基于单片机ATC的电子时钟的专业课程设计.doc
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1、苏 州 市 职 业 大 学课程设计任务书 课程名称: 单片机原理和应用课程设计 起讫时间: 6月22日-6月28日 院 系: 电子信息工程系 班级: 09电子3班 指导老师: 金小华 系 主 任: 张红兵 一、 课程设计课题基于单片机电子时钟设计二、 课程设计要求1. 掌握使用proteus软件方法。2. 了解单片机时钟显示方法。3. 明确设计指标,写出设计方案,设计出硬件原理图。4. 基于硬件软件设计和调试。5. 将结果向指导老师演示,由老师提问验收经过;6. 打印程序清单,撰写程序说明,完成课程设计汇报书,进行分组讨论设计心得。三、 课程设计工作量1. 第一天:明确课程设计任务和目标,熟悉
2、单片机系统调试软件仿真实现。 2. 第二天:明确设计指标,设计电路原理图。3. 第三、四天:基于硬件软件设计和调试。 4.第五天:学生演示设计调试结果,老师提问验收。打印程序清单,撰写程序说明,完成课程设计汇报书。 四、 课程设计说明书内容(有指导书可省略)1, 单片机结构、原理。2, 电子时钟硬件设计(原理图,原理图分析)。3, 软件设计(软件介绍,调试过程)。4, 硬件、软件程序清单。苏 州 市 职 业 大 学课程设计说明书 名称 基于单片机电子时钟设计 6月22日至6月28日共一周院 系 电子信息工程系 班 级 09电子3班 姓 名 于宁 学 号 系主任 张红兵 教研室主任 陆春妹 指导
3、老师 金小华 目录第一章 电子时钟11.1 电子时钟介绍11.2 电子时钟基础特点11.3 电子时钟原理1第二章 单片机识相关知识22.1单片机介绍22.2单片机发展史22.3 单片机特点32.4 89C51单片机介绍3第三章 控制系统硬件设计63.1 单片机型号选择63.2 数码管显示工作原理63.3 键盘电路设计73.4系统工作原理73.5整个电路原理图9第四章 控制系统软件设计104.1 程序设计104.2程序步骤图134.3伟福硬件仿真器介绍144.4仿真图及结果分析15第五章 附录程序17第六章 结束语19参考文件20第一章 电子时钟1.1 电子时钟介绍 本作品采取Atmel企业AT
4、89C51单片机,以汇编语言为程序设计基础,设计一个用四位数码管显示时、分时钟。现代电子时钟是基于单片机一个计时工具,采取延时程序产生一定时间中止,用于一秒定义,经过计数方法进行满六十秒分钟进一,满六十分小时进一,满二十四小时小时清零。从而达成计时功效,是人民日常生活补课缺乏工具。1.2 电子时钟基础特点 现在高精度计时工具大多数全部使用了石英晶体振荡器,因为电子钟、石英钟、石英表全部采取了石英技术,所以走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要常常调试,数字式电子钟用集成电路计时时,译码替换机械式传动,用LED显示器替换指针显示进而显示时间,减小了计时误差,这种表含有时、分、秒显示时间功效,还能
5、够进行时和分校对,片选灵活性好。1.3 电子时钟原理 该电子时钟由89C51,BUTTON,六段数码管等组成,采取晶振电路作为驱动电路,由延时程序和循环程序产生一秒定时,达成时分秒计时,六十秒为一分钟,六十分钟为一小时,满二十四小时为一天。而电路中唯一一个控制键却拥有多个不一样功效,按下又松开,能够实现屏蔽数码管显示功效,达成省电目标;直接按下不松开,则能够经过按键实现分钟累加,每按一次分钟加一;而连续两次按下按键不放松,则可实现小时调整,一样每按一次小时加一。第二章 单片机识相关知识2.1单片机介绍 单片机是指一个集成在一块芯片上完整计算机系统。尽管她大 部分功效集成在一块小芯片上,不过它含
6、有一个完整计算机所需要大部分部件:CPU、内存、内部和外部总线系统,现在大部分还会含有外 存。同时集成诸如通讯接口、定时器,实时时钟等外围设备。而现在最强大 单片机系统甚至能够将声音、图像、网络、复杂输入输出系统集成在一块芯片上。2.2单片机发展史单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。 起初模型1.SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段,关键是寻求最好单片形态嵌入式系统最好体系结构。“创新模式”取得成功,奠定了SCM和通用计算机完全不一样发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel企业功不可没。 Micro Co
7、ntroller Unit2.MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段,关键技术发展方向是:不停扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求多种外围电路和接口电路,突显其对象智能化控制能力。它所包含领域全部和对象系统相关,所以,发展MCU重担不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看,Intel逐步淡出MCU发展也有其客观原因。在发展MCU方面,最著名厂家当数Philips企业。 Philips企业以其在嵌入式应用方面巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机快速发展到微控制器。所以,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips历史功绩。 嵌入式系统单
8、片机是嵌入式系统独立发展之路,向MCU阶段发展关键原因,就是寻求应用系统在芯片上最大化处理;所以,专用单片机发展自然形成了SoC化趋势。伴随微电子技术、IC设计、EDA工具发展,基于SoC单片机应用系统设计会有较大发展。所以,对单片机了解能够从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。2.3 单片机特点 1 . 单片机存放器ROM和RAM时严格区分。ROM称为程序存放器,只存放程序,固定常数,及数据表格。RAM则为数据存放器,用作工作区及存放用户数据。 2 . 采取面向控制指令系统。为满足控制需要,单片机有更强逻辑控制能力,尤其是单片机含有很强位处理能力。 3 . 单片机I/O口通常时多
9、功效。因为单片机芯片上引脚数目有限,为了处理实际引脚数和需要信号线矛盾,采取了引脚功效复用方法,引脚处于何种功效,可由指令来设置或由机器状态来区分。 4 . 单片机外部扩展能力很强。在内部多种功效部件不能满足应用需求时,均可在外部进行扩展,和很多通用微机接口芯片兼容,给应用系统设计带来了很大方便。2.4 89C51单片机介绍 VCC:电源。 GND:接地。 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 序数据存放器,它能够被定义为数据/地址第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进
