单片机的电子时钟设计-.doc
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1、济源职业技术学院毕业设计 济源职业技术学院 毕 业 设 计题目 单片机的电子钟设计 系别 电气工程系 专业 应用电子技术 班级 电技0801 姓名 肖见 学号 08020103 指导教师 苗绍强 日期 2010年12月 III设计任务书设计题目:单片机的电子钟设计设计要求:1.设计一个具有特定功能的电子钟。该电子钟上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”, 进入时钟准备状态;第一次按电子钟启动/调整键,电子钟从0时0分0秒开始运行,进入时钟运行状态;再次按电子钟启动/调整键,则电子钟进入时钟调整状态,此时可利用各调整键调整时间,调整结束后可按启动/调整键再次进入时钟运行状态。2.设计完成上
2、述功能的相应的硬件调试和软件调试。3.完成焊接和实物电路的调试。设计进度要求: 第一周:选定设计题目,查找、搜集相关资料。第二周:了解各元器件、模块的功能及使用方法。第三周:硬件电路的设计。第四周:相应软件设计(程序设计)。第五周:利用相关的仿真软件测试并记录相关的数据和错误。第六周:焊接实物电路,并且在实物电路上调试并且记录相关的数据和问题。第七周:写毕业论文。第八周:毕业答辩。指导教师(签名): 摘要时钟,自从它发明的那天起,就成为人类的朋友,但随着时间的推移,科学技术的不断发展,人们对时间计量的精度要求越来越高,应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务,怎样让我们的老朋友焕发青春呢?这就
3、要求人们不断设计出新型时钟。 数字电子钟的设计方法有多种,其中,利用单片机实现的电子钟具有编程灵活,便于电子钟功能的扩充,即可用该电子钟发出各种控制信号,精确度高等特点,同时可以用该电子钟发出各种控制信号。本设计主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法,本设计由单片机AT89C52芯片和LED数码管为核心,辅以必要的电路,构成了一个单片机电子时钟。与传统机械表相比,它具有走时精确,显示直观等特点。它的计时周期为24小时,显满刻度为“23时59分59秒”,另外具有校时功能等特点。关键词:电子钟,单片机,汇编目 录摘要III目 录1第1章总体方案的介绍21.1电子钟功能介绍21.2总
4、体方案介绍31.3电子钟电路原理图41.4元件清单4第2章 硬件系统设计42.1 单片机的选择52.2 复位电路82.3 晶振电路92.4 显示电路92.5 按键电路10第3章软件系统设计113.1电子钟主程序流程框图113.2键扫子程序流程框图123.3中断服务程序流程框图133.4“P.”点显示子程序流程框图143.5显示子程序流程框图15第4章 电子钟的使用说明及调试运行164.1使用说明书164.2电子钟运行结果174.4 误差分析21参考资料22致 谢23第1章总体方案的介绍1.1电子钟功能介绍 可调整运行的电子钟具有三种工作状态:“P.”状态、运行状态、调整状态。 (1)、“P.”
5、状态,依靠上电或按复位键进入,在此状态下,按B、C、D键均无效,按A键有效,进入运行状态; (2)、运行状态,按奇数次A键进入,在此状态下,按B、C、D键均无效,只有按A键有效,按下A键后,退出运行状态,进入调整状态; (3)、调整状态,按偶数次A键进入,在此状态下,按A、B、C、D键均有效。如按下A键,则退出调整状态,进入运行状态;按下B、C、D键,则分别对时、分、秒加1,调整结束后必须按A键,即可退出调整状态,进入运行状态。基本功能要求: “P.”稳定地显示在LED显示器的最左端数码管(LED5)上,无A键按下(在“P.”状态下,按下B、C、D键无效),则不进入电子钟的运行状态,继续显示“
6、P.”。 按下A 键后,电子钟以起始时间:00时00分00秒开始运行。 再次按下A 键后,电子钟退出运行状态,进入调整状态,利用B、C、D键把电子钟的显示时间修改为当前实时时间,时间修改正确后可再次按下A键,电子钟则退出调整状态,进入运行状态。 注意:每次按下B、C、D键,只允许加一,不允许连加。 (1)、在调整状态下,按下B、C、D键,允许连加,而A键无论在何种状态下,均不允许连击; (2)、时、分、秒的间隔符“。”以一定频率闪烁; (3)、时间显示以“灭零”方式进行; (4)、可调整运行的电子钟用两个按键(例如:A键、B键)来控制。1.2总体方案介绍1.计时方案利用AT89C52单片机内部
7、的定时/计数器进行中断定时,配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本,且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高,对单片机的指令系统能有更深入的了解。2.键盘/显示方案AT89C52的P0口和P2口外接由六个LED数码管(LED5LED0)构成的显示器,用P0口作LED的段码输出口,P2口作六个LED数码管的位控输出线,P1口外接四个按键A、B、C、D构成键盘电路。AT89C52 是一种低功耗,高性能的CMOS 8位微型计算机。它带有8K Flash 可编程和擦除的只读存储器(EPROM),该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造,与工业上标准的80
8、C52和80S52的指令系统及引脚兼容,片内Flash 集成在一个芯片上,可用与解决复杂的问题,且成本较低。简易电子钟的功能不复杂,采用其现有的I/O便可完成,所以本书中采用此的设计方案,结构如图1.1如示。 图1.1 硬件框图1.3电子钟电路原理图电子钟原理图 (见附录1)1.4元件清单电子钟元件清单如表1所示:表1电子钟元器件清单元件名称规格型号数量(个)单片机AT89C5218位一体的共阳LED显示器7SEG-MPX8-CA-BLUE1晶振12MHz1电容33pF2电容22F1按键BUTTON5电阻0.2K1电阻1K1限流电阻0.1K8第2章 硬件系统设计硬件电路主要包括:单片机、晶振电
