【正文】 《愛上單片機》課程論文 《基于 51單片機的電子時鐘的設(shè)計》 姓名：喬凱強 學號： 5011213420 班級：計算機科學與技術(shù) 174 班喬凱強 學院：信息工程學院 1 目錄 一、技術(shù)背景 ..................................................... 2 二、設(shè)計意義 ..................................................... 2 三、設(shè)計目標 ..................................................... 3 四、硬件電路設(shè)計 .............................................. 3 五、軟件設(shè)計 ..................................................... 6 六、結(jié)論 ........................................................... 16 2 一、 技術(shù)背景 單片機自 20 世紀 70 年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣 、 發(fā)展很快。單片機體積小 、 重量輕 、抗干擾能力強 、 環(huán)境要求不高 、 價格低廉 、 可靠性高 、 靈活性好 、 開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點，在我國，單片機已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制 、 自動檢測 、 智能儀器儀表 、 家用電器 、 電力電子 、 機電一體化設(shè)備等各個方面，而 51 單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。 二、 設(shè)計意義 時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。怎樣讓時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)計出新型時鐘。現(xiàn)今，高精度的計時工具大多數(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時時，譯碼代替機械式傳動，用 LED 顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表3 具有時、分、秒顯示時間的功能，還 可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。 三、 設(shè)計目標 功能：電子時鐘能夠顯示時、分、秒、顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，而且其片選的靈活性強。并且是以單片機為核心來設(shè)計的。在單片機內(nèi)部存儲器設(shè)三個字節(jié)分別存放時鐘的時、分、秒信息。利用定時器和相關(guān)軟件結(jié)合實現(xiàn) 1秒定時中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲器內(nèi)相應(yīng)的秒值加 1，若秒值達到 60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加 1。若分值達到 60，則清零分字節(jié)，并將時字節(jié)值加 1。若時值達到 24，則將時字節(jié)清零。 四、 硬件電路設(shè)計 通過對多種單片機性能的分析，最終認為 89C51 是最理想的電子時鐘開發(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 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。4 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， 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)可編程閃爍存儲器和 1000寫 /擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為 10年等特點，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 LED 顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個 LED 顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個 LED 顯示段的陰極接在一起，即為公共商。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負極，又稱為負極。通常的數(shù)碼管又分為 8 段，即 8個 LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計的，分別為 A、 B、 C、 D、 E、 F、G、 DP，其中 DP 是小數(shù)點位段。而多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會連接在一起。即，所有的 A 段都會連在一起，其 它的段也是如此，這是實際最常用的用法。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。動態(tài)顯示的原理是，各個數(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)碼管的陽極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數(shù)碼管公共端加有效信號，在此同時給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號，當全段掃描速度大于視覺暫留速度時，顯示就會清晰顯示出來。 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 5 總體硬件原理圖如下圖所示 89C51因為其含一個可擦除的 ROM，以及其存儲數(shù)據(jù)的時間長度可達10 年之久所以選其作為該設(shè)計的核心控制部件。 鍵盤電路設(shè)計 該設(shè)計只用了一個鍵盤，但實現(xiàn)的功能卻是比較完善，減少了硬件資源的損耗，該鍵盤可以實現(xiàn)小時和分鐘的調(diào)節(jié)以及控制是否進入省電模式。當按鍵按下又松開，可以實現(xiàn)屏蔽數(shù)碼管顯示的功能，達到省電的目的；直接按下不松開，則可以通過按鍵實現(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，則可實現(xiàn)小時的調(diào)節(jié)，同樣每按一次小時加一。達到時間調(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