【正文】 1基于單片機(jī)的電子時(shí)鐘研究畢業(yè)論文緒言近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控檢測(cè)技術(shù)日新月異。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，利用軟件和硬件相結(jié)合，以完善整個(gè)系統(tǒng)。 首先在緒論中介紹了本課題的課題背景、研究意義,完成的功能及設(shè)計(jì)方法。本系統(tǒng)中單片機(jī)的編程用匯編語(yǔ)言。指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空間。使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作。正文中首先簡(jiǎn)單描述系統(tǒng)硬件工作原理，且附以系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖，并介紹了單片機(jī)微處理器的基本原理，論述了本次設(shè)計(jì)所應(yīng)用的各硬件接口技術(shù)和各個(gè)接口模塊的功能及工作過(guò)程, 并具體描述了 89S574LS16 LED 數(shù)碼管的外接電路接口的軟、硬件調(diào)試。其次闡述了程序的流程和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本文撰寫的主導(dǎo)思想是軟、硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行各功能模塊的編寫。 單片微機(jī)又稱微控制器（MCU Micro Ctroller Unit） ，在全世界的年產(chǎn)量已近 100 億片，在中國(guó)大陸，年用量約為 6 億片，而且還在不斷增長(zhǎng)，簡(jiǎn)單的如玩具，家用電器，復(fù)雜的如儀器儀表，工業(yè)控制，軍用設(shè)備等等。幾乎每一個(gè)領(lǐng)域都可以看到單片機(jī)的應(yīng)用。單片微機(jī)的應(yīng)用帶來(lái)了“智能化” ，“傻瓜化” ，使控制更靈活，設(shè)備更精確，并符合“綠色”電子的要求。Intel 公司的 MCS——51 單片機(jī)在我國(guó)流行了 20 多年，至今仍在發(fā)展。特別是 MCS——51 實(shí)施技術(shù)開放以后，由于Philips，IISS，Atmel，WINBIND，ADI，DALLAS，Siemens 等知名公司的介入，在 MCS——51 基礎(chǔ)上形成了新一代的 80C51 系列單片機(jī)，這使 80C51 的應(yīng)用領(lǐng)域更寬廣。另外在 80C51 單片機(jī)中采用了Flash ROM，基于 Flash ROM 的 ISP（in system programmable）技術(shù)，軟件上已有 C 編譯器和實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)等，使得單片機(jī)在目標(biāo)板上可以在線實(shí)時(shí)仿真，從而提高了工作效率，縮短了開發(fā)周期，適應(yīng)了商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)和工程實(shí)踐的重要結(jié)合點(diǎn)，要求學(xué)生在設(shè)計(jì)中明確什么是正確的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)2方法。學(xué)生在崗位之前必須通過(guò)工程知識(shí)和專業(yè)技能的嚴(yán)格訓(xùn)練，完成向工程技術(shù)人員的過(guò)渡，使自己走上工作崗位后有能力綜合利用學(xué)過(guò)的理論知識(shí)和專業(yè)技能解決工程實(shí)際問(wèn)題。 畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生初步掌握工程設(shè)計(jì)的程序和方法，綜合進(jìn)行工程知識(shí)和工程技能的訓(xùn)練。學(xué)生必須全面的掌握本專業(yè)的基本理論知識(shí)和專業(yè)技能，有較強(qiáng)的分析，解決問(wèn)題的能力和較高的綜合素質(zhì)。學(xué)校和教師在堅(jiān)持以教學(xué)為主的同時(shí)應(yīng)側(cè)重于學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。作為工科畢業(yè)生，應(yīng)根據(jù)在教師指導(dǎo)選定的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，經(jīng)過(guò)綜合實(shí)習(xí)或頂崗實(shí)習(xí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際獨(dú)立完成一項(xiàng)電類專業(yè)的模擬工程設(shè)計(jì)或工程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中以實(shí)踐為主，注重綜合能力的發(fā)掘和培養(yǎng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)一定要注重培養(yǎng)學(xué)生多角度觀察問(wèn)題和抓住工程技術(shù)關(guān)鍵的能力。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意發(fā)現(xiàn)有爭(zhēng)議、有疑問(wèn)、有難度的技術(shù)敏感點(diǎn)，尋找交叉學(xué)科的結(jié)合部，抓住實(shí)習(xí)中碰到的偶然現(xiàn)象和事件，利用新信息、新技術(shù)、新知識(shí)進(jìn)行別人尚未涉足或剛剛開始涉足的工程技術(shù)領(lǐng)域的探索和開發(fā)。通過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)工程技術(shù)課題，使自己能較快地對(duì)國(guó)外引進(jìn)設(shè)備中的新技術(shù)、新裝置進(jìn)行消化吸收。能用目前較先進(jìn)的裝置和技術(shù)對(duì)現(xiàn)有電氣控制系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，充分提高運(yùn)用新科技、新信息、新技術(shù)成果和裝置的能力。