測(cè)控系統(tǒng)綜合訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)報(bào)告基于AT89C52單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘

1、1 基于基于 at89c52 單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘學(xué)院名稱： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí)： 08 測(cè)控 2 班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2011 年 12 月j ji ia a n ng gs su u t te ea ac ch he er rs s u un ni iv ve er rs si it ty y o of f t te ec ch hn no ol lo og gy y 測(cè)測(cè) 控控 系系 統(tǒng)統(tǒng) 綜綜 合合 訓(xùn)訓(xùn) 練練2摘摘 要要20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)

2、生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)” 、 “分” 、 “秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式機(jī)械鐘。在這次設(shè)計(jì)中，我們采用 led 數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒，以 24 小時(shí)計(jì)時(shí)方式，根據(jù)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理來(lái)進(jìn)行顯示，用 12mhz 的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定時(shí)器計(jì)數(shù)。在此次設(shè)計(jì)中，電路具有顯示時(shí)間的其本功能，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的調(diào)整、整點(diǎn)報(bào)時(shí)。關(guān)鍵字：數(shù)字鐘、時(shí)間。abstractat the end of the 20th century, electronic technology

3、has experienced rapid growth, the modern electronic products, almost permeated the various sectors of society, and promoted the development of social productive forces and the social informatization level, but also improve the modern electronic products to further improve the performance, product up

4、date rhythm also more and more quickly.a digital clock is used in digital circuit , points and second digital display timer. a digital clock accuracy and stability than old mechanical clock. in this design, we adopt led digital display tube, minutes and seconds, when in 24 hours time, according to t

5、he principle of dynamic display of digital tube to show, with the crystals 12mhz produce oscillation pulses, timer count. in this design, the circuit has its time, still can realize the function of the time. key words: electric clock、time.3目目 錄錄 第一章第一章 緒論緒論 .41.1 數(shù)字電子鐘的背景.41.2 數(shù)字電子鐘的意義.41.3 數(shù)字電子鐘的應(yīng)用

6、.4第二章第二章 整體設(shè)計(jì)方案整體設(shè)計(jì)方案 .52.1 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu).5第三章第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì) .93.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì).93.2 led 顯示電路.113.3 鍵盤(pán)控制電路.1334 數(shù)字鐘的硬件圖.14第四章第四章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì) .154.14.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖.15第五章第五章 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真 .185.1 protues 軟件介紹.185.2 電子鐘系統(tǒng) protues 仿真.18第六章第六章 調(diào)試與功能說(shuō)明調(diào)試與功能說(shuō)明 .196.1 系統(tǒng)性能測(cè)試與功能說(shuō)明.196.2 系統(tǒng)時(shí)鐘誤差分析.196.3 軟件調(diào)試問(wèn)

7、題及解決.19結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) .20參考文獻(xiàn)（參考文獻(xiàn)（references）：）： .21附錄一附錄一 .22源程序清單源程序清單.224第一章第一章 緒論緒論1.1 數(shù)字電子鐘的背景 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。 時(shí)間對(duì)人們來(lái)說(shuō)總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無(wú)傷大雅。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多

8、品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著 cmos 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)模塊中最常見(jiàn)的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。1.2 數(shù)字電子鐘的意義數(shù)字鐘是采用數(shù)字電

9、路實(shí)現(xiàn)對(duì).時(shí),分,秒.數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。1.3 數(shù)字電子鐘的應(yīng)用 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以

10、及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。 5第二章第二章 整體設(shè)計(jì)方案整體設(shè)計(jì)方案2.1 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)mcs-52 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)8052 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(rom)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：中央處理器：中央處理器(cpu)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處

11、理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，cpu 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)8052 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 ram 只有 128 個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。程序存儲(chǔ)器(rom)：8052 共有 4096 個(gè) 8 位掩膜 rom，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器(rom)：8052 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)

12、產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(i/o)口：8052 共有 4 組 8 位 i/o 口(p0、 p1、p2 或 p3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8052 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：圖 2-1 單片機(jī) 8052 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)68052 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。時(shí)鐘電路：8052 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12mhz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 8052單片機(jī)需外置振蕩電

13、容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛(harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(princeton)結(jié)構(gòu)。intel 的 mcs-52 系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 mcs-96 系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是 mcs-52 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖 2-2 mcs-52 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)mcs-52 的引腳說(shuō)明：mcs-52 系列單片機(jī)中的 8031、8051 及 8751 均采用 40pin 封裝的雙列直接 dip 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40

