二零一零年一月二十二日 目 录一、前言3二、课程设计的目的和要求42.1课程设计的目的42.2课程设计的基本要求4三、总体设计原理4四、硬件设计5 4.1设计思路5 4.2硬件结构及原理电路5 4.3主要硬件原件说明6 4.4单元电路原理介绍6五、软件设计105.1程序介绍105.2程序清单13六、系统操作说明18七、设计总结19八、参考文献20一 前言 20世纪70年代开始，半导体厂商把微型机最基本的部件制作在
2、一个硅片内，于是就出现了以一个大规模集成电路为主组成的微型计算机-单片微型计算机（Single-chip microcomputer），简称单片机。由于单片机面向控制性应用领域，装入到各种智能化产品之中，所以又称为嵌入式控制器（embedded microcontroller）单片机内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器（CPU）、存贮器（memory）、输入/输出（I/O）接口电路，给单片机加上适当的外围设备和软件，便构成一个单片机应用系统。其应用如下：（1）单片机在智能仪表中的应用：单片机广泛地应用于实验室、交通运输工具、计量等各种仪器仪表之中，使仪器仪表智能化，提高它们的测量精度，加
3、强其功能，简化仪器仪表的结构，便于使用、维护和改进。（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机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品。（3）单片机在实时控制中的应用：单片机也广泛地用于各种实时控制系统中，如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合，充分发挥数据处理和实时控制功能，使系统工作于最佳状态，提高系统的生产效率和产品的质量。（4）单片机在分布式多机系统工程中的应用：单片机在多机系统中，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
4、和控制。五 单片机在家用电器等消费类领域的应用：家用电器等消费类领域的产品特点是量多面广，市场前景看好。单片机应用到消费类产品之中，能大大提高它们的性能价格比，提高产品在市场上的竞争能力。二 课程设计的目的和要求2.1 课程设计的目的单片机具有稳定可靠、 体积小、 价格低廉等特点，成为设计智能化仪器仪表的首选微控制器，因此本次设计我们采用了AT89C52芯片，此款单片机可以使用软件对其进行在线编程，其灵活性和可靠性都相对提高。通过此次课程设计,增强了我们的动手能力,把理论与实践融合在一起。同时，也进一步加深了对单片机的硬件结构的理解和巩固，编程能力也得到了提高。2.2 课程设计的基本要求 本次
5、课程设计要求利用单片机内部定时器实现时、分、秒计时且在6个数码管上同时显示时、分、秒计时时间，并能通过按键对计时时间进行重新设置。三 总体设计原理 本设计中的电子钟的核心是AT89S51单片机，其内部带有4KB在线可编程Flash存储器的单片机，无须外扩程序存储器，硬件电路主要由四部分构成：时钟电路，复位电路，键盘以及显示电路。系统时钟电路采用的晶振的频率为12MHz，定时计数个数为5000，定时器采用的是定时器0工作在方式1定时，用于实现时、分、秒的计时，定时时间为5ms。复位电路可使电子表恢复到初始状态。键盘可对电子表进行开启、停止，还能实现时、分、秒的显示及设定等操作。显示电路由一个共阳
6、级6位一体LED数码管构成，它的段控端和位控端通过7447及9015PNP型号三极管与AT89C52单片机的I/O口相连，显示器可使电子表显示出时、分、秒。 多功能电子表的计时原理为：上电后，电子表显示P.提示符，按下K0键后，电子表从00：00：00开始计时。当定时器0的定时时间满5ms后，定时器0溢出一次，溢出满200次后，电子表的秒加1，满60秒后，分加1，满60分后，时加1，满24时后，电子表重新从00：00：00开始计时。四 硬件设计4.1 设计思路 电子时钟主要由显示模块、校时模块和时钟运算模块三大部分组成。其中校时模块和时钟运算模块要对时、分、秒的数值进行操作，并且秒计算到60时
7、，要自己清零并向分进1；分计算到60时，要自己清零并向时进1；时计算到24时，要清零。这样，才能循环记时。4.2 硬件结构及原理电路4.3 主要硬件原件说明4.3.1 单片机AT89C52AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输