同時(shí)應(yīng)該注意，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜、細(xì)致的勞動(dòng)，任何設(shè)計(jì)都不可能脫離前人的經(jīng)驗(yàn)和積累的資料憑空想象出來(lái)。合理地掌握和使用已有的技術(shù)和設(shè)計(jì)方法，可以避免重復(fù)勞動(dòng)。任何不同的課題都有其特定的設(shè)計(jì)要求和具體技術(shù)指標(biāo)，學(xué)生必須正確處理資料和創(chuàng)新的關(guān)系，使用資料和創(chuàng)新的能力都有提高。 我是在上學(xué)期學(xué)單片機(jī)這本書的，掌握了單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳分配、功能存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、地址空間、80C51的工作方式、指令系統(tǒng)、中斷、串口通信、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展及接口技術(shù)。通過(guò)設(shè)計(jì)本同步串行通信板，進(jìn)一步加深了對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)，鍛煉了自己的動(dòng)手能力。特別是對(duì)接口設(shè)計(jì)和串行同步通信的方法有了更深的了解。另外通過(guò)查資料，掌握了74LS16AT89C57805等芯片的功能及各個(gè)引腳的作用。 課題設(shè)計(jì)采用的方法在設(shè)計(jì)階段，經(jīng)分析決定采用 51 單片機(jī)、74LS164 芯片，總線采用 ISA 方式，51 單片機(jī)程序采用匯編語(yǔ)言編寫。課題的設(shè)計(jì)采用先粗略設(shè)計(jì)后精確設(shè)計(jì)，先紙上設(shè)計(jì)后用軟件設(shè)計(jì)的方法。軟硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合，先硬件設(shè)計(jì)后軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)硬件的設(shè)計(jì)而后設(shè)定軟件設(shè)計(jì)中的端口地址。利用 Protel 99 SE 畫出整3體電路圖（關(guān)于 Protel 99 SE 的信息會(huì)在第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中會(huì)有介紹） 。然后用 Keil C 中寫出89S51 的通信程序。最后進(jìn)行調(diào)試。 即：硬件電路調(diào)試——〉軟件測(cè)試——〉綜合測(cè)試。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī) 8051簡(jiǎn)介單片機(jī)是把 CPU、內(nèi)存及 I/O 壓縮在同一塊芯片上，再外加一些電子元件便可以構(gòu)成一套簡(jiǎn)易的控制系統(tǒng)。如此一來(lái)可以降低硬件成本，由于單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的限制，在面積有限的芯片上無(wú)法設(shè)計(jì)出太大的內(nèi)存空間，因此單片機(jī)上 ROM 及 RAM 的容量都比較小，不過(guò)卻也加入了位輸入輸出控制，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器及外部中斷的控制功能，有些單片機(jī)還有串行傳輸?shù)慕涌?，甚至還提供有 A/D(模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換)及 D/A(數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換)的接口，可謂麻雀雖小五臟俱全。MCS 是 Intel 的注冊(cè)商標(biāo)，80C51 較 8051 采用的 CMOS 設(shè)計(jì)，使其功耗更小。 8051特性8051 單片機(jī)是 INTEL 公司在 8048 的基礎(chǔ)上，對(duì)其功能加以改進(jìn)所開發(fā)出來(lái)的 8 位單片機(jī)，圖 1—1 是 8051 單片機(jī)內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)圖。圖 118051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)48051 主要功能如下：（1）為一般控制應(yīng)用的 8 位單片機(jī)；（2）芯片內(nèi)部有時(shí)鐘振蕩器(傳統(tǒng)最高工作頻率可達(dá) 12MHz)；（3）內(nèi)部只讀存儲(chǔ)器(ROM)為 4K 字節(jié)；（4）內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)為 128 字節(jié)；（5）外部只讀存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至 64K 字節(jié)；（6）外部隨機(jī)存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至 64K 字節(jié)；（7）32 條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨(dú)做 I／O 的控制；（8）5 個(gè)中斷向量源；（9）2 組獨(dú)立的 16 位定時(shí)器；（10）1 個(gè)全雙工串行通信端口；（11）8751 及 8752 單片機(jī)具有數(shù)據(jù)保密的功能；（12）單片機(jī)提供邏輯運(yùn)算指令。 8051的引腳在本設(shè)計(jì)中用到的引腳有：ALE／PROG 是英文“Address Latch Enable”的縮寫，表示地址鎖存允許信號(hào)。805l 可以利用這個(gè)引腳來(lái)觸發(fā)外部的 8 位鎖存(如 74LS373)，將端口 O 的地址總線(AO—A7)鎖存進(jìn)入鎖存器中，因?yàn)閳D 2—1 89S51引腳圖58051 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1／6，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他外圍芯片的時(shí)鐘輸入。