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《51单片机数字时钟》课程设计报告专业：电气工程及自动化班级：08电气技师本科班姓名：指导教师：西安工程技师学院二〇一一年十二月二十八日I目录前言··················································Ⅲ摘要··················································Ⅳ一、单片机数字时钟设计的概述···························11.1设计目的············································11.2题目描述············································11.3单片机基础知识······································11.4MCS-51单片机介绍及分类·····························31.5数字钟基本原理······································3二、单片机数字时钟的硬件系统···························42.1单片机最小系统的电路原理····························42.2MCS-51单片机AT89C51芯片介绍·······················52.2.1AT89C51芯片引脚功能介绍······················52.2.2AT89C51芯片的内存结构························62.2.3复位电路······································82.2.4时钟震荡电路··································92.3七段数码管的引脚图及使用···························102.4驱动器74LS245芯片·································11三、单片机数字时钟的程序设计···························123.1系统开发环境、汇编语言······························12II3.1.1系统开发环境·································123.1.2汇编语言·····································123.2数字时钟设计的思路及流程···························143.2.1主程序·······································143.2.2定时中断（走时）子程序流程···················153.2.3按键调试子程序·······························163.3定时器、计数器功能·································163.4中断系统功能·······································18四、数字时钟系统的仿真及运行··························194.1WAVE6000仿真软件介绍······························194.2程序设计及运行结果·································214.2.1数字时钟源程序·······························214.2.2Wave6000仿真程序运行调试结果·················254.2.3Proteus仿真电路运行调试结果·················25五、心得体会··········································26六、参考文献··········································28III前言随着生活水平的提高，人们越来越追求人性化的事物，传统的时钟已不能满足人们的需求。现代的数字钟不仅需要数字电路技术而且需要模拟电路技术和单片机技术，增加了数字钟的功能。其电路可以由实时时钟模块、环境温度检测模块、人机接口模块、报警模块等部分组成。利用软件编程尽量做到硬件电路简单稳定，减小电磁干扰和其他环境干扰，充分发挥软件编程的优点，减小因元器件精度不够引起的误差，但是数字钟还是可以改进和提高如选用更精密的元器件。但与机械式时钟相比已经具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是采用数字电路实现对、时、分、秒，数字显示的计时装置，广泛用于个人家庭，车站，码头办公室等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品，由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得数字钟的精度，远远超过老式钟表，钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。IV摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本次设计中以单片机的发展过程和发展方向为背景，介绍了单片机的输入输出的工作原理和操作方法，中断的工作原理和操作方法，74LS245驱动器的工作原理和与LED连接的方法。本次做的数字钟是以单片机（AT89C51）为核心，结合相关的元器件（共阴极LED数码显示器、驱动器74LS245等），再配以相应的软件，是它具有时，分，秒显示的功能，并且时，分，秒还可以调整。此次设计电子数字钟是为了了解电子数字钟的原理，从而学会制作电子数字钟。而且通过电子数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。通过它可以进一步学习与掌握单片机原理与使用方法。关键词：单片机AT89C51共阴极LED数码显示器74LS245译码器-1-一、单片机数字时钟设计的概述1.1设计目的1、利用所学过的知识，初步分析单片计算机控制系统的能力；2、利用单片机定时器制作数字时钟并可以实现时钟的控制；3、综合运用本专业方向所学知识，构成以单片机为核心控制系统的能力；4、单片计算机控制系统实时软件的设计、编制与调试的能力；5、单片计算机控制系统中模拟部件以及常规传感部件的使用、调试的能力；6、掌握数码管动态显示方法。7、学习AT89C51芯片管脚及其功能。8、单片计算机控制系统综合调整及性能测试的能力；9、实验结果分析、总结及撰写技术报告的能力。1.2题目描述1、掌握单片机最小系统的电路原理图；2、熟知单片机的工作原理；3、小组共同编辑、编译软件；4、调试要求：（1）数码管显示当前的时间值；（2）时间精度为1秒，由秒个位数码管变化体现；（3）闪烁显示时钟；（4）调试数字时钟；（5）四个按钮，K1用作“秒”的设定；K2用作“分”的设定；K3用作“时”的设定；K4用作复位设定；1.3单片机基础知识所谓单片机，通俗的来讲，就是把中央处理器CPU（CentralProcessingUnit），存储器（memory），定时器，I/O（Input/Output）接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机又称为“微控制器MCU”。中文“单片机”的称呼是由英文名称“SingleChipMicrocomputer”直接翻译而来的。-2-单片机的主要分类：1、按应用领域可分为：家电类，工控类，通信类，个人信息终端类等等；2、按通用性可分为：通用型和专用型。通用型单片机的主要特点是：内部资源比较丰富，性能全面，而且通用性强，可履盖多种应用要求。所谓资源丰富就是指功能强。性能全面通用性强就是指可以应用在非常广泛的领域。通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。专用型单片机的主要特点是：针对某一种产品或某一种控制应用而专门设计的，设计时已使结构最简，软硬件应用最优，可靠性及应用成本最佳。专用型单片机用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好，不能再修该的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。其生产成本很低。在我们的这个网上课堂中，介绍的是MCS-51系列单片机，MCS-51单片机也是一种通用单片机，其结构及原理对所有的单片机都适用。3、按总线结构可分为总线型和非总线型。如我们常常见到的89C51单片机就是总线结构，在后面讲解单片机的内部结构时，我们就可以看到，89C51单片机内部有数据总线，地址总线，还有控制总线（WR，RD，EA，ALE等）。89C2051单片机，就是一种非总线型的。其外部的引脚很少，可使成本降低。（1）单片机特点：1）受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下；2）内RAM：256KB以内；3）可靠性高；4）易扩展；5）控制功能强；6）易于开发。（2）单片机的发展过程：1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；-3-1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。80年代初，intel公司在MCS-48单片机基础上，推出了MCS-51单片机。1.4MCS-51单片机介绍及分类MCS-51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。以后我们将用89C51、89S51来完成一系列的实验。MCS-51系列单片机分为两大系列，即51子系列与52子系列。51子系列：基本型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8031、8051、8751、8951。52子系列：增强型，根据片内ROM的配置，对应的芯片为8032、8052、8752、8952。这两大系列单片机的主要硬件特性如表1：片内ROM模式ROM大小RAM大小寻址范围I/O特性中断源数量无ROMEPROM计数器并行口8031805187514KB128B64KB2*164*8580C3180C5187C514KB128B64KB2*164*858032805287528KB256B64KB3*164*8680C3280C5287C528KB256B64KB3*164*86上表中可以看到，8031、8031、8032、80C32片内是没有ROM的，对应着上表看，我们可以发现，51系列的单片机的RAM大小为128B，52系列的RAM大小为256B，51系列的计数器为两个16位的，52系列的计数器为三个16位计数器。51系列的中断源为5个，52系列的中断源为6个。1.5数字钟基本原理它是利用单片机的内部的定时/计数器工作与定时方式，对机器周期计数形-4-成基准时间（如10ms）然后用另外一个计数器或软件计数