基于51單片機(jī)的數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與研究畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)位論文范文模板參考資料

1、基于51單片機(jī)的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì) 摘 要20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的開(kāi)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)力的開(kāi)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。現(xiàn)代生活的人們?cè)絹?lái)越重視起了時(shí)間觀念，可以說(shuō)是時(shí)間和金錢(qián)劃上了等號(hào)。對(duì)于那些對(duì)時(shí)間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來(lái)說(shuō)，時(shí)間的不準(zhǔn)確會(huì)帶來(lái)非常大的麻煩，所以以數(shù)碼管為顯示器的時(shí)鐘比指針式的時(shí)鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)碼管顯示的時(shí)間簡(jiǎn)單明了而且讀數(shù)快、時(shí)間準(zhǔn)確顯示到秒。而機(jī)械式的依賴(lài)于晶體震蕩器，可能會(huì)導(dǎo)致誤差。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

2、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。數(shù)字鐘是其小巧，價(jià)格低廉，走時(shí)精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣闊消費(fèi)的喜愛(ài)，因此得到了廣泛的使用。目 錄 第一章 緒論 1.1 單片機(jī)的背景 1.2 單片機(jī)的意義 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用 第二章 整體設(shè)計(jì)方案2.1 單片機(jī)的選擇2.2 單片機(jī)的根本結(jié)構(gòu) 第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì)3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.2 LED顯示電路 3.

3、3 鍵盤(pán)控制電路 第四章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 4.2 數(shù)字電子鐘的原理圖 4.3 主程序 第五章 系統(tǒng)仿真5.1 PROTUES軟件介紹 第六章 調(diào)試與功能說(shuō)明6.2 系統(tǒng)性能測(cè)試與功能說(shuō)明 6.3 系統(tǒng)時(shí)鐘誤差分析 硬盤(pán)調(diào)試 6.4 軟件調(diào)試問(wèn)題及解決 結(jié)束語(yǔ).參考文獻(xiàn)第一章 緒論數(shù)字電子鐘的背景 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的開(kāi)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)力的開(kāi)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)總是那么珍貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的

4、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)正朝著高性能和多品種方向開(kāi)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)方面開(kāi)展。下面是單片機(jī)的主要開(kāi)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)的大局部功能，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(chēng)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

5、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。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,廣泛用于個(gè)人家庭,車(chē)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)字集成電路的開(kāi)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)播送、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)字化為根底的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，

6、有著非常現(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)人家庭以及車(chē)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)的開(kāi)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。 第二章 整體設(shè)計(jì)方案2.1 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱(chēng)為微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的根本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和

7、I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、3代的開(kāi)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng)I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向開(kāi)展。其開(kāi)展趨勢(shì)不外乎以下幾個(gè)方面：1、多功能 單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲(chǔ)器和I/O口都集成在一塊芯片上，使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。比方A/D、PWM、PCA可編程計(jì)數(shù)器陣列、WDT監(jiān)視定時(shí)器-看家狗、高速I(mǎi)/O口及計(jì)數(shù)器的捕獲/比擬邏輯等。 有的單片機(jī)針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以51內(nèi)核為核心，集成了USB控制

8、器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I*I*C總線(xiàn)控制器等，LED、LCD或VFD顯示驅(qū)動(dòng)器也開(kāi)始集成在8位單片機(jī)中。2、高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機(jī)開(kāi)始使用RISC、流水線(xiàn)和DSP的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi)ROMFLASH和RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開(kāi)始使用高級(jí)語(yǔ)言如C語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)單片機(jī)的程序。使用高級(jí)語(yǔ)言可以降低開(kāi)發(fā) 難度，縮短開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性，便于改良和

9、擴(kuò)充功能。3、低電壓和低功耗 單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工藝的大量采用，很多單片機(jī)可以在更低的電壓下工作1.2V或0.9V，功耗已經(jīng)降低到uA級(jí)。這些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長(zhǎng)的時(shí)間。4、低價(jià)格 單片機(jī)應(yīng)用面廣，使用數(shù)量大，帶來(lái)的直接好處就是本錢(qián)的降低。目前世界各大公司為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，在提高單片機(jī)性能的同時(shí)，十分注意降低其產(chǎn)品的價(jià)格。下面大致介紹一下單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)。1家用電器領(lǐng)域 用單片機(jī)控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路，使家用電器如洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機(jī)等功能更完善，更加智能化和易于使用。2辦公自動(dòng)

