【正文】 1 漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 課題名稱： 基于 AT89C51 單片機(jī) 的 數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 專 業(yè)：電氣自動(dòng)化 班 級(jí)： 10級(jí)電氣（ 3）班 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師； 制作時(shí)間： 2022年 03月 21日 2 緒 論 一、課 題設(shè)計(jì)（論文）目的及意義 人類的生活包括：工作、學(xué)習(xí)、休息以及參與社會(huì)的多種實(shí)踐活動(dòng)，環(huán)環(huán)有條理，更加豐富多彩。應(yīng)該說(shuō)時(shí)鐘的計(jì)時(shí)功能與人類的各種行為和活動(dòng)有著密切的聯(lián)系，于是時(shí)鐘的作用便體現(xiàn)出來(lái)，生活中有許多人，因?yàn)橹活櫣ぷ鞫洉r(shí)間，從而耽誤了重要的安排或者計(jì)劃，造成不可挽回的損失，使之后悔莫及。我們要養(yǎng)成良好的時(shí)間觀念，就需要電子鐘時(shí)刻提醒我們。因此，電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮伲膽?yīng)用非常廣泛，應(yīng)用于家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。 現(xiàn) 在投入生產(chǎn)的大多是智能時(shí)鐘，它的功能很全面，但價(jià)格有點(diǎn)昂貴，大多數(shù)學(xué)生或者經(jīng)濟(jì)條件較差的人，想要擁有它，都有點(diǎn)困難。因此，在這里設(shè)計(jì)一個(gè)較簡(jiǎn)單的電子鐘，它能完成計(jì)時(shí)和校時(shí)的功能。這個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，投入生產(chǎn)的成本很低，因此，它的價(jià)格比較便宜，對(duì)于學(xué)生很實(shí)用。 二、課題設(shè)計(jì)（論文）提綱 時(shí)鐘電路的核心是 AT89C51 單片機(jī)，其內(nèi)部帶有 2KB的可反復(fù)擦寫的只讀 Flash 程序存儲(chǔ)器和 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），無(wú)須外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器。電腦時(shí)鐘沒(méi)有大量的運(yùn)算和暫存數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的 128B 片內(nèi) RAM已能 滿足要求，也不必外擴(kuò)片 RAM。系統(tǒng)配備 8位 LED數(shù)碼管顯示和 3個(gè)獨(dú)立式按鍵，用 P0口作為鍵盤接口電路， P1口和 P3口作為段碼和位碼輸出口，并在字段碼輸出口接 74LS245 芯片，用該芯片來(lái)驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼管顯示。利用 、 作為功能按鍵輸入口。 三、課題設(shè)計(jì)（論文）思路、方法及進(jìn)度安排 （ 1）顯示方案 方案一 :靜態(tài)顯示就是當(dāng) CPU將要顯示的字或字段碼送到輸出口，顯示器就可以顯示出所要顯示的字符，如果 CPU 不去改寫它，它將一直保持下去；靜態(tài)顯示硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢。 方案二 :動(dòng) 態(tài)顯示則是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器地各個(gè)位（掃描）。對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次；動(dòng)態(tài)顯示耗能較小，但編寫程序較復(fù)雜。動(dòng)態(tài)顯示硬件連接簡(jiǎn)單，信息刷新速度快。 由于本次設(shè)計(jì)是對(duì)時(shí)間進(jìn)行顯示，如采用靜態(tài)顯示，則所占用的 I/O口較多，電路較復(fù)雜 ,所以在此選擇的是方案二，采用動(dòng)態(tài)顯示。 （ 2）鍵盤方案 方案一 :獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤的各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵獨(dú)立地與一根數(shù)據(jù)輸入線（單片機(jī)并行接口或其他芯片的并行接口）連接。獨(dú)立式鍵盤配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每 3 個(gè)按鍵必須占用一根接口線，在按鍵數(shù)量不 多時(shí)，接口線占用多。所以，獨(dú)立式按鍵常用于按鍵數(shù)量不多的場(chǎng)合。 方案二 :矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤采用的是行列式結(jié)構(gòu) ,按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上 .(當(dāng)接口線數(shù)量為 8 時(shí) ,可以將 4根接口線定義為行線 ,另 4根接口線定義為列線 ,形成 4*4鍵盤 ,可以配置 16個(gè)按鍵。 ) 由于本設(shè)計(jì)只用了四個(gè)按鍵，不需要采用矩陣式鍵盤，所以選用第一種方案 ,采用獨(dú)立式鍵盤 。 （ 3）計(jì)時(shí)方案 采用軟件控制 : 利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，配合軟件定時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。該方案能夠使設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中容易實(shí)現(xiàn)，且節(jié)省硬件成本，因此本系統(tǒng) 將采用軟件方法實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)。 方法及進(jìn)度安排： 第一周到第二周：通過(guò)搜集資料，參考文獻(xiàn)，反復(fù)的硬件調(diào)試， 第三周到第四周：基本完成各模塊的性能要求。 第五周到第六周：在研究過(guò)程中系統(tǒng)的部分模塊屬電子系統(tǒng)中常用模塊的可以直接采用，但需要結(jié)合連接電路進(jìn)行適當(dāng)調(diào)試，以達(dá)到最佳效果。 目 錄 摘 要 ............................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 第 1章 引言 ..................................................................... 4 電子鐘的發(fā)展史 ................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 設(shè)計(jì)的目的與意義 .......................................................... 6 設(shè)計(jì)的 基本思路與主要內(nèi)容 .................................................. 6 第 2章 時(shí)鐘系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) .......................................................... 10 .................................................................. 10 整體方案 ..................................................................... 11 第 3章 硬件設(shè)計(jì)與分析 .............................................................. 12 硬件設(shè)計(jì)原理 ................................................................. 12 ................................................................ 12 AT89C51單片機(jī)介紹 ........................................................ 12 ........................................................ 