基于51單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)(已修改)
2025-10-18 10:52 本頁(yè)面
【正文】 《愛(ài)上單片機(jī)》課程論文 《基于 51單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)》 姓名：?jiǎn)虅P強(qiáng) 學(xué)號(hào)： 5011213420 班級(jí)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 174 班喬凱強(qiáng) 學(xué)院：信息工程學(xué)院 1 目錄 一、技術(shù)背景 ..................................................... 2 二、設(shè)計(jì)意義 ..................................................... 2 三、設(shè)計(jì)目標(biāo) ..................................................... 3 四、硬件電路設(shè)計(jì) .............................................. 3 五、軟件設(shè)計(jì) ..................................................... 6 六、結(jié)論 ........................................................... 16 2 一、 技術(shù)背景 單片機(jī)自 20 世紀(jì) 70 年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣 、 發(fā)展很快。單片機(jī)體積小 、 重量輕 、抗干擾能力強(qiáng) 、 環(huán)境要求不高 、 價(jià)格低廉 、 可靠性高 、 靈活性好 、 開(kāi)發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)，單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制 、 自動(dòng)檢測(cè) 、 智能儀器儀表 、 家用電器 、 電力電子 、 機(jī)電一體化設(shè)備等各個(gè)方面，而 51 單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。 二、 設(shè)計(jì)意義 時(shí)鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)時(shí)間計(jì)量的精度要求越來(lái)越高，應(yīng)用越來(lái)越廣。怎樣讓時(shí)鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友煥發(fā)青春呢？這就要求人們不斷設(shè)計(jì)出新型時(shí)鐘?，F(xiàn)今，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用 LED 顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表3 具有時(shí)、分、秒顯示時(shí)間的功能，還 可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好。 三、 設(shè)計(jì)目標(biāo) 功能：電子時(shí)鐘能夠顯示時(shí)、分、秒、顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，而且其片選的靈活性強(qiáng)。并且是以單片機(jī)為核心來(lái)設(shè)計(jì)的。在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)三個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的時(shí)、分、秒信息。利用定時(shí)器和相關(guān)軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn) 1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒值加 1，若秒值達(dá)到 60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加 1。若分值達(dá)到 60，則清零分字節(jié)，并將時(shí)字節(jié)值加 1。若時(shí)值達(dá)到 24，則將時(shí)字節(jié)清零。 四、 硬件電路設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)多種單片機(jī)性能的分析，最終認(rèn)為 89C51 是最理想的電子時(shí)鐘開(kāi)發(fā)芯片。 89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。4 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的89C51 是一種高效微控制器，而且它與 MCS51 兼容，且具有 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器和 1000寫(xiě) /擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為 10年等特點(diǎn)，是最好的選擇。 數(shù)碼管顯示工作原理 數(shù)碼管是一 種把多個(gè) LED 顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型，一種是共陽(yáng)型，一種是共陰型。共陽(yáng)型就是把多個(gè) LED 顯示段的陽(yáng)極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個(gè) LED 顯示段的陰極接在一起，即為公共商。陽(yáng)極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負(fù)極，又稱為負(fù)極。通常的數(shù)碼管又分為 8 段，即 8個(gè) LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計(jì)的，分別為 A、 B、 C、 D、 E、 F、G、 DP，其中 DP 是小數(shù)點(diǎn)位段。而多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會(huì)連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會(huì)連接在一起。即，所有的 A 段都會(huì)連在一起，其 它的段也是如此，這是實(shí)際最常用的用法。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的 8 段輸入及其公共端電平一直有效。動(dòng)態(tài)顯示的原理是，各個(gè)數(shù)碼管的相同段連接在一起，共同占用 8 位段引管線；每位數(shù)碼管的陽(yáng)極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺(jué)暫留性，依次給出各個(gè)數(shù)碼管公共端加有效信號(hào)，在此同時(shí)給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)全段掃描速度大于視覺(jué)暫留速度時(shí)，顯示就會(huì)清晰顯示出來(lái)。 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 5 總體硬件原理圖如下圖所示 89C51因?yàn)槠浜粋€(gè)可擦除的 ROM，以及其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度可達(dá)10 年之久所以選其作為該設(shè)計(jì)的核心控制部件。 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)只用了一個(gè)鍵盤(pán)，但實(shí)現(xiàn)的功能卻是比較完善，減少了硬件資源的損耗，該鍵盤(pán)可以實(shí)現(xiàn)小時(shí)和分鐘的調(diào)節(jié)以及控制是否進(jìn)入省電模式。當(dāng)按鍵按下又松開(kāi)，可以實(shí)現(xiàn)屏蔽數(shù)碼管顯示的功能，達(dá)到省電的目的；直接按下不松開(kāi)，則可以通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)分鐘的累加，每按一次分鐘加一；而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實(shí)現(xiàn)小時(shí)的調(diào)節(jié)，同樣每按一次小時(shí)加一。達(dá)到時(shí)間調(diào)節(jié)的目的。選擇的多功能按鍵如下圖所示。 X T A L218X T A L119A LE30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0
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