【正文】 能夠 仿真 51 系列、 PIC、 ARM、 AVR 等 廣泛運(yùn)用的 單片機(jī)。在編譯方面， Protues 表現(xiàn)也相當(dāng)出眾， 支持 了MPLAB、 IAR 和 KeIL 等多種 的 編譯 [11] [12]。它不僅 擁 有 常見的同類的 EDA 工具軟件 一樣 的仿真功能，還 可以 仿真單片機(jī) 以 及 一些 外圍器件。 程序設(shè)計(jì) 本章通過對實(shí)現(xiàn)時分秒功能的具體的程序設(shè)計(jì)，保證順利完成準(zhǔn)確的時分秒顯示，及調(diào)時功能。當(dāng)檢測到 ~ 所對應(yīng)的鍵沒有按下，即對應(yīng)的端口是低電平時，系統(tǒng)則會進(jìn)行正常情況下的時鐘顯示。我們設(shè)計(jì)出如下的綜合電路，如圖 所示： R S T1( R X D ) P 3 .02( T X D ) P 3 .13X T A L 24X T A L 15( I N T 0) P 3 .26( I N T 1) P 3 .37( T 0 ) P 3. 48( T 1 ) P 3. 59G N D10P 3 .711P 1 .0 ( A I N 0)12P 1 .1 ( A I N 1)13P 1 .214P 1 .315P 1 .416P 1 .517P 1 .618P 1 .719V c c20U1 A T 89 C 2 05 1Y112 M H zC230C330G N DL1L2L3L4L5L6R1 10 KG N DC1 10 uF+ 5 Vabfcgded1dp2e3c4b6a7f8g9dpabfcgdedpC15C210L E D 1abfcgded1dp2e3c4b6a7f8g9dpabfcgdedpC15C210L E D 2abfcgded1dp2e3c4b6a7f8g9dpabfcgdedpC15C210L E D 3Q190 12Q290 12Q390 12Q490 12Q590 12Q790 12Q690 12R 1 01KR 1 11KR 1 21KR 1 31KR 1 41KR 1 51KL1L2 L3L4 L5L6+ 5 V + 5 V + 5 V + 5 V + 5 V + 5 Vdecbafg d e c b a f g d e c b a f g d e c b a f gD1L E DD2L E DD3L E DD4L E D+ 5 V + 5 VR 1 72KR 1 82KR2 1KR 1 65. 1 KU3B E L L12J1P O W E R1 2J2IN12J3O U TG N D+ 5 VG N DV i n1GND2V o ut3U2 78 L 05C410 4C510 4G N DC610 0u F+ 5 VS1 S2 S3L1 L2 L4G N D+ 5 V小時 分鐘 秒鐘R 3 ~ R 9 2 20 圖 電子鐘電路原理圖 北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 本章小結(jié) 本章介紹的是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)，單片機(jī)的相關(guān) I/O 口輸入輸出，以及如何實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能，還介紹了單片機(jī)的時鐘電路和復(fù)位電路等。 北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 電源電路設(shè)計(jì) 電源電路包括橋式整流器、變壓器、穩(wěn)壓器和電容。當(dāng)發(fā)光二極管被導(dǎo)通時，就發(fā)出光亮。通過總線連接數(shù)碼管的數(shù)字輸入端，借助單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)位控制，還有循環(huán)掃描控制，根據(jù)人眼的視覺暫留原理，達(dá)到給人視覺數(shù)位數(shù)碼管是同時顯示的效果。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部時鐘方式。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選用了獨(dú)立式按鍵，用 I/O 口線直接構(gòu)成了單個按鍵電路，每一個按鍵分別占用了一條 I/O 口線，每一個按鍵的工作情況互不北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 影響。按鍵如果閉合那么在相應(yīng)的 I/O 端口就會形成一個對應(yīng)的負(fù)脈沖。只有RST 引腳的高電平信號維持足夠長的時間，才能保證系統(tǒng)安全可靠的復(fù)位 [5]。經(jīng)過一個斯密特觸發(fā)器可以把復(fù)位電路和復(fù)位引腳 RST 相連，其中這個斯密特觸發(fā)器能夠抑制噪聲。 計(jì)數(shù)器 的 功能： 當(dāng)點(diǎn)擊 五次 S1，顯示狀態(tài) 轉(zhuǎn)變成 00： 00： 00，冒號 顯示 長滅狀態(tài) ， 點(diǎn)擊 S2 則計(jì)數(shù)器 累 加 1， 點(diǎn)擊 S3則計(jì)數(shù)器 進(jìn)行 清零。 倒計(jì)時 的 功能： 點(diǎn)按 三 下 S1，顯示狀態(tài) 轉(zhuǎn)變成 0，冒號 變成了 長滅 狀態(tài) 。 鬧鐘 的 功能： 點(diǎn)擊 二 下 S1，顯示狀態(tài) 轉(zhuǎn)變成 22： 10： 00，冒號 顯示 長亮 狀態(tài) 。分時按順序的控制每個數(shù)碼管的 COM 端，那么數(shù)碼管就會按控制結(jié)果按順序的顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。