8、入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。4.3.2 译码器驱动芯片7447 7447是美国仙童(FRIRCHILD)公司生产的BCD码到7段数码管的译码器驱动芯片。它负责将4位BCD码十进制数转化成对应的7段数码管信号，送到数码管的7位段选输入端。4.3.3 74LS138译码器 74LS138 为3 线8 线译码器，共有 54/74S138和 54/74LS138
9、两种线路结构型式，其工作原理如下：当一个选通端（G1）为高电平，另两个选通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。 其作用是利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器。4.4单元电路原理介绍4.4.1 电源电路原理本系统所用器件的工作电压为+5V，为保证本系统能够正常工作，需提供稳定的+5V电压，可利用三端集成稳压器7805来实现，其应用电路如图所示。7805的输入电压为+10V，输出
10、电压为稳定的+5V电压，C=2000F为滤波电容，C1=0.33F是为了改善纹波电路，C0=0.1F是为了改善负载的瞬态响应。(其中要求Ui-Uo2V)4.4.2 时钟电路原理 如图所示为时钟电路原理图，AT89C52芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。4.4.3 复位电路原理 如图所示为复位电路原理图，复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H,使单片机
11、从0000H单元开始执行程序，并使其它功能单元处于一个确定的初始状态。本复位电路采用的是按键复位，它是通过复位端经电阻与VCC电源接通而实现的，它兼具上电复位功能。因本系统的晶振的频率为12MHz，所以，复位信号持续时间应当超过2S才能完成复位操作。4.4.4 键盘工作原理 如图所示为键盘原理图,本系统采用的是独立式键盘结构，每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。它的软件是采用查询式结构，首先逐位查询每根I/O口线的输入状态，如某一根I/O口线输入为低电平，则可确认该I/O口线所对应的按键已按下，然后，再转向该键的功能处理程序。4.4.5 显示器原理系统采
12、用动态显示方式，用P0口来控制LED数码管的段控线，而用P2口来控制其位控线。动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即循环点亮每一个数码管，这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮，但由于人眼存在视觉残留效应，只要每位数码管间隔时间足够短，就可以给人以同时显示的感觉。图中的7447作为驱动器，而7个100欧姆电阻则起限流作用。五 软件设计5.1 程序介绍(1)主程序（START） 在主程序中只完成系统的初始化，同时进行时、分、秒按键的扫描。如果有按键按下，则做相应时 分 秒计数器的加1处理。主程序流程图如下：（2）定时器中断服务程序(TIMER0) 定时器T0用于时间计时。定时计数个数为
13、50000，由于采用12MHz晶体振荡器，所以定时溢出中断周期为5000 us = 5ms。为了保证计时的准确性，进入中断服务程序时应立即重设计数初值。在中断程序中还要判断是否计时1s，若是，还应通过调用其他子程序作时、分、秒值的相应处理。中断程序流程图如下：（3）显示子程序（DISP）该子程序通过在中断服务程序中被调用而执行。每一次中断程序调用一次，其作用是根据扫描指针循环驱动各个数码管。（4）时钟调整子程序（CLK_CHANGE）当中断程序中判断出计时1s时，该程序即被调用执行。其作用为将秒的计数值加1，同时判断是否应对时、分、秒作相应修改。（5）数据转换子程序（CONVERT）当中断程序
14、中判断出计时1s 时，该程序即被调用执行。由于时 分 秒的计数值分别保存在一个字节里，而每一个计数值实际上是一个2位的十进制数。在驱动显示时必须将这个2位数拆分开分别去扫描个位和十位，该子程序就是完成这个任务的，并把拆分结果存储在从20H开始的显示寄存器单元里。（6） 延时子程序（DELAY） 用于键盘的延时去抖。5.2 程序清单 ORG 0000H ；复位起始地址 AJMP START ；跳转至主程序 ORG 000BH ；TIMER0中断矢量地址 AJMP TIMER0 ；跳转至T0中断子程序；TIMER0；主程序*START: MOV SP, #6FH ；设置堆栈从6FH开始 MOV 30H, #00H ；显示位码寄存器初值为0 MOV 2AH, #00H ；“时”寄存器初值为00H MOV 2BH, #00H ；“分”寄存器初值为00H MOV 2CH, #00H ；“秒“寄存器 初值为00H MOV TMOD, #01H