14、 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個(gè) i/o 口，中斷口線與 p3 口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：mcs-51 的引腳說(shuō)明：mcs-52 系列單片機(jī)中的 8031、8051 及 8751 均采用 40pin 封裝的雙列直接 dip 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個(gè) i/o 口，中斷口線與 p3 口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：7 圖 2-3 單片機(jī)的引腳圖pin9:reset/vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) 8052 通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在

15、 reset 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 pc 指向0000h，p0-p3 輸出口全部為高電平，堆棧指針寫(xiě)入 07h，其它專用寄存器被清“0” 。reset 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000h 地址開(kāi)始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變 ram（包括工作寄存器 r0-r7）的狀態(tài)，8052 的初始態(tài)。8051 的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn)下圖 4。此外，reset/vpd還是一復(fù)用腳，vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 ram 的數(shù)據(jù)不丟失22uf 1k8圖 2-4 上電自動(dòng)復(fù)位電路圖8952圖 2-

16、5 內(nèi)部和外部時(shí)鐘方式圖 pin30:ale/當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)，ale(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ale 端將有一個(gè) 1/6 時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ale 會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。 如果單片機(jī)是 eprom，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。pin29:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，pc 的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 p0 和 p2 口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到 p0 口上，由 cpu 讀入并執(zhí)行。pin31:ea/vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部

17、選通線，8051 和 8751 單片機(jī)，內(nèi)置有 4kb 的程序存儲(chǔ)器，當(dāng) ea 為高電平并且程序地址小于 4kb 時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過(guò) 4kb 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如 ea 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然，對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的 8031,ea 端必須接地。 內(nèi)部時(shí)鐘圖 外部時(shí)鐘圖9第三章第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì)3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/ea=1 組成，下面介紹一下每一個(gè)組成部分。1.電源引腳 vcc電源端gnd接地端工作電壓為 5v，另有 at89lv51 工作電壓則是 2.7-6v, 引腳功

18、能一樣。 2.外接晶體引腳圖 3-1 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖xtal1為單片機(jī) 19 腳xtal2為單片機(jī) 18 腳 xtal1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，xtal2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 xtal1，而 xtal2 懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12mhz，時(shí)鐘頻率就為 6mhz。晶振的頻率可以在 1mhz-24mhz 內(nèi)選擇。電容取 30pf 左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。at89 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 xtal1 和 xtal2 分別是此放大器的輸入

19、端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成10一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 c1 和 c2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12mhz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22f。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。3. 復(fù)位rst9在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，

20、只要這個(gè)腳保持高電平，51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 p0p3 口均置 1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 sfr 全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 rom 的 00h 處開(kāi)始運(yùn)行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 rst 通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周期的 s5p2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是按鈕復(fù)位電路。4.輸入輸出引腳(1) p0 端口p0.0-p0.7 p0 是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路型雙向 i/o 端口，端口置 1（對(duì)端口寫(xiě) 1

21、）時(shí)作高阻抗輸入端。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) ttl。對(duì)內(nèi)部 flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié);校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。在訪問(wèn)外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0 口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址(低 8 位)/數(shù)據(jù)總線，訪問(wèn)期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。(2) p1 端口p1.0p1.7 p1 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/0 端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) ttl。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部 flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低 8 位地址信息。(3) p2 端口p2.0p2.7 p2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/0 端口。

22、輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) ttl。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高 8 位地址和控制信息。在訪問(wèn)外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2 口送出高 8 位地址。而在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。(4) p3 端口p3.0p3.7 p2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/0 端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) ttl。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對(duì)內(nèi)部 flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。除此之外 p3 端口還用于一些專門(mén)功能，具體請(qǐng)看下表。11表 3-1 p3

23、端口引腳功能圖3.2 led 顯示電路顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管 led 顯示器、液晶 led 顯示器、crt 顯示器等。led 顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一，如下圖所示。p3 引腳兼用功能p3.0串行通訊輸入（rxd）p3.1串行通訊輸出（txd）p3.2外部中斷 0（ int0）p3.3外部中斷 1（int1）p3.4定時(shí)器 0 輸入(t0)p3.5定時(shí)器 1 輸入(t1)p3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 wrp3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 rd12圖 3-2 led 顯示器的符號(hào)圖發(fā)光二極管（led