10、化領(lǐng)域 單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公設(shè)備，如計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、 機(jī)和 機(jī)等。3商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)局部與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似，但更加注重設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和平安性。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計(jì)量?jī)x器、收款機(jī)、條形碼閱讀器、平安監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等，都采用了單片機(jī)構(gòu)成的專(zhuān)用系統(tǒng)。與通用計(jì)算機(jī)相比，這些系統(tǒng)由于比擬封閉，可以更有效地防止病毒和電磁干擾等，可靠性更高。4工業(yè)自動(dòng)化 在工業(yè)控制和機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計(jì)算機(jī)外，很多都是以單片機(jī)為核心的單片機(jī)和多機(jī)系統(tǒng)。5智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測(cè)量?jī)x表中普遍采用了單片

11、機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)，使得測(cè)量系統(tǒng)具有存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、查詢(xún)及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。將單片機(jī)和傳感器相結(jié)合，可以構(gòu)成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的物理量作進(jìn)一步的變化和處理，使其成為數(shù)字信號(hào)，可以遠(yuǎn)距離傳輸并與計(jì)算機(jī)接口。6現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域 通常應(yīng)用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高，因此采用單片機(jī)系統(tǒng)更加重要。目前，我國(guó)生產(chǎn)很多型號(hào)的單片機(jī)，在此，我們采用型號(hào)為AT89C51的單片機(jī)。因?yàn)椋篈T89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROMFalsh Pr

12、ogrammable and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51 ? 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 1主要特性：與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線(xiàn) 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)

13、數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由

14、于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻

15、的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD串行輸入口P3.1 TXD串行輸出口P3.2 /INT0外部中斷0P3.3 /INT1外部中斷1 P3.4 T0記時(shí)器0外部輸入P3.5 T1記時(shí)器1外部輸入P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩

16、個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器

17、周期兩次/PSEN有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，那么在此期間外部程序存儲(chǔ)器0000H-FFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，

18、XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的上下電平要求的寬度。4芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)

19、硬件復(fù)位為止。 HYPERLINK :/ zymcu /datasheet/atmel/at89c51.pdf t _blank 第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì)3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 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)組成局部。1.電源引腳 Vcc40電源端GND20接地端工作電壓為5V，另有AT89LV51工作電壓那么是2.7-6V, 引腳功能一樣。 圖3-2 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖 XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2那么是輸出端，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

20、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端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反應(yīng)元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(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，接在放大器的反應(yīng)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)影響震蕩器頻率的上下、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

21、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，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)器和特殊功能存放器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

22、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)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C取22F，Rs約為200，Rk約為1K。復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部RAM有所影響。常用的復(fù)位電路如以下圖所示：圖3-3 常用復(fù)位電路圖(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(fǎng)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(xiàn)，訪(fǎng)

23、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。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(fǎng)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(fǎng)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

24、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(zhuān)門(mén)功能，具體請(qǐng)看下表。P3引腳兼用功能串行通訊輸入RXD串行通訊輸出TXD外部中斷0 INT0外部中斷1INT1定時(shí)器0輸入(T0)定時(shí)器1輸入(T1)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通RD表3-1P3端口引腳兼用功能表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

25、器、液晶LCD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，如以下圖所示。圖3-4 LED顯示器的符號(hào)圖發(fā)光二極管LED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(xiàn)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).圖3-5 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、

26、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，硬件連接如以下圖所示，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(xiàn)。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，其硬件連接方式如以下圖所示。圖3-6 數(shù)碼管的硬件連接示意圖數(shù)碼管使用條件：a、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻 b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定； 小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA每段 10m

27、A；動(dòng)態(tài)：平均電流 4-5mA 峰值電流 100mA數(shù)碼管使用考前須知說(shuō)明：數(shù)碼管外表不要用手觸摸，不要用手去弄引角；焊接溫度：度；焊接時(shí)間：外表有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來(lái)。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khour來(lái)調(diào)節(jié)小時(shí)的時(shí)間，按 kmin來(lái)調(diào)節(jié)分針的時(shí)間，按 ksec來(lái)調(diào)節(jié)秒的時(shí)間。以下圖是按鍵硬件連接圖。圖3-7 按鍵控制電路的硬件連接圖當(dāng)用手按下一個(gè)鍵時(shí)，如圖3-8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(lèi)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?？偸遣淮笥?0m