9、路、复位电路、显示电路、按键电路以及电源等几部分。单片机的选择:选用AT89C52单片机,配备11.0592MHz晶振。P1.0P1.3接的是按键电路,P0和P1口分别接的是位码和断码。显示电路的选择:采用软件译码器动态显示,共阳极LED数码管。复位电路的选择:RC复位电路。电源电路的选择:采用直流+5V电源供电。 2.1 单片机的选择单片机实质上是一个芯片,在实际应用中,必须外加各种扩展接口电路、外部设备等相关硬件和软件,才能构成一个单片机系统。尽管各类单片机很多,但无论是从世界范围或是从全国范围来看,使用最为广泛的应属MCS-51单片机。单片微型计算机市指集成在一个芯片上的微型计算机,也就
10、是把组成微型计算机的各种功能部件,包括CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器等部件都制作在一块集成芯片上,构成一个完整的微型计算机,从而实现微型计算机的基本功能。89C52单片机是在一块芯片中集成了CPU、存储器、定时器/计数器和多种功能的I/O现等一台计算机所需的基本功能部件。主要包括1个8位CPU、1个片内振荡器及时钟电路、128B RAM、4KB ROM、2个16位定时器计数器、32条可编程的I/O线和一个可编程的全双工串行接口、5个中断源、2个中断优先级套中断结构。1、中央处理器 CPU是单片机的内部核心部件,是一个8位二进制数的中央处理单元
11、,主要由运算器,控制器和寄存器阵列构成。2、控制器 控制器是单片机内部各部件按一定时序协调工作的控制核心,是分析和执行指令的部件。控制器主要由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、振荡和定时控制逻辑电路等构成。3、寄存器阵列 寄存器阵列式单片机内部的临时存储单元或固定用途单元,包括通用寄存器组和专用寄存器组。4、存储器 程序存储器是可读不可写的,用于存放编号的程序和表格常数。5、数据存储器是即可读也可写的,用于存放运算的中间结果,进行数据暂存及数据缓冲等。6、定时器计数器 89C52内部有2个16位可编程定时器计数器,简称为定时器0(T0)和定时器1(T1),T0和T1在定时器控制寄存器TCON
12、和定时器方式选择寄存器TMOD的控制下,可工作在定时器模式或计数器模式下,每种模式又有不同的工作方式。89C52有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。7、并行输入输出(I/O)口 89C52共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。89C52单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的。 89C52有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的。 这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分。 89C52单片机为双列直插式封装结构, 如图3.2所示。图2.1 89C52引脚分配图Pin40:电
13、源脚。工作电压为+5VPin20:接地端P0口:P0口为一个8位漏极开路的双向I/O口,每脚可以吸收8TTL门电流。 当P0口的管脚第一次写“1”时,被定义为高阻输入,P0口能够用于外部数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位,在FLASH编程时,P0口作为原码输入口,当FLASH进行校验时,P0口输出原码,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时,被内部上拉为高,可用作输出,P1口被外部下拉为低电平时,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。P
14、2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可以接收、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。因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流,这就是内部上拉的缘故。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,它利用内部上拉的优势,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编程和校验时接收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,可以接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”时,它们被
15、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口将输处电流(ILL),这就是上拉的缘故。P3口也可以作为AT89C52的一些特殊功能口,如下所示:P3.0: RXD (串行输入口)P3.1: TXD (串行输出口)P3.2: (外部中断0)P3.3: (外部中断1)P3.4:T0 (定时/计数器0)P3.5: T1 (定时/计数器1)P3.6: (外部数据存储器写选通线)P3.7: (外部数据存储器读选通线)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号RST复位输出:当振荡器复位时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。XTAL1:反向振荡器的输入及内部时钟工作电路的输
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