24、）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可以組裝成分段式或點(diǎn)陣式 led 顯示器件（半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（led 數(shù)碼管）由 7 條線段圍成 8 字型，每一段包含一個(gè)發(fā)光二極管。外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號(hào)。led 數(shù)碼管有共陽(yáng)、共陰之分。圖是共陽(yáng)式、共陰式 led 數(shù)碼管的原理圖和符號(hào).13圖 3-3 共陽(yáng)式、共陰式 led 數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號(hào)圖顯示電路顯示模塊需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間,即時(shí)、分、秒，因此需要 6 個(gè)數(shù)碼管，另需兩個(gè)數(shù)碼管來(lái)顯示橫。采用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示時(shí)間，硬件連接如下圖所示

25、，時(shí)的十位和個(gè)位分別顯示在第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)碼管，分的十位和個(gè)位分別顯示在第四個(gè)和第五個(gè)數(shù)碼管，秒的十位和個(gè)位分別顯示在第七個(gè)和第八個(gè)數(shù)碼管，其余數(shù)碼管顯示橫線。led 顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動(dòng)方式可分成靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。對(duì)于多位 led 顯示器，通常都是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，其硬件連接方式如下圖所示。3.3 鍵盤(pán)控制電路該設(shè)計(jì)需要校對(duì)時(shí)間，所以用三個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。按 hour 來(lái)調(diào)節(jié)小時(shí)的時(shí)間，按 minute 來(lái)調(diào)節(jié)分針的時(shí)間，按 sceond 來(lái)調(diào)節(jié)秒的時(shí)間。下圖是按鍵硬件連接圖。圖 3-4 數(shù)碼管的硬件連接示意圖14圖 3-5 按鍵控制電路的硬件連接圖當(dāng)用手按下一個(gè)鍵

26、時(shí)，如圖 3-6 所示，往往按鍵在閉合位置和斷開(kāi)位置之間跳幾下才穩(wěn)定到閉合狀態(tài)的情況；在釋放一個(gè)鍵時(shí)，也回會(huì)出現(xiàn)類似的情況。這就是抖動(dòng)。抖動(dòng)的持續(xù)時(shí)間隨鍵盤(pán)材料和操作員而異，不過(guò)通常總是不大于 10ms。很容易想到，抖動(dòng)問(wèn)題不解決就會(huì)引起對(duì)閉合鍵的識(shí)別。用軟件方法可以很容易地解決抖動(dòng)問(wèn)題，這就是通過(guò)延遲 10ms 來(lái)等待抖動(dòng)消失，這之后，在讀入鍵盤(pán)碼。34 數(shù)字鐘的硬件圖用 protues 軟件，根據(jù)要求畫(huà)出數(shù)字電子鐘的硬件圖如下所示。p1.0p1.1p1.215圖 3-6 數(shù)字鐘的硬件圖 工作原理 ： 數(shù)字電子鐘是一個(gè)將“ 時(shí)” ， “分” ， “秒”顯示于人的視覺(jué)器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周

27、期為 24小時(shí)，顯示滿刻度為 23 時(shí) 59 分 59 秒，另外還有校時(shí)功能。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由顯示器“時(shí)” ， “分” ， “秒”和單片機(jī)，還有校時(shí)電路組成。8 個(gè)數(shù)碼管的段選接到單片機(jī)的 p0 口，位選接到單片機(jī)的 p2 口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的工作原理工作，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒單元” ， “秒單元”采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分單元”的時(shí)鐘脈沖。 “分單元”也采用 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì) 60 分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)單元” 。 “時(shí)單元”采用 24 進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天 24 小時(shí)的累計(jì)

28、。顯示電路將“時(shí)” 、 “分” 、“秒”通過(guò)七段顯示器顯示出來(lái)。校時(shí)電路時(shí)用來(lái)對(duì)“時(shí)” 、 “分” 、 “秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整，校時(shí)電路時(shí)用來(lái)對(duì)“時(shí)” 、 “分” 、 “秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對(duì)調(diào)整，按一下 second,秒單元就加 1 ，按一下minute,分就加 1，按一下 hour，時(shí)就加 1。第四章第四章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實(shí)質(zhì)性功能）的設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)通常要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：（1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，設(shè)計(jì)出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件

29、開(kāi)發(fā)清晰、簡(jiǎn)潔和流程合理；（2）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、實(shí)行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改；（3）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)；（4）繪制程序流程圖；（5）合理分配系統(tǒng)資源；（6）注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。4.14.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用到很多子程序，它們的流程圖如下所示。 主程序是先開(kāi)始，然后啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)器啟動(dòng)后在進(jìn)行按鍵檢測(cè)，檢測(cè)完后，就可以顯示時(shí)間。16圖 4-1 主程序流程圖按鍵處理是先檢測(cè)秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加 1；如果沒(méi)有按下，就檢測(cè)分