28、s。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。鍵按下前沿抖動(dòng)后沿抖動(dòng)閉合穩(wěn)定圖3-8 按鍵抖動(dòng)信號(hào)波形數(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)軟件劃分為假設(shè)干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的局部，設(shè)計(jì)出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開(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

29、立正確的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取適宜的參數(shù)；4繪制程序流程圖；5合理分配系統(tǒng)資源；6為程序參加注釋?zhuān)岣呖勺x性，實(shí)施軟件工程；7注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。4.1 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。開(kāi)始啟動(dòng)定時(shí)器按鍵檢測(cè)時(shí)間顯示主程序是先開(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。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

30、下，就把時(shí)間顯示出來(lái)。 NYNYNY時(shí)加1顯示時(shí)間結(jié)束開(kāi)始秒按鍵按下？秒加1分按鍵按下？分加1時(shí)按鍵按下？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。N24小時(shí)到？分單元清零，時(shí)單元加1NNNYY時(shí)單元清零時(shí)間顯示中斷返回開(kāi)始一秒時(shí)間到？60秒時(shí)間到？60分鐘到？秒單元加1秒單元清零，分單元加1YY 圖4-3 定時(shí)器中斷流程圖時(shí)間顯示是先秒個(gè)位計(jì)算顯示，然后是秒十位計(jì)算顯示，再是分個(gè)位計(jì)算顯示，再然后是分十位顯示，再就是

31、時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示，最后是時(shí)十位顯示。時(shí)十位計(jì)算顯示結(jié)束開(kāi)始秒個(gè)位計(jì)算顯示秒十位計(jì)算顯示分個(gè)位計(jì)算顯示分十位計(jì)算顯示時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示 圖4-4 時(shí)間顯示流程圖4.2 數(shù)字鐘的原理圖用PROTUES軟件，根據(jù)要求畫(huà)出數(shù)字電子鐘的原理圖如下所示。圖4-5 數(shù)字鐘的原理圖 數(shù)字時(shí)鐘的PCB圖在此有必要介紹一下數(shù)字電子鐘的工作原理。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)周期為24小時(shí)，顯示滿(mǎn)刻度為23時(shí)59分59秒，另外還有校時(shí)功能。因此，一個(gè)根本的數(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

32、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?！胺謫卧膊捎?0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?！皶r(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)。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，按一下ksec,秒單元就加1 ，按一下kmin,分就加1，按一下khour，時(shí)就加1。4.3 程序函數(shù)：#include #define unchar unsigned c

33、har#define unint unsigned intvoid display(unint shi,unint fen,unint miao); void keyscan();volatile status = 0;sbit key1=P10;sbit key2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P13;unint shi,fen,miao,num;void delay(float z);unchar table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f, 0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07, 0 x7f,0 x6f ;/數(shù)碼管字形表,0-9 voi

34、d main() TMOD=0 x01; /工作方式1 TH0=(65536-50000)/256;/50ms一次中斷 TL0=(65536-50000)%256; EA=1; /開(kāi)總中斷 ET0=1;/開(kāi)定時(shí)器0中斷 TR0=!TR0; while(1) keyscan(); display(shi,fen,miao); void display(unint shi,unint fen,unint miao) P2=0 x7f; P0=tablemiao%10; delay(1); P2=0 xbf; P0=tablemiao/10; delay(1); /秒位完畢 P2=0 xdf; P0

35、=0 x40;/秒與分之間的杠 delay(1); P2=0 xef; P0=tablefen%10; delay(1); P2=0 xf7; P0=tablefen/10; delay(1);/分位完畢 P2=0 xfb; P0=0 x40;/分與時(shí)之間的杠 delay(1); P2=0 xfd; P0=tableshi%10; delay(1); P2=0 xfe; P0=tableshi/10; delay(1);/時(shí)位完畢 /* */void inter0()interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TH1=(65536-50000)%256; num+;

