基于单片机AT89S51控制的数字时钟课程设计报告.doc
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1、 宁波技师学院课 程 设 计 报 告论文题目 基于AT89S51控制的数字时钟 专业班级 学生姓名 _学 号 _指导教师 _ _宁波技师学院电气技术系二零一三 年 九 月摘 要本系统采用MSC-51系列单片机以AT89S51为中心器件来设计多功能数字时钟。文中详细介绍了51单片机应用中的数据转换显示,数码管显示原理,动态扫描显示原理,单片机的定时中断原理。该时钟系统能实现时钟日历的功能:能进行时、分、秒的显示;也具有日历计算、显示和时钟,日历的校准、定时时间的设定,实现秒表,整点报时等功能关键词:AT89S51;74LS245 ;原理;时钟 ;单片机目录1引言42总体设计方案52.1系统总体结
2、构框图53硬件设计63.1复位电路63.2晶振电路63.3 数码管原理图73.3.1AT89S51的管脚说明84软件设计94.1主程序流程图95制作和调试中遇到的问题和解决方法96结论107致谢108参考文献10附录1C语言程序11附录2硬件接线图24附录3系统仿真图25宁波技师学院电气系胡珂、姚烨汀、虞峰课程设计 221 引言近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异更新.在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善.本文通过
3、用对一个能实现定时,日历显示功能的时间系统的设计学习,详细介绍了51单片机应用中的数据转换显示,数码管显示原理,动态扫描显示原理,单片机的定时中断原理、从而达到学习,了解单片机相关指令在各方面的应用。2 总体设计方案系统AT89S51、LED数码管、按键、电容,电阻,晶震等部分构成,能实现的功能有:时间显示、日期显示、定时。左键:切换更改项目,按一下选择更改时钟秒位,再按为分位、小时位。小时位置在按则跳出编辑时间功能。中键:给当前项进行加1的控制,使当前项在个位加1。右键:给当前项进行减1的控制,使当前项在个位减1。2.1 系统总体结构框图针对于设计思想,做系统的结构框图如下图2-1所示:晶振
4、电路显示电路复位电路AAAT89S51按键控制电 路图2-1总体方案方框图3 硬件设计本数字时钟系统的硬件电路主要包括晶振电路、数码显示电路及其它外围电路等。3.1复位电路【2】9复位电路的基本功能是:系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳定后,撤销复位信号。为可靠起见,电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号,以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。下图所示的RC复位电路可以实现上述基本功能,Sm为手动复位开关。图3-0 复位电路图3.2晶振电路1AT89S51中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端,这个放大器与作为反
5、馈元件的石英晶体构成自激震荡电路。外接石英晶体及电容C1,C2接在放大器的反馈回路中构成并联震荡电路。图3-1晶体震荡电路3.3数码管原理图4810。 图3-2 数码管管脚图3.3.1 AT89S51的管脚说明2 图3-3 AT89S51管脚图VCC 电源电压.GND 接地.RST 复位输入.当RST变为高电平并保持2个机器周期时,将使单片机复位.WDT溢出将使该引脚输出高电平,设置SFR AUXR的DISRTO位(地址8EH)可打开或关闭该功能.DISKRTO位缺省为RESET输出高电平打开状态.XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入.XTAL2 来自反向振荡放大器的输出.