30、按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加 1；如果沒(méi)有按下，就檢測(cè)時(shí)按鍵是否按下，時(shí)按鍵如果按下，時(shí)就加 1；如果沒(méi)有按下，就把時(shí)間顯示出來(lái)。開(kāi)始啟動(dòng)定時(shí)器按鍵檢測(cè)時(shí)間顯示17開(kāi)始秒按鍵按下？秒加 1分按鍵按下？分加 1時(shí)按鍵按下？時(shí)加 1顯示時(shí)間結(jié)束ynynyn圖 4-2 按鍵處理流程圖定時(shí)器中斷時(shí)是先檢測(cè) 1 秒是否到，1 秒如果到，秒單元就加 1；如果沒(méi)到，就檢測(cè)1 分鐘是否到，1 分鐘如果到，分單元就加 1；如果沒(méi)到，就檢測(cè) 1 小時(shí)是否到，1 小時(shí)如果到，時(shí)單元就加 1，如果沒(méi)到，就顯示時(shí)間。18開(kāi)始一秒時(shí)間到？秒單元加 160 秒時(shí)間到？秒單元清零，分單元加 160 分鐘到？分單元清零

31、，時(shí)單元加 1ynynyn24 小時(shí)到？時(shí)單元清零時(shí)間顯示中斷返回yn圖 4-3 定時(shí)器中斷流程圖19第五章第五章 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真5.1 protues 軟件介紹proteus 軟件是 labcenter electronics 公司的一款電路設(shè)計(jì)與仿真軟件，它包括isis、ares 等軟件模塊，ares 模塊主要用來(lái)完成 pcb 的設(shè)計(jì)，而 isis 模塊用來(lái)完成電路原理圖的布圖與仿真。proteus 的軟件仿真基于 vsm 技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢(shì)就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片，比如 mcs-51 系列、pic 系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比如鍵盤(pán)、led、lcd 等

32、等。通過(guò) proteus 軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個(gè)功能齊全、實(shí)用方便的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。5.2 電子鐘系統(tǒng) protues 仿真用 protues 軟件，根據(jù)數(shù)字電子鐘的原理圖，畫(huà)出仿真圖，得到的圖如下所示。圖 5-1 數(shù)字電子時(shí)鐘的 protes 仿真20第六章第六章 調(diào)試與功能說(shuō)明調(diào)試與功能說(shuō)明單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是他們并不能完全分開(kāi)。一般的方法是排除明顯的硬件故障，再進(jìn)行綜合調(diào)試，排除可能的軟/硬件故障。6.1 系統(tǒng)性能測(cè)試與功能說(shuō)明走時(shí)：默認(rèn)為走時(shí)狀態(tài)，按 24 小時(shí)制分別顯示“時(shí)時(shí)-分分-秒秒”，有 2 個(gè)“-”動(dòng)態(tài)顯示，時(shí)間會(huì)按實(shí)際時(shí)間以秒為最少單位變化

33、。走時(shí)調(diào)整：對(duì)秒進(jìn)行調(diào)整，按一下 sceond 加一秒；對(duì)分進(jìn)行調(diào)整，按一下 minute加一分；對(duì)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，按一下 hour 加一小時(shí)，從而達(dá)到快速設(shè)定時(shí)間的目的。 6.2 系統(tǒng)時(shí)鐘誤差分析時(shí)間是一個(gè)基本物理量，具有連續(xù)、自動(dòng)流逝、不重復(fù)等特性。我國(guó)時(shí)間基準(zhǔn)來(lái)自國(guó)家授時(shí)中心，人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r(shí)鐘就是以一定的精度與該基準(zhǔn)保持同步的。結(jié)合時(shí)間概念和誤差理論，可以定義電子鐘的走時(shí)誤差 s=s1-s2,s1 表示程序?qū)嶋H運(yùn)行計(jì)算所得的秒；s2 表示客觀時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)秒。s0 時(shí)表示電子鐘秒單元數(shù)值刷新滯后，即走時(shí)誤差為“慢”；反之，s0 表示秒單元數(shù)值的刷新超前，即走時(shí)誤差為“快”。本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)電子