10、行校验时,P0输出原码,此时P0外部必需被拉高。 P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻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口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是因为内部上拉缘故。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。并所以作为输入时,P2口管脚被外部拉低,将输出电流。这是因为内部上拉缘故。P2口当用于外部程序存放器或16位地址外部数据存 储器进行存取时
11、,P2口输出地址高八位。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放器进行读写时,P2口输出其特殊功效寄存器 内容。P2口在FLASH编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,因为外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是因为上拉缘故。P3口也可作为AT89C51部分特殊功效口,以下表所表示:口管脚 备选功效P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中止0)P3.3 /INT1
12、(外部中止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(外部数据存放器写选通)P3.7 /RD(外部数据存放器读选通) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收部分控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存放器时,地址锁存许可输出电平用于锁存地址地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE 端以不变频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率1/6。所以它可用作对外部输出脉冲或用于定时目标。然而要注意是:每当用作外部数据存放器 时,将跳过一个ALE脉冲。如想严
13、禁ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在实施MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。假如微处理器在外部实施状态ALE严禁,置位无效。 PSEN:外部程序存放器选通信号。在由外部程序存放器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存放器时,这两次有效/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放(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存放器。注意加密方法1时, /EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存放器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)
14、。 o图2.1 89C51单片机第三章 控制系统硬件设计3.1 单片机型号选择 经过对多个单片机性能分析,最终认为89C51是最理想电子时钟开发芯片。89C51是一个带4K字节闪烁可编程可擦除只读存放器低电压,高性能CMOS8位微处理器,器件采取ATMEL高密度非易失存放器制造技术制造,和工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容。因为将多功效8位CPU和闪烁存放器组合在单个芯片中,ATMEL89C51是一个高效微控制器,而且它和MCS-51兼容,且含有4K字节可编程闪烁存放器和1000写/擦循环,数据保留时间为等特点,是最好选择。3.2 数码管显示工作原理数码管是一个把多个LED显示段集成在
15、一起显示设备。有两种类型,一个是共阳型,一个是共阴型。共阳型就是把多个LED显示段阳极接在一起,又称为公共端。共阴型就是把多个LED显示段阴极接在一起,即为公共商。阳极即为二极管正极,又称为正极,阴极即为二极管负极,又称为负极。通常数码管又分为8段,即8个LED显示段,这是为工程应用方便如设计,分别为A、B、C、D、E、F、G、DP,其中DP 是小数点位段。而多位数码管,除某一位公共端会连接在一起,不一样位数码管相同端也会连接在一起。即,全部A段全部会连在一起,其它段也是如此,这是实际最常见使用方法。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管8段输入及其公共端电平一直有效。
16、动态显示原理是,各个数码管相同段连接在一起,共同占用8 位段引管线;每位数码管阳极连在一起组成公共端。利用人眼视觉暂留性,依次给出各个数码管公共端加有效信号,在此同时给出该数码管加有效数据信号,当全段扫描速度大于视觉暂留速度时,显示就会清楚显示出来。 图 3.1 共阴数码管3.3 键盘电路设计 该设计只用了一个键盘,但实现功效却是比较完善,降低了硬件资源损耗,该键盘能够实现小时和分钟调整和控制是否进入省电模式。当按键按下又松开,能够实现屏蔽数码管显示功效,达成省电目标;直接按下不松开,则能够经过按键实现分钟累加,每按一次分钟加一;而连续两次按下按键不放松,则可实现小时调整,一样每按一次小时加一
17、。达成时间调整目标。图3.2 多功效控制键 经多方论证硬件我们小组采取AT89C51单片机和7SED六位共阴极数码管等来实现单片机电子时钟功效,具体元器件列表如表3.1所表示:表3.1 具体元器件列表AT89c511片7SED六位共阴极数码管1片NPN三极管6个10uf电容1个30p电容2个10K电阻11个360欧姆电阻8个1.5k欧姆电阻8个开关1个3.4系统工作原理(1) 单片机发送信号经过程序控制最终在数码管上显示出来。(2) 单片机经过输出多种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作。(3) 为使时钟走时和标按时间一致,校时电路是必不可少,键盘用来校正数码管上显示时间。(4) 设计电路关键由
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