36、if(num=20) num=0; miao+; if(miao=60) miao=0; fen+; if(fen=60) fen=0; shi+; if(shi=24) shi=0; void delay(float z) int y; for (;z0;z-) for(y=110;y0;y-);void keyscan()/處理key4if(key4=0)delay(10);while(!key4);TR0=!TR0;/啟動(dòng)或關(guān)閉定時(shí)器0/處理key1if(key1=0) /按一次調(diào)節(jié)時(shí)delay(10); /延時(shí)去抖if(key1=0)/再次確認(rèn)key1status+;if(status

37、3)status = 0;if(key2=0)delay(10);if(key2=0)if(status=1)shi+;if(shi=24)shi=0;else if(status=2)fen+;if(fen59)fen = 0;else if(status=3)miao+;if(miao59)miao=0;while(!key2);if(key3=0) delay(10);if(key3=0)if(status=1)if(shi=0)shi=24;shi-;else if(status=2)if(fen=0)fen = 60;fen-;else if(status=3)if(miao=0)m

38、iao=60;miao-;while(!key2);在這里，我們有必要介紹一下單片機(jī)的中斷系統(tǒng)，以利于我們的學(xué)習(xí)。中斷技術(shù)在單片系統(tǒng)中有著十分重要的作用，它不僅可以提高單片機(jī)CPU的效率，也可以對(duì)突發(fā)事件處理。所謂中斷就是當(dāng)CPU正在執(zhí)行程序A時(shí)，發(fā)生了另一個(gè)急需處理的事件B，這是CPU暫停當(dāng)前執(zhí)行的程序A，立即轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理事件B的程序，處理完事件B后，再返回到程序A繼續(xù)執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程被叫做中斷。關(guān)于中斷的概念有以下幾個(gè)名詞：1程序A稱(chēng)為主程序，2處理事件B的程序稱(chēng)為中斷效勞程序，3主程序中轉(zhuǎn)向中斷效勞程序的地方稱(chēng)為斷點(diǎn)，4引起中斷的原因即事件B稱(chēng)為中斷源，5轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷效勞程序稱(chēng)為中斷響應(yīng)。

39、關(guān)于中斷的概念可以打個(gè)如下的比喻。領(lǐng)導(dǎo)CPU在自己的房間辦公執(zhí)行主程序，下屬外設(shè)有問(wèn)題打 來(lái)請(qǐng)示中斷源，領(lǐng)導(dǎo)停下正在進(jìn)行的工作，通過(guò) 給下屬做指示執(zhí)行中斷效勞程序，指示完后，領(lǐng)導(dǎo)掛斷 ，繼續(xù)做自己的工作返回主程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷是一個(gè)過(guò)程，當(dāng)中央處理器CPU在處理某件事情時(shí)，外部又發(fā)生了另一緊急事件，請(qǐng)求CPU暫停當(dāng)前的工作而去迅速處理該緊急事件。處理結(jié)束后，再回到原來(lái)被中斷的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作。引起中斷的原因或發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源，稱(chēng)為中斷源。單片機(jī)一般允許有多個(gè)中斷源，當(dāng)幾個(gè)中斷源同時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷時(shí)，就存在CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個(gè)中斷請(qǐng)求源的問(wèn)題優(yōu)先級(jí)問(wèn)題，一般根據(jù)中斷源的輕重緩急排隊(duì)，優(yōu)先

40、處理最緊急事件的中斷請(qǐng)求，于是便規(guī)定每一個(gè)中斷源都有一個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)別，并且CPU總是響應(yīng)級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。當(dāng)CPU正在處理一個(gè)中斷源請(qǐng)求的時(shí)候，又發(fā)生了另一個(gè)優(yōu)先級(jí)比它高的中斷源請(qǐng)求，如果CPU能夠暫時(shí)中止對(duì)原來(lái)中斷處理程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理優(yōu)先級(jí)更高的中斷源請(qǐng)求，待處理完以后，再繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的低級(jí)中斷處理程序，這樣的過(guò)程稱(chēng)為中斷嵌套。第五章 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。P

41、roteus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，比方MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比方鍵盤(pán)、LED、LCD等等。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。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局部，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 硬盤(pán)調(diào)試拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒(méi)有任何方面的錯(cuò)誤，如短路和斷路，尤其要防止電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬(wàn)用表測(cè)其數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應(yīng)先空載上電芯片座上不插芯片，并檢查各引腳的電位是否正確。假設(shè)一切正常，方可在斷電的情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬(wàn)用表的