6、P0口 一组8位漏极开路型双向I/O口.也即地址/数据总线复用口.作为输出口用时,每位能驱动8个TTL逻辑门电路,对端口写1可作为高阻抗输入端用.在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻.在Flash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻.P1口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路.对端口写1,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口.作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流
7、(IIL).Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址. P2口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口.P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路.对端口写1,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口.作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL).在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时,P2口送出高8位地址数据.在访问8位地址的外部数据存储器时,P2口线上的内容在整个访问期间不改变.Flash编程和程序校验期间,P2亦接收低8位地址.P3口 一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口.P3的输出缓冲级可驱动(吸收
8、或输出电流)4个TTL逻辑门电路.对P3口写1时,它们被内部的上拉电阻把拉到高电并可作输入端口.作输入端口使用时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL).P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能,如下图所示.P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验期间的控制信号.PSEN/ 程序储存允许输出是外部程序存储器的读先通信号,当AT89S51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN/有效,即输出两个脉冲.当访问外部数据存储器,没有两次有效的PSEN/信号.EA/VPP 外部访问允许.欲使CPU仅访问外部程序存储器,EA端必须保持低电平,
9、需注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态.Flash存储器编程时,该引脚加上+12V的编程电压VPP.4 软件设计4.1 主程序流程图5 制作和调试中的一些问题和解决办法数字时钟设计刚完成时,我经过检查,发现了一些问题147:1 刚弄好电路板并烧写程序进去后发现数码管不能正确显示时间,每个数码管中显示的数字几乎一样。经过询问老师,自己查阅资料,终于找出问题的原因:由于我在电路中采用的是动态数码管显示,需准确地调整延时子程序DEL1MS。我在程序中采取的延时时间为1毫秒。2复位电路中的开关不能使电路复位到初始状态即12:00:00,经过认真检查电路后我发现我是开关的管脚没接
10、对。测试后重新接下开关的管脚就可以了。6 结论经过调试之后,我发现我做的基于AT89S51设计的数字时钟,经过调试,一天的时间里面,差不多在1秒,计时是相对准确。而且该设计的成本不高,硬件电路简单,可以用在对时间精度要求不高的场合. 由于时钟电路的重要性,时钟电路在很多应用系统中必不可少,用软件方法可以实现,但误差很大。在对时间精度要求很高的情况下,通常采用时钟芯片来实现。典型的时钟芯片有:DS1302,DS12887,X1203等都可以满足精度要求。致谢辞在论文完成之际,谨向关心我、支持我的师长、朋友和亲人表示最衷心的感谢。首先要感谢我尊敬的指导老师陈弢和唐幼君,本论文的工作得到了陈老师悉心
11、的指导和启发,从论文的选题和具体实现都给予极大的帮助。唐老师平易近人,我非常感两位老师。本设计的完成,当然也少不了同学的帮助,感谢他们对我的帮助,没有他们的帮助,设计的任务是不可能这么快顺利完成的。同时,也要感谢我的爸爸妈妈,感谢他们这么多年来默默地支持着我的学业,我会再接再厉,以更加饱满的热情投入到今后的学习和工作中去。参考文献: 1 曹巧媛 单片机原理与应用M.京:电子工业出版社, 20022 何立民 MCS-51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社,20003 丁元杰 单片微机原理及应用第2版M.北京机械工业出版社,20014 郁凯平 MCS-51单片机串口一口两用在LED显示
12、屏的一例应用 电子与电脑2008年第1期5 陈忠平 P89LPC935驱动数码管显示时钟的设计 湖南工业职业技术学院学报2007 年第 02 期6 林成武等 MCS-51单片机PO口扩展技术研究.电子元器件应用2007 年第 4 期7 谢自美 电子线路设计、实验、测试 .华中理工大学出版社,20008 李正浩等 51单片机在LED数码管显示中的应用.实验科学与技术 2006 年第z1 期9 包国宾、张建民 单片机复位电路的设计与分析.光电技术应用 2005 年第 03 期10 唐光明 基于中断技术的开关软件消抖算法现代机械 2006 年第 03 期11 N. Ambramson, Editor
13、, Multiple Acess Communication-Foundation of Emerging Tecnologies, IEEE Press,1992附录1 C语言程序附录ORG 0000HLJMP MAIN ;跳到主程序ORG 0003HLJMP INT0 ;跳到外部中断0ORG 000BH LJMP T0 ;跳到定时器0ORG 0013HLJMP INT1 ;跳到外部中断1ORG 001BHLJMP T1 ;跳到定时器1ORG 0100HMAIN: ;主函数CLR P3.0 ;关蜂鸣器ACALL INITIAL ;调用初始化函数DONE:JNB 00H,DONE1 ;是否显示
14、时间MOV R0,#73H ;显示时间ACALL CONVERT ;把时间存储器转化到显示存储器AJMP TEST ;是否处于调整状态DONE1:JNB 01H,DONE2 ;是否显示日期MOV R0,#70H ;显示日期ACALL CONVERT ;转化AJMP TEST ;是否处于调整状态DONE2:JNB 02H,DONE3 ;是否显示定时时间MOV R0,#63H ;显示定时时间ACALL CONVERT ;转化AJMP TEST ;DONE3:MOV R0,#60H ;显示秒表ACALL CONVERT ;转化LJMP DISP ;跳到显示函数TEST: ;判断是否处于调整状态 JN
15、B 18H,TEST10 ;是否按键已经按下 JNB P3.5,TEST7 ;按键是否已经释放 AJMP TEST11TEST10:JB 16H,TEST8 ;判断是否有按键按下 JB P3.5,TEST7 SETB 16H AJMP TEST7TEST8:JB P3.5,TEST9 SETB 18H AJMP TEST7 TEST11:CLR 18H CPL 17H MOV C,17H MOV P0.0,C CLR 16H CLR 12H ;定时结束 CLR TR1 ;关定时器1 CLR P3.0 ;关蜂鸣器 CLR 13H ; MOV 59H,#00H ; MOV 58H,#01H AJM
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