12 .................................................................. 13 鍵盤及其接口 ............................................................. 15 系統(tǒng)原理圖 ................................................................... 16 第四章 軟件設(shè)計(jì) ................................................................ 16 主程序的設(shè)計(jì) ............................................................. 16 鍵輸入程序 ............................................................... 16 顯示程序 ..................................................................... 20 延時(shí)程序 ..................................................................... 21 中斷程序 ..................................................................... 24 第 5章 調(diào)試與運(yùn)行 .................................................................. 25 電路仿真 ..................................................................... 25 調(diào)試和運(yùn)行 ................................................................... 26 第 6章 結(jié) 論 ................................................................ 25 致 謝 ......................................................................... 26 參考文獻(xiàn) ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄一 系統(tǒng)原理 圖 ........................................................................................................................................ 30 附錄二 元件清單 .................................................................. 31 附錄三 程序清單 .................................................................. 32 摘 要 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它是把微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件 :中央處理器 CPU、隨機(jī)存 5 取存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、 I/O接口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及串行通信接口等待集成在一塊芯片上，構(gòu) 成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)，故又把它稱為單片微型計(jì)算機(jī)。 當(dāng)今信息科技高速發(fā)展，使用方便、低成本電子設(shè)備已逐步成為我們?nèi)粘Ｉ钪须娮赢a(chǎn)品的主力軍。用軟件代替硬件的電子設(shè)備能大大地節(jié)省成本，且有利于資源的節(jié)約，因此，以軟代硬的設(shè)計(jì)必將成為我們現(xiàn)代設(shè)計(jì)的主流。 本設(shè)計(jì)是利用 MCS51 系列單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器進(jìn)行中數(shù)年定時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。該方案節(jié)省硬件成本，且能夠使設(shè)計(jì)者在定時(shí) /計(jì)數(shù)器的使用、中數(shù)年及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉和提高，因此本系統(tǒng)將采用軟件方法實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)。 關(guān)鍵詞 : 單片機(jī) 數(shù) 碼管 程序設(shè)計(jì) 6 第 1章 引 言 電子時(shí)鐘的發(fā)展史 電子鐘有著很長(zhǎng)的歷史，從 民國(guó) 19 年的電鐘，研制始於 60年代中期的國(guó)內(nèi)電晶體、半導(dǎo)體管鐘，到研制始於 70年代末的石英電子鐘，再到今天我們所用的智能電子鐘。以前的電子鐘存在著很多缺點(diǎn)，其外觀體積龐大，在功能上有死擺、走時(shí)時(shí)間不長(zhǎng)、走時(shí)精確度不高等缺點(diǎn)。如今無(wú)論是外觀，還是在功能上，電子鐘都有了很大的改進(jìn)。 雖然世界絕大多數(shù)鐘表都是中國(guó)制造，但鐘表對(duì)于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)只是個(gè)小行業(yè)， 2022年總盤子不過(guò)才 100多億，但不是沒(méi)有前景。近年來(lái)，市場(chǎng)在 急劇膨脹。根據(jù)國(guó)外的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，發(fā)達(dá)國(guó)家人均一生擁有手表 23塊，發(fā)展中國(guó)家 12塊，而目前中國(guó)的城鎮(zhèn)人口人均擁有量不多于 6塊，空間很大。比如彩電一般是一個(gè)家庭一臺(tái)，手表則是每人一塊，但從銷售量來(lái)看，光TCL一家公司兩個(gè)月的彩電銷量可以接近 300萬(wàn)臺(tái)，而我們手表每年總共才賣 200多萬(wàn)只。所以絕對(duì)不是市場(chǎng)潛力不夠的問(wèn)題，而是我們應(yīng)該如何去做的問(wèn)題。 設(shè)計(jì)的目的與意義 人類的生活包括：工作、學(xué)習(xí)、休息以及參與社會(huì)的多種實(shí)踐活動(dòng)，環(huán)環(huán)有條理，更加豐富多彩。應(yīng)該說(shuō)時(shí)鐘的計(jì)時(shí)功能與人類的各種行為和活動(dòng)有著密切的 聯(lián)系，于是時(shí)鐘的作用便體現(xiàn)出來(lái)，生活中有許多人，因?yàn)橹活櫣ぷ鞫洉r(shí)間，從而耽誤了重要的安排或者計(jì)劃，造成不可挽回的損失，使之后悔莫及。我們要養(yǎng)成良好的時(shí)間觀念，就需要電子鐘時(shí)刻提醒我們。因此，電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮伲膽?yīng)用非常廣泛，應(yīng)用于家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。 現(xiàn)在投入生產(chǎn)的大多是智能時(shí)鐘，它的功能很全面，但價(jià)格有點(diǎn)昂貴，大多數(shù)學(xué)生或者經(jīng)濟(jì)條件較差的人，想要擁有它，都有點(diǎn)困難。因此，在這里設(shè)計(jì)一個(gè)較簡(jiǎn)單的電子鐘，它能完成計(jì)時(shí) 和校時(shí)的功能。這個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，投入生產(chǎn)的成本很低，因此，它的價(jià)格比較便宜，對(duì)于學(xué)生很實(shí)用。 設(shè)計(jì)的基本思路與主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè)電子產(chǎn)品，首先了解它能實(shí)現(xiàn)的功能，時(shí)鐘系統(tǒng)最基本的功能就是實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)，在這里設(shè)計(jì)的數(shù)字電子時(shí)鐘，它能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)和校時(shí)的功能，給電子鐘加上電自動(dòng)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行復(fù)位