用5单的片机实现电子时钟单片机课程设计.doc
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1、湖北文理学院湖北文理学院 单片机课程设计 题目:用 51 单片机实现电子时钟 院 部 物理与电子信息工程学院 专 业 名 称 电子信息科学与技术 班 级 1111 姓 名 杨庆月 学 号 2011111136 指 导 教 师 李刚 2013 年 12 月 09 日 目录 摘要-1 1 单片机的相关知识 -1 1.1 单片机的简介-1 1.2 单片机的特点-1 1.3 89C52单片机的基本特点-2 2 电子时钟-3 2.1电子时钟的基本特点-3 2.2电子时钟的原理-4 3 控制系统的硬件设计 -4 3.1单片机型号的选择-4 3.2 lcd1602工作的原理-4 3.3 键盘电路的设计-6
2、3.4 复位电路设计-6 3.5 时钟电路设计-7 3.6 整体电路原理图-7 4 控制系统的软件的设计 -8 4.1程序的设计-8 4.2程序源代码-8 5 仿真结果和实物图-19 5.1仿真结果-19 5.2实物图-19 6 总结-20 参考文献 -21 0 摘要:单片计算机即单片微型计算机。由 RAM ,ROM,CPU构成,定时,计数和多种接 口于一体的微控制器。它体积小,成本低,功能强,广泛应用于智能产业和工业自动化上。 而 51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次课程设计通过对它的学 习,应用,从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。 本设计主要设计了一个基于 AT8
3、9C52单片机的电子时钟。并在 1602上显示相应的时间。并 通过一个控制键用来实现时间的调节和是否进入省电模式的转换。 具有时钟和日历的功能,年限显示范围是2013-2099(可修改),且具有闰年自动修 正功能 关键字:单片机;子时钟;键盘控制;LCD1602。 1 1 单片机识的相关知识 1.11.1 单片机简介 MCS-51是 INTEL公司在成功推广的 MCS-48单片机基础上加以改进而成的 8位单片机。 这种单片机大约是上世纪 70年代末推出的,内部程序可重写的为 8751,外扩程序的是 8031,一次性生产,不可改变程序的是 8051。外形一般 为 DIP40封装。不久又推出了增强
4、型的 8052,其资源更加丰富。以后又采用 CHMOS技术推出了 80c51,耗电大大降低。到了 90年代,INTEL公司把精力放到 更赚钱的计算机上,将 51单片机技术转让给了一此其它公司,如 ATMEL Philips等半导体制造公司,使 51系列单片机的市场份额不断扩大。 尽管十多年前就有人认为 51单片机会很快淘汰,但事实证明 51单片机经 过不断的改进后,由于技术成熟,使用方便,至今在 8位单片机市场仍然拥有 庞大的用户。特别是 MCS-51技术的 20年专利期限到期后,大量的兼容型号不 断推出。从上世纪 90年代后期开始,美国 ATMEL公司在掌握快速擦写的存储器 后,推出了 AT
5、89C系列,此系列在中国获得了广泛的应用。 在此之前,由于可擦写的 8751价格昂贵,国内长时间采用 8031+27C64这 样的外扩存程序储器方式。 51单片机最初只有 DIP40这种很古老的封装,后来推出了 CHMOS工艺的 80C51后开始有了 PLCC44这种相对较小的方形封装。AT89C系列中开始有 20脚 的 DIP20的精简型封装,这极大方便了在一些相对简单的单片机应用,缩小了 PCB的体积。20脚的有 AT89C1051、AT89C1051、AT89C1051,对应程序存储器分 别为 1K、2K、4K。 标准的 51为 4K程序空间,128字节的 RAM,32条端口,5个中断,
6、2个定 时/计数器,12个时钟周期执行一条基本指令,最长的除法为 48个周期。52为 8K程序空间,256字节的 RAM,32条端口,6个中断,3个定时/计数器。 AT89S51是可在板上直接下载程序的改进型号,并增加了看门狗功能,AT89C51 只能在编程器下写入程序,所以经常会有人在 PCB上安装 IC插座,以便取下 来编程更新程序。 AT的 51系列后来也推出了单周期的 51,但价格没什么优势,国内很少使 用。最近几年宏晶在国内大量推广 STC51系列单片机,最近又推出不少所谓 1T 1 的单片机,价格较低 STC采用串口直接下载程序,写入程序很方便。 1.21.2 单片机的特点 1 .