數(shù)碼管的段碼每一個都經(jīng)由一個單片機(jī)的 I/O 端口來做驅(qū)動，或者利用如 BCD 碼通過二 十進(jìn)制譯碼器來譯碼達(dá)到驅(qū)動的為靜態(tài)驅(qū)動。 abcdefgd p 高 電 平 驅(qū) 動 fabcdegdp 低電平驅(qū)動+5V 圖 數(shù)碼管 圖 共陰極數(shù)碼管 圖 共陽極數(shù)碼管 各段碼位的對應(yīng)關(guān)系，如表 31 所示： 表 碼位對應(yīng)關(guān)系 段碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示段 Dp g f e d c b a LED 顯示斷碼如表 所示： 表 LED顯示段碼 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 字型 共陽極斷碼 共陰極段碼 0 C0 H 3F H 9 90 H 6F H 1 F9 H 06 H A 88 H 77 H 2 A4 H 5B H B 83 H 7C H 3 B0 H 4F H C C6 H 39 H 4 99 H 66 H D A1 H 5E H 5 92H 6D H E 86 H 79 H 北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 6 82 H 7D H F 84 H 71 H 7 F8 H 07 H 空白 FF H 00 H 8 80 H 7F H P 8C H 73 H 根據(jù)我們所采用的 AT89C2051 單片機(jī)的特點(diǎn)，我們選用了共陽極數(shù)碼管。當(dāng) PN結(jié)加了反向電壓時，只有少數(shù)的載流子，數(shù)量太小難以注入，所以不會發(fā)光。 數(shù)據(jù)指針寄存器： 具有 16位的寄存器， 同時可以當(dāng)作 兩個 8 位 的 寄存器 DPH和 DPL 。 程序計(jì)數(shù)器： 其中 存放 了 CPU 執(zhí)行下一條指令的地址。 ：未定義。有借位或進(jìn)位 兩種 ，則 Cy＝ 0,否則 Cy＝ 1；在 做 布爾運(yùn)算時，Cy充當(dāng) 布爾處理器 [22]。 做 乘法 運(yùn)算 時，乘數(shù) 和運(yùn)算結(jié)果中積的高字節(jié) 存都放在 B 上 ； 做 除法 運(yùn)算 時，除數(shù) 和 余數(shù) 也都需要存放在 B 上 。 另外 P3 口作輸入口時， 由于 內(nèi)部 具有上拉電阻， 這時 被外部信號拉低的 那些 引腳會輸出一個電流（ Iil）。 圖 AT98C2051外部引腳圖 P3口： 8 位雙向 的 I/O 端口 中 ～ 和 ，這 7個 I/O端口 都帶有內(nèi)部上拉電阻。 和 還 各自具有能 作為片內(nèi)精密模擬比較器的反相輸入 (AIN1)和 同相輸入 (AIN0)的作用 [15]。 通過了解單片機(jī)的發(fā)展與發(fā)展方向，主要運(yùn)用做到為課程設(shè)計(jì)選擇合適的單片機(jī)，為課程設(shè)計(jì)中排解問題奠定基礎(chǔ)。 51系列單片機(jī)的精益求精，使其有了更加廣泛的發(fā)展與運(yùn)用；也恰恰因?yàn)槠鋸V泛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，推動了 51 系列單片機(jī)的功能的不斷完善，相輔相成，向著更加光明的方向發(fā)展著。 803 8051 和 8751 等通用產(chǎn)品是 MCS51 系列單片機(jī)的主要組成，其主要的功能具體有： 8位 CPU、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 、程序存儲器 (ROM) 111 條指令（大部分為單字節(jié)指令）、 32 條 I/O 口線 可編程定時 /計(jì)數(shù)器、專用寄存器 全雙工串行通信口 邏輯操作的位尋址功能、外部程序的存儲器尋址、外部數(shù)據(jù)的存儲器尋址 單一 +5V 電源供電 由于 51MCU擁有性能比較優(yōu)越的專用寄存器、統(tǒng)一管理和典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對于擁有控制方式多樣的指令系統(tǒng)以及眾多邏輯位控制功能，被稱作一代“名機(jī)”，巨大的效益等等都為以后的其它單片機(jī)的發(fā)展奠定了不可磨滅的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 不用借助 傳統(tǒng)的開發(fā)裝置， 憑借 單片機(jī) 和 計(jì)算機(jī)高性能 特點(diǎn) ， 就可以 實(shí)現(xiàn) 需要 的在線仿真。 (3)綜合品質(zhì) 高 在體系結(jié)構(gòu) (精簡指令微處理器 )、支持 ISP、 IAP 等高級語言 的 開發(fā)環(huán)境、電磁兼容性能、功耗管理等諸方面 都 得到了 明顯的 提高。 另外在 開本的日立公司 、 NEC 公司也都 相繼研制 出各具特色的 性能好的 單片機(jī)品種。為 了達(dá)到 滿足不同的要求， 涌 現(xiàn) 出 了高速、運(yùn)算功能強(qiáng)大 、尋址 快 范圍 廣 和 可以 多機(jī)通信的 1 32 位 三種的升級版 通用型單片機(jī)， 還有 外圍系統(tǒng) 集成、袖珍 廉價型 的 專用型單片機(jī)，形形色色各具特色的現(xiàn)代單片機(jī) 陸續(xù)出現(xiàn)在大家的面前 。其特點(diǎn) 表現(xiàn)為 ： 1）、 達(dá)到了 嵌入式應(yīng)用外圍擴(kuò)展 的要求 ，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、 調(diào)制 脈寬 的脈寬調(diào)制器 (PWM)、 監(jiān)視 程序運(yùn)行 的 監(jiān)視器 (WDT)、高速 I/O 口等。 ③ MCS51 的完善，使其 成為 SCMC 的 典型 體系結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)體系的完善階段 單片機(jī)發(fā)展的勢頭一發(fā)不可收拾， MCS48 探索 的 成功 促使 很快 就 推出了 更加完善、 更加 典型的 MCS5l單片機(jī)系列。 Intel8031 指令系統(tǒng)是目前比較廣泛運(yùn)用的系統(tǒng)，所有兼容這個指令系統(tǒng)的單片機(jī)統(tǒng)稱為 51單片機(jī)，該系列單片機(jī)的鼻祖為 Intel 的 8031 單片機(jī)，后來Flansh rom 技術(shù)不斷的發(fā)展， 8031 單片機(jī)成為了當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的 8 位單片機(jī)之一 [12]。從中既可提高個人的 綜合知識應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)能力，也可以為以后從事電子產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、維修、經(jīng)營等打下基礎(chǔ)。通過本次多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)，可以提高人的知識綜合應(yīng)用的能力、整體設(shè)計(jì)的能力，對以后從事電子產(chǎn)品的前線研制、實(shí)際生產(chǎn)、后期維修、市場經(jīng)營等奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。例如測量溫度的溫度測控儀、分析用的邏輯分析儀、常見的智能毫伏表及實(shí)驗(yàn)室的智能萬用表。為了避免混淆不同的控制器，只需一個控制器就能夠做到對各種電器進(jìn)行操作；也可以增添溫度傳感器，實(shí)時掌握溫度，擴(kuò)展到利用溫度的不同實(shí)現(xiàn)對某些特定的電氣產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字自動的操控；也可增加濕度傳感器，通過對實(shí)時濕度測量，對濕度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的方便人性化的健康生活。它質(zhì)量輕、功能多、體積小巧、靈活而實(shí)用，只需搭配適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?能夠組成各式各樣、不同功能，形狀各異的微電子產(chǎn)品。因此具備多種功能的電子鐘擁有廣大的市場，對多功能電子鐘的市場開發(fā)具有現(xiàn)實(shí)的意義。其中，使用單片機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)功能的電子時鐘具有編程靈活、硬件的結(jié)構(gòu)相對簡單、方便功能擴(kuò)展等突出優(yōu)點(diǎn)。 研究 狀況 數(shù)字電子時鐘從誕生起，憑借自己的強(qiáng)大魅力就成為人類的好伙伴，給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)、娛樂提供各種各樣的便利。 數(shù)字鐘現(xiàn)在已經(jīng)普遍的運(yùn)用于個人家庭及教室、車站、工作辦公室、碼頭等北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 公眾場合，作為人們生活中不可缺少的生活必需品。 20世紀(jì)末，電子 科技 技術(shù) 的迅猛 發(fā)展 毋庸置疑的 推動 了當(dāng)今 電子產(chǎn)品 和其他各種高科技產(chǎn)品 的蓬勃發(fā)展，如今 社會的各個領(lǐng)域 幾乎都能見到 ，這 些變化大 力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展 ， 社會 的 信息化 水平和 綜合技 術(shù) 水平 有了空前的 提高。我們也希望在不斷的提高制造技術(shù)水平中，能夠不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，做出具有獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)的好產(chǎn)品。 當(dāng)今中國的電子業(yè)發(fā)展十分快速，達(dá)到了日新月異的程度，電子業(yè)的快速發(fā)展同時也促進(jìn)了鐘表業(yè)的發(fā)展。靠著從日本、德國進(jìn)口石英鐘機(jī)芯堅(jiān)強(qiáng)的發(fā)展本國的鐘表業(yè)。中國的鐘表業(yè)在二十世紀(jì)八十年代發(fā)生了一場天翻地覆的轉(zhuǎn)折?，F(xiàn)今的設(shè)計(jì)理念主要是簡單實(shí)用、走時準(zhǔn)確。鑒于石英鐘如此精確的計(jì)時，英國格林尼治天文臺于 1942 年也開始選用了石英鐘作為御用計(jì)時工具。雅克首次做到將機(jī)械鐘的“心臟” —— 擒縱器運(yùn)用于計(jì)時器，這是中國古代科學(xué)家為人類的計(jì)時科學(xué)做出的偉大貢獻(xiàn)，讓人類計(jì)時事業(yè)向前邁了一大步，這項(xiàng)發(fā)明比十四世紀(jì)歐洲制造的機(jī)械鐘整 整快了六個世紀(jì)。C programming language 北京理工大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