【正文】 中北大學單片機原理及接口技術課程設計說明書 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 I 中北大學 單片機課程設計說明書 數(shù)字鐘設計 中北大學單片機原理及接口技術課程設計說明書 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 II 1 設計任務與要求 .................................................... 1 設計任務 ..................................................... 1 設計要求 ..................................................... 1 2單片機簡介 ........................................................ 2 單片機的發(fā)展歷程 ............................................. 2 3系統(tǒng)設計思路和方案 ................................................ 3 系統(tǒng)總體方案 ................................................. 3 硬件簡介 ..................................................... 4 硬件選擇 ............................................... 4 51 單片機的構成 ........................................ 4 STC89C52RC 引腳功能說明 ................................ 5 LED 簡介 ............................................... 6 Keil 調試 .................................................... 7 系統(tǒng)實物圖 ....................................................... 9 課程設計體會 .................................................... 10 參考文獻 ........................................................... 11 附錄 A ............................................................. 12 附錄 B ............................................................. 13 附錄 C ............................................................. 14 中北大學單片機原理及接口技術課程設計說明書 第 1 頁 共 35 頁 1 設計任務與要求 設計任務 本課題應完成以下設計內容： 1)硬件設計 設計數(shù)字鐘的電路原理圖，用 PROTEL 繪制硬件電路。制作實 物。 2)軟件設計 (1)時、分、秒的設置及顯示 。 (2)畫出程序框圖 。 (3)調試與分析。用 PROTEUS 仿真。 3)課程設計說明書 設計要求 本課程設計的基本要求是使學生全面掌握單片機控制系統(tǒng)設計的基本理論，熟悉掌握 MCS－ 51 系列單片機的編程方法，具體要求：本例利用 AT89C51 的定時器和 6 位 7 段數(shù)碼管，設計一個電子時鐘。顯示格式為“ XX XX XX”，由左向右分別是：時、分、秒。 中北大學單片機原理及接口技術課程設計說明書 第 2 頁 共 35 頁 2 單片機簡介 單片機的發(fā)展歷程 單片機是微型計算機的一個重要分支，也是一種非?；钴S和頗具生命力 的機種，特別適用于工業(yè)控制領域。 1971 年微處理器研制成功不久，就出現(xiàn)了單片機，但最早的單片機是 1位的，處理能力有限。單片機的發(fā)展共分四個階段：第一階段是初級階段，功能非常簡單；第二階段是低性能階段， 16 位定時器 /計數(shù)器，片內 ROM、 RAM容量加大，直到現(xiàn)在仍被廣泛應用，是目前應用數(shù)量較多的單片機。、 32 位單片機推出階段，以滿足不同的用戶需要。縱觀單片機幾十年的發(fā)展歷程，單片機的今后發(fā)展方向將向多功能、高性能、高速度、低功耗、低價格、外圍電路內裝化以及內存儲器容量增加和 FLASH 存儲器化方向發(fā)展。 實用價值與理論意義 在單片機模塊里比較常見，數(shù)字時鐘是一種用 0數(shù)字電路技術實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更高的使用壽命，新詞得到了廣泛的應用。 數(shù)字時鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時、分、秒數(shù)字顯示的計時裝置，廣泛用于個人家庭、車站、碼頭、辦公室等公用場所，成為人們日常生活中不可少的必需品，由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用，使得數(shù)字時鐘的精度遠遠超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們的生產生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先 的報時功能。因此研究數(shù)字時鐘及擴大其應用有著非常現(xiàn)實的意義。 中北大學單片機原理及接口技術課程設計說明書 第 3 頁 共 35 頁 3 系統(tǒng)設計思路和方案 系統(tǒng)總體方案 圖 針對要實現(xiàn)的功能，擬采用 AT89C51 單片機進行設計， AT89C51 單片機是一款低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內含 4KB 在線可編程（ ISP）的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器， 器件采用高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS 51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構。