此外在燒錄 875l 程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成特殊功能特殊功能的引腳來(lái)使用。：/WR，外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。：/RD，外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。端口 P0 是一個(gè) 8 位寬的漏極開路(open Drain)雙向輸入輸出端口，共有 8 位， 表示 P0 口的位 0， 表示位 1，依此類推。其他三個(gè) I／O 端口(Pl、PP3)則不具有此電路結(jié)構(gòu)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0 在當(dāng)做 I/O 用時(shí)可以推動(dòng) 8 個(gè) LS 的 TTL 負(fù)載。如果當(dāng) EA 引腳為低電位時(shí)(即取用外部程序代碼或隨機(jī)存儲(chǔ)器)，P0 就以多工方式提供地址總線(A0—A7)及數(shù)據(jù)總線(D0—D7)。必須外加一鎖存器將端口 P0 送出的地址鎖存為 A0—A7，再配合端口 P2 所送出的 A8—A15 合成一完整的 16 位地址總線．而尋址到 64K 的外部?jī)?nèi)存空間。Vcc——運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)接電源正端。Vss——接地。XTAL1——輸入到單片機(jī)內(nèi)部振蕩器的反向放大器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì) CHMOS 單片機(jī)，此引腳作驅(qū)動(dòng)端。XTAL2——反向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，XTAL2 接收振蕩器信號(hào)，對(duì) CHMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。RESET——復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。在振蕩器工作時(shí)，在 RST 上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。 ATMEL系列單片機(jī)在本設(shè)計(jì)中使用的是 ATMEL 公司的 89S51 單片機(jī)。ATMEL 89C51 系列單片機(jī)的特點(diǎn)有：1．89C51 工作頻率可達(dá) 20MHz。2. 89C51 具有 4K 字節(jié)可電氣燒錄及擦除的程序空間，可以快速擦除程序并燒錄新的程序，方便實(shí)驗(yàn)。3. 89C52 具有 8K 字節(jié)可電氣燒錄及擦除的程序 ROM。4．89C51 具有 20K 字節(jié)可電氣燒錄及擦除的程序 ROM。5．89C1051(1K)、89C2051(2K)為 20 引腳包裝，沒(méi)有 I/O 端口 P0 及 P2。適合做更小型的電路設(shè)計(jì)。6 LED 數(shù)碼管的相關(guān)介紹 LED 顯示器的工作原理發(fā)光二極管一般為砷化鎵半導(dǎo)體二極管， 在發(fā)光二極管兩端加上正向電壓，則發(fā)光二極管發(fā)光。 而數(shù)碼管 LED 是由若干發(fā)光二極管組合而成的，一般的“8”字型 LED 由“a,b,c,d,e,f,g,dp”8 個(gè)發(fā)交二極管組成，如下圖所示，每個(gè)發(fā)光二極管稱為一個(gè)字段。 七段 LED 有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)形式。 顯示電路一般分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)下顯示兩類。（1） 共陽(yáng)極接法 把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極。便用時(shí)公共陽(yáng)極。使用時(shí)公共陽(yáng)極接 Vcc，當(dāng)某陰極端為低電平時(shí)，該段發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光。（2） 共陰極接法 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時(shí)公共陰極接 GND，當(dāng)某陽(yáng)極端為高電平時(shí)， 該段發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光。 七段 LED 包含七段發(fā)光二極管和小數(shù)位發(fā)光二極管，共需位 I/O 口線控制，其代碼為一個(gè)字節(jié)。七段 LED 字型碼見下表 7七段ＬＥＤ字型碼顯示字符共陰極字型碼共陽(yáng)極字型碼0 3FH C0H1 06H F9H2 5BH F10H3 4FH F11H4 66H F12H5 6DH F13H6 7DH F14H7 07H F15H8 7FH F16H9 6FH F17HA 77H F18HB 7CH F19HC 39H F20HD 5EH F21HW 79H F22HF 71H F23HP 73H F24HU 3EH F25HR 31H F26Hy 6EH F27HH 76H F28HL 38H F29H滅 00H F30H LED 顯示電路由 N 個(gè) LED 顯示塊可構(gòu)成 N 位 LED 顯示器。N 位 LED 顯示器需要 N 根位選線和 8 X N 根段選線。根據(jù)顯示電路不同，位選線和段選線的聯(lián)接方式不同，實(shí)際所需的位選線和段選線的根數(shù)也不一樣。顯示電路主要有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。（1） 靜態(tài)顯示電路LED 顯示器工作在靜態(tài)顯示時(shí)，其公共陽(yáng)極（或陰極）接電源（或地） ，一直處于顯示有效狀態(tài)，所以每一位的顯示內(nèi)容必須由鎖存器加以鎖存，顯示各位相互獨(dú)立。靜態(tài)顯示時(shí)，LED 的亮度高，控制容易，但功耗大，所需口線多。若顯示位數(shù)增多，則靜態(tài)