7、 单片机的存储器ROM 和RAM 时严格区分的。ROM 称为程序存储器,只存放 程序,固定常数,及数据表格。RAM 则为数据存储器,用作工作区及存放用户 数 据。 2 . 采用面向控制的指令系统。为满足控制需要,单片机有更强的逻辑控制能 力, 特别是单片机具有很强的位处理能力。 3 . 单片机的I/O 口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限,为了 解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾,采用了引脚功能复用的方法,引脚处 于 何种功能, 可由指令来设置或由机器状态来区分。 4 . 单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求 时,均可在外部进行扩展,与许多通用的微机接口芯
8、片兼容,给应用系统设计 带 来了很大的方便。 1.31.3 89C5289C52 单片机介绍 P0 口:P0 口为一个8 位漏级开路双向I/O 口,每脚可吸收8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写1 时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存 储 器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH 编程时,P0 口作为原码输 入 口,当FIASH 进行校验时,P0 输出原码,此时P0 外部必须被拉高。 P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的8 位双向I/O 口,P1 口缓冲器能接 收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1 口被外部下拉为
9、低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时,P1 口作为第八位地址接收。 P2 口:P2 口为一个内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 口缓冲器可接收, 输出4 个TTL 门电流,当P2 口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且 作为输入。并因此作为输入时,P2 口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由 于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16 位地址外部数据存储器 进行存取时,P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉 优 势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2 口输出其特殊功能寄存器的 内容。P2 口在FLASH 编
10、程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口:P3 口管脚是8 个带内部上拉电阻的双向I/O 口,可接收输出4 个TTL 门电流。当P3 口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为 输 入,由于外部下拉为低电平,P3 口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。 2 P3 口也可作为AT89C52 的一些特殊功能口,如下表所示: 口管脚备选功能 P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0) P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0 外部输入)P3.5 T1(记时器1 外 部输入)P3.6 /WR(外部数据存储
11、器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选 通) P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST 脚两个机器周期的高电平时 间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。在FLASH 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE 端以 不 变的频率周期输出正脉冲 信号,此频率为振荡器频 率的1/6。因此它可用作 对外 部输出的脉冲或用于定时 目的。然而要注意的是: 每当用作外部数据存储器 时, 将跳过一个ALE 脉冲。如 想禁止ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置0。此时, AL
12、E 只有在执行 MOVX,MOVC 指令是ALE 才起作用。另外,该引脚 被略微拉高。 如果微处理器在外部执行 状态ALE 禁止,置位无效。 PSEN:外部程序存储器的 选通信号。在由外部程序 存储器取指期间,每个机 器周期两次/PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器 时,这两次有效的/PSEN 信号 将不出现。 EA/VPP:当/EA 保持低电 平时,则在此期间外部程 序存储(0000H-FFFFH) ,不 管是否有内部程序存储器。注意加密方式1 时, /EA 将内部锁定为RESET;当 /EA 3 端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH 编程期间,此引脚也用于施 加 12V 编
13、程电源(VPP) 。 2 2 电子时钟 2.1 电子时钟的基本特点 现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟、石 英 钟、石英表都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需 要 经常调试,数字式电子钟用集成电路计时时,译码代替机械式传动,用用液晶 显 示器代替指针显示进而显示时间,减小了计时误差,这种表具有时、分、秒显 示 时间的功能,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。 2.2 电子时钟的原理 该电子时钟由89C52,1602 液晶等构成,采用晶振电路作为驱动电路,由 延时程序和循环程序达到时分秒的计时,六十秒为一分钟,六十分钟为一小时, 满二十四小时为
14、一天。而电路中有四个控制按键,一个是选择,一个进行加数, 一个进行减数,还有一个保存。例如按下选择键,然后1602显示光标,此时可 以用加或减来进行调节,在按下选择键,光标移到不同的单位上,同理进行调 节,最后待日期时间调节好后,按下保存键,时钟开始计时。 3 3 控制系统的硬件设计 3.1 单片机型号的选择 通过对51单片机的学习,认为STC89C52 是最理想的电子时钟开发芯片。 STC89C52,最终认为89C52是一种带8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低 电压,高性能CMOS8位微处理器,器件采用高密度非易失存储器制造技术制造, 与工业标准的MCS-52指令集和输出引脚相兼容。还
15、有一点重要原因,就是采用 AT89C52时不能用开发板进行程序的下载,所以最终选用STC89C52进行设计。 3.2 1602 工作原理及显示电路 字符型LCD 通常有14 条引脚线或16 条引脚线的LCD,多出来的2 条线是背 光电源线VCC(15 脚)和地线GND(16 脚),其控制原理与14 脚的LCD 完全一样 1602液晶的基本的操作分为以下四种: 4 状态字读操作:输入RS=低、RW=高、EP=高; 输出:DB07 读出为状态字; 数据读出操作:输入RS=高、RW=高、EP=高; 输出:DB07 读出为数据; 指令写入操作:输入RS=低、RW=低、EP=上升沿; 输出:无; 数据写
16、入操作:输入RS=高、RW=低、EP=上升沿; 输出:无。 如图 1602 模块的引脚 LCD1602 正面 5 LCD1602 背面 1602 与单片机连接图 3.3 键盘电路设计 6 本时钟采用四个按键控制,一个(实物图蓝色线24号引脚)是选择,一个进 行加数(实物图紫色线25号引脚) ,一个进行减数(实物图灰色线26号引脚) , 还有一个保存(实物图白色线27号引脚) 。例如按下选择键,然后1602显示光标, 此时可以用加或减来进行调节,在按下选择键,光标移到不同的单位上,同理 进行调节,最后待日期时间调节好后,按下保存键,时钟开始计时。 3.4 复位电路设计 单片机复位有上电复位和手动
17、复位两种方式,上电复位是接通电源后利 用 RC 充电来实现复位。手动复位是通过人为干预,强制系统复位。 连接至9号复位引脚 复位电路如图所示,可以实现上电复位和手动复位功能。 3.5 时钟电路设计 7 系统时钟源由内部时钟方式产生,时钟电路由 12MH 晶振和两个 30PF 瓷片 电容组成,构成自激振荡,形成振荡源提供给单片机。电容可在 5PF 到 30PF 之间选择,电容的大小对振荡频率有微小影响,可起频率微调作用。 3.6 整体电路原理图 4 控制系统的软件设计 4.1 程序设计 由于C 语言程序设计较汇编可读性强,可移植性,且可以大大降低编程的 难 8 度和缩短开发周期,本系统程序采用c
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- 实现 电子 时钟 单片机 课程设计
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