用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的數(shù)字鐘_智能測(cè)控儀器設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-09 19:27 本頁(yè)面
【正文】 、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。 本課題研究的基于 51 單片機(jī)數(shù)字鐘采用專用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，走時(shí)準(zhǔn)確，且具有掉電保持功能，采用新穎簡(jiǎn)單的圖像點(diǎn)陣液晶顯示，開(kāi)機(jī)有啟動(dòng)畫(huà)面，具有良好的人機(jī)界面；是很好的時(shí)間指示工具 。 4 2. 研究的內(nèi)容與預(yù)期目標(biāo) 研究?jī)?nèi)容 單片機(jī)經(jīng)過(guò) 3 代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng) I/O 功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢(shì)不外乎以下幾個(gè)方面： 多功能 單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲(chǔ)器和 I/O 口都集成在一塊芯片上，使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。比如 A/D、 PWM、 PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列）、 WDT（監(jiān)視定時(shí)器 看家狗）、高速 I/O 口及計(jì)數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。 有的單片機(jī)針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng) 用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以 51 內(nèi)核為核心，集成了 USB控制器、 SMART CARD 接口、 MP3 解碼器、 CAN 或者 I*I*C 總線控制器等， LED、 LCD 或 VFD顯示驅(qū)動(dòng)器也開(kāi)始集成在 8 位單片機(jī)中。 高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機(jī)開(kāi)始使用 RISC、流水線和 DSP 的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi) ROM（ FLASH）和 RAM 的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。 由 于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開(kāi)始使用高級(jí)語(yǔ)言（如 C 語(yǔ)言）來(lái)開(kāi)發(fā)單片機(jī)的程序。使用高級(jí)語(yǔ)言可以降低開(kāi)發(fā)難度，縮短開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。 低電壓和低功耗 單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于 CMOS等工藝的大量采用，很多單片機(jī)可以在更低的電壓下工作（ 或 ），功耗已經(jīng)降低到 uA 級(jí)。這些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長(zhǎng)的時(shí)間。 預(yù)期目標(biāo) 該多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)，總體上大致可分為以下幾個(gè)部分組成： 1. 時(shí)鐘電路部分； ； 顯示電路部分； ； 5. 蜂鳴器電路部分。系統(tǒng)原理框圖如圖 1 所示。 整個(gè)電路的工作原理是由晶振芯片提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘電路，由鍵盤(pán)調(diào)整數(shù)字鐘的功能，并通過(guò)軟件編程把時(shí)間數(shù)字通過(guò) LCD 顯示出來(lái)。 5 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 LCD 顯示電路 按鍵選擇電路 AT89C51 圖 1 系統(tǒng)原理框圖 6 3. 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì) 采用 AT89C51 單片機(jī)模塊、晶振電路模塊、復(fù)位電路模塊、獨(dú)立鍵盤(pán)模塊 和 顯示電路模塊。 晶振電路用于產(chǎn)生 AT89C51 單片機(jī)工作時(shí)所必需的控制信號(hào)。 AT89C51 單片機(jī)的內(nèi)部電路正是在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí) 行指令進(jìn)行工作。在執(zhí)行指令時(shí)， CPU 首先到程序存儲(chǔ)器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并由時(shí)序電路產(chǎn)生一系列控制信號(hào)完成指令所規(guī)定的操作。 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給 AT89C51 的復(fù)位引腳 RESET加上大于2 個(gè)機(jī)器周期的高電平就可使 AT89C51 復(fù)位。當(dāng) AT89C51 進(jìn)行復(fù)位時(shí)， PC 初始化為 0000H，使 AT89C51 單片機(jī)從程序存儲(chǔ)器的 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)（如程序“跑飛”）或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于“死鎖”狀態(tài)時(shí)，也需要按復(fù)位鍵即 RESET為高電 平，使 AT89C51擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)程序。 鍵盤(pán)的任務(wù)有三項(xiàng)：（ 1）首先判別是否有鍵按下。若有，進(jìn)入下一步工作。（ 2）識(shí)別哪一個(gè)鍵被按下，并求出相應(yīng)的鍵值。（ 3）根據(jù)鍵值，找到相應(yīng)鍵值的處理程序入口。在本設(shè)計(jì)中，鍵盤(pán)具有向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、命令等功能，是人與單片機(jī)對(duì)話的主要手段。 電腦數(shù)字鐘的秒信號(hào)是利用 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器 TO 產(chǎn)生的。由于振蕩器的晶振頻率為 12MHz，使得 TO 的最大定時(shí)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 1 秒，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了硬件計(jì)數(shù)與軟件計(jì)數(shù)相結(jié)合的方式，即通過(guò) TO 產(chǎn)生 的時(shí)基信號(hào)，然后再利用軟件進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而產(chǎn)生 1 秒鐘的時(shí)間信號(hào)。 在設(shè)計(jì)中，定時(shí)器 TO采用了中斷方式。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，定時(shí)器向 CPU申請(qǐng)一次中斷，CPU響應(yīng)中斷后轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，在 TO的中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的累加，即每產(chǎn)生一次中斷， 時(shí)基單元的內(nèi)容加 1，當(dāng) 時(shí)基單元的內(nèi)容等于 10時(shí)，便產(chǎn)生 1S 信號(hào)，使秒計(jì)數(shù)單元的內(nèi)容加 1，并將 時(shí)基單元的內(nèi)容清 0；當(dāng)秒計(jì)數(shù)單元計(jì)滿 60后，向分計(jì)數(shù)單元進(jìn)位，使分計(jì)數(shù)單元的內(nèi)容加 1，并將秒計(jì)數(shù)單元的內(nèi)容清 0；當(dāng)分計(jì)數(shù)單元計(jì)滿 60后，向 時(shí)計(jì)數(shù)單元進(jìn)位，使時(shí)計(jì)數(shù)單元的內(nèi)容加 1，并將分計(jì)數(shù)單元的內(nèi)容清 0；時(shí)計(jì)數(shù)單元計(jì)滿 24后清 O。 7 單片機(jī)的選擇 本課程選用 AT89C51 型號(hào)的單片機(jī)。 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存 儲(chǔ)器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM ），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)， 兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51
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