34、鐘系統(tǒng)中，其誤差主要來(lái)源包括晶體頻率誤差，定時(shí)器溢出誤差，延遲誤差。晶體頻率產(chǎn)生震蕩，容易產(chǎn)生走時(shí)誤差；定時(shí)器溢出的時(shí)間誤差，本應(yīng)這一秒溢出，但卻在下一秒溢出，造成走時(shí)誤差；延遲時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，都會(huì)造成與基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生偏差，造成走時(shí)誤差。6.3 軟件調(diào)試問(wèn)題及解決軟件程序的調(diào)試一般可以將重點(diǎn)放在分模塊調(diào)試上，統(tǒng)調(diào)是最后一環(huán)。軟件調(diào)試可以采取離線調(diào)試和在線調(diào)試兩種方式。前者不需要硬件仿真器，可借助于軟件仿真器即可；后者一般需要仿真系統(tǒng)的支持。本次課題，keil 軟件來(lái)調(diào)試程序，通過(guò)各個(gè)模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。仿真部分采用 protus 軟件，此軟件功能強(qiáng)大且操作

35、較為簡(jiǎn)單，可以很容易的實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。首先打開(kāi) protus 軟件，在元件庫(kù)中找到要選用的所有元件，然后進(jìn)行原理圖的繪制；繪制好后再選擇已經(jīng)編譯好的*.hex 文件，選擇運(yùn)行，觀察顯示結(jié)果，根據(jù)顯示的結(jié)果和課題的要求再修改程序，再運(yùn)行查，直到滿足要求。21結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)這次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)比以往的課程設(shè)計(jì)要難，不僅僅是只寫(xiě)論文就可以了，還得自己買(mǎi)電器元?dú)?，自己做電路板。這在很大程度上鍛煉了我們各自的思考能力和動(dòng)手能力，避免了以往的抄襲和偷懶的行為，凡是都是自己親力親為，這樣就將自己以前不懂的、一知半解的一網(wǎng)打盡。但在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)們的幫助下經(jīng)過(guò)兩個(gè)多星期的不停的設(shè)計(jì)，終于把 stc89c

36、52 單片機(jī)芯片數(shù)字時(shí)鐘的電路原理圖以及單片機(jī)實(shí)物完成了。經(jīng)過(guò)了這次課程設(shè)計(jì)，極大地提高了我的獨(dú)立思考分析問(wèn)題的能力，同時(shí)激發(fā)了我對(duì)這方面的興趣。這次課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多有用的知識(shí)和加強(qiáng)了能力，讓我知道了 stc89c52 在整個(gè)時(shí)鐘電路中的作用以及各部分電路的原理，更是看到了上拉電阻的作用，通過(guò)做出一個(gè)實(shí)物來(lái)，自己在焊接方面的技術(shù)也有的很大的提高。可謂受益匪淺，當(dāng)然也發(fā)現(xiàn)自己許多不足之處，尤其是在理論與實(shí)踐中脫節(jié)。也體會(huì)到其實(shí)自己想到的并不一定是自己能夠輕易做到的，凡事都要靠自己的不斷實(shí)踐，進(jìn)而將自己的實(shí)踐水平不斷提高到相應(yīng)的理論水平上來(lái)，當(dāng)然自己的理論知識(shí)也不夠火候，還得努力加強(qiáng)。這次

37、課程設(shè)計(jì)明白其實(shí)動(dòng)手操作是以牢固的理論知識(shí)為基礎(chǔ)的。因而這就要求我更加努力去學(xué)好課本知識(shí)。 22參考文獻(xiàn)（參考文獻(xiàn)（references）：）：1 于海生微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)m 清華大學(xué)出版社1999-62 孫涵芳mcs-51 系列單片機(jī)原理及應(yīng)用m 北京航空航天大學(xué)出版社1996-43 黃正謹(jǐn)綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐m 東南大學(xué)出版社2002-34 楊欣等電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始m 清華大學(xué)出版社2005-105 謝嘉奎電子線路m 高等教育出版社2003-26 夏路易，石宗義電路原理圖與電路設(shè)計(jì)教程 protel 99sem 北京希望電子出版社20027 王毓銀數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)m 高等教育出版社2004-2

38、8 邱關(guān)源電路m 高等教育出版社2003-29 the mathworks，incmatlab users guide1 99510 the mathworks，incmatlab referrence guide1 99511 the mathworks，incsignal processing toolbox referrence guide199512 tms320c54x dsp assembly language tools users guide texasinstruments，200223附錄一附錄一源程序清單源程序清單#include /包含進(jìn)頭文件 sbit ksec=p30;/定義端口 sbit kmin=p31; sbit khour=p32;sbit bee=p37; unsigned char secshi=0,secge=0,minshi=0,minge=0,hourshi=0,hourge=0;/定義變量 unsigned int num=0,sec=0