這樣，既能做到經濟合理又能實現(xiàn)預期的功能。在程序方面，采用分塊設計的方法，這樣既減小了編程難度、使程序易于理解，又能便于添加各項功能。程序可分為鬧鐘的聲音程序、顯示程序、鬧鐘顯示程序、調時顯示、定時程序。運用這種方法，關鍵在于各模塊的兼容和配合，若各模塊不匹配會出現(xiàn)意想不到的錯誤。 中北大學單片機原理及接口技術課程設計說明書 第 4 頁 共 35 頁 硬件簡介 硬件選擇 （ 1）單片機的選擇 選用 STC89C52 單片機，并配備 12MHz 晶振，復位電路采用上電復位。 （ 2） 顯示電路選擇 采用軟件譯碼動態(tài)顯示， 作數(shù)碼管的位選口?？紤]直接用單片機 I/O口作位選時驅動功率不夠， （ 3）電源選擇 采用直流 3V電源供電。 （ 4） STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8 的微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令 集和輸出管腳相兼容。 51 單片機的構成 STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機， 12 時鐘 /機器周期和 6時鐘 /機器周期可以任意選擇。 主要特性如下： 增強型 8051 單片機， 6時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 工作電壓： ～ （ 5V單片機） /～ （ 3V單片機） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率 可達 48MHz 用戶應用程序空間為 8K 字節(jié) 片上集成 512 字節(jié) RAM 通用 I/O 口（ 32 個），復位后為： P1/P2/P3/P4 是準雙向口 /弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時，需加上拉電阻。 ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無 中北大學單片機原理及接口技術課程設計說明書 第 5 頁 共 35 頁 需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 具有 EEPROM 功能 具有看門狗功能 共 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。即定時器 T0、 T T2 1外部中斷 4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 1通用異步串行口（ UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART 1工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級） /0～ 75℃（商業(yè)級） 1 PDIP 封裝 STC89C52RC 引腳功能說明 VCC（ 40 引腳）：電源電壓 VSS（ 20 引腳）：接地 RST（ 9引腳）：復位輸入。當輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機單片機的復位初始化操作?？撮T狗計時完成后， RST引腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。 ALE/錯誤 !未找到引用源。 （ 30 引腳）：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 Flash 編程時，此引腳（ 錯誤 !未找到引用源。 ）也用作編程輸入脈沖。 錯誤 !未找到引用源。 （ 29 引腳）：外部程序存儲器選通信號（ 錯誤 !未找到引用源。 ）是外部程序存儲器選通信號。當 AT89C51RC 從外部程序存儲器執(zhí)行外部 代碼時， 錯誤 !未找到引用源。 在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， 錯誤 !未找到引用源。 將不被激活。 錯誤 !未找到引用源。 /VPP（ 31 引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， 錯誤 !未找到引用源。 必須接 GND。注意加密方式 1時， 錯誤 !未找到引用源。 將內部鎖定位 RESET。為了執(zhí) 中北大學單片機原理及接口技術課程設計說明書 第 6 頁 共 35 頁 行內部程序指令， 錯誤 !未找到引用源。 應該接 VCC。在 Flash 編程期間， 錯誤 !未找到引用源。 也接收 12伏 VPP 電壓。 XTAL1（ 19 引腳）：振蕩器反相放大器和內部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2（ 18 引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。 圖 STC89C52RS LED 簡介 LED數(shù)碼管根據(jù) LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖 (a)是共陰和共陽極數(shù)碼管的內部電路圖，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 將多只 LED 的陰極連在一起即為共陰式，而 將多只 LED的陽極連在一起即為共陽式。以共陰式為例，如把陰極接地，在相應段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。當然， LED 的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。假如我們將 b和 c段接上正電源，其它端接地或懸空，那么 b和 c段發(fā)光，此時，數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字“ 1”。而將 a、 b、 d、 e和 g段都接上正電源，其它引腳懸空，此時數(shù)碼管將顯示“ 2”。其它數(shù)字的顯示原理與此類同。 LED 的 7 段數(shù)碼管利用單只 LED 組合排列成“ 8”字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點亮相應的點劃來顯示出 09的數(shù)字。在這次的設計中采用的均是