基于51單片機的數(shù)字鐘設(shè)計與制作

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)基于52單片機制作的數(shù)字鐘1.設(shè)計任務(wù)⑴時間顯示:上電后,系統(tǒng)自動進入時鐘顯示,從00:00:00開始計時,此時可以設(shè)定當前時間.⑵時間調(diào)整：按下k1，k2，k3鍵可以順序設(shè)置秒、分、時,并在相應(yīng)數(shù)碼管上顯示設(shè)置值,直至6位設(shè)置完畢。2.系統(tǒng)基本方案選擇和論證本時鐘的設(shè)計具體有兩種方法。一是通過單純的數(shù)字電路來實現(xiàn)；二是使用單片機來控制實現(xiàn)。本次設(shè)計選取了較為簡單的單片機控制；而選擇這一方法后還要進行各個芯片的選擇。以下是我在這次設(shè)計中所用的方案。2.1芯片的選擇方案一：采用AT89C51芯片，其為高性能CMOS8位單片機，該芯片內(nèi)含有4kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）、128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、32位可編程I/O口線、2個16位定時/計數(shù)器、6個中斷源、可編程串行UART通道及低功耗空閑和掉電模式，但是由于AT89C51芯片可擦寫的空間不夠大，且中斷源提供的較小，為防止運行過程中出現(xiàn)不必要的問題，我們不選用AT89C51。方案二:采用AT89C52芯片，它除了具備AT89C51的所有功能與部件外，其最大的優(yōu)勢就是AT89C52提供了8K字節(jié)可擦寫Flash閃速存儲器空間、8個中斷源、及256*8字節(jié)內(nèi)部存儲器（RAM），解決了我們對可反復(fù)擦寫的Flash閃速存儲器空間大小與中斷源的不夠問題的擔心。2.2顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用LCD，電路比較簡單，且在軟件設(shè)計上也相對簡單，具有低功耗功能。價格貴。方案二：采用LED數(shù)碼管顯示，顯示較為清楚。價格便宜。所以本方案采用LED數(shù)碼管顯示。2.3時鐘信號的選擇方案和論證直接采用單片機定時計數(shù)器提供的秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、周、時、分、秒計數(shù)。采用此種方案可減少芯片的使用，節(jié)約成本，實現(xiàn)的時間誤差較小。2.4電路設(shè)計最終方案決定綜上各方案所述,對此次數(shù)字時鐘的方案選定為:采用AT89C52作為主控制系統(tǒng);并由其定時計數(shù)器提供時鐘;LED作為顯示電路來實現(xiàn)功能。3.1數(shù)字鐘電路設(shè)計框圖3.1.1如圖3-1LCD動態(tài)掃描顯示模塊LCD動態(tài)掃描顯示模塊AT89C52主控制器主控制器開關(guān)調(diào)節(jié)模塊晶振電路模塊復(fù)位電路圖3-1電路設(shè)計框圖3.2主控制芯片AT89C52的原理及說明AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和藹可親256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大AT89C52單片機適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。圖3-2AT89S52引腳3.2（1）與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容（2）8k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器（3）1000次擦寫周期（4）全靜態(tài)操作:0Hz—24MHz（5）三級加密程序存儲器（6）256×8字節(jié)內(nèi)部RAM（7）32個可編程I/O口線（8）3個16位定時/計數(shù)器（9）8個中斷源（10）可編程串行UART通道（11）低功耗空閑和掉電模式3.2.2引腳功能Vcc(40)：電源電壓GND(20)：接地P0口(32-39)：P0口是一個8位雙向I/O接口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”P1口(1-8)：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平時，此時可作輸入口。作為輸入品使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可以分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入(P1.0/T2）P2口(21-28)：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對端口P2寫“1”P3口(10-17)：P3是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路，對端口P3寫“1”端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外中斷0）P3.3INT1（外中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)器0）P3.5T1（定時/計數(shù)器1）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫通道）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀通道）表3-1P3口的第二功能RST(9)：復(fù)位信號輸入端。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。ALE/PROG(30)：地址鎖存有效信號輸出端。當訪問片外程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)，一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的，要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。PSEN(29)：程序存儲允許輸出端。是片外程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP(31)：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地），需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1(19)：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL1(18)：振蕩器反相放大器的輸出端。通過XTAL1、XTAL2外接晶振后，即可構(gòu)成自激振蕩器，驅(qū)動內(nèi)部時鐘發(fā)生器向主機提供時鐘信號。4、特殊功能寄存器在AT89C52片內(nèi)存儲器中，80H-FFH共128個單元為特殊功能寄存器（SFR），其中包括B寄存器、累加器、程序狀態(tài)寄存器（PSW）、定時/計數(shù)器控制、中斷優(yōu)級控制寄存器（IP）、P3口鎖存寄存器、中斷允許控制寄存器（IE）、串行口控制寄存器等。它們可運用來設(shè)置片內(nèi)電路的運行方式，記錄電路的運行狀態(tài)，MCS-51單片機對特殊功能寄存器采取與片內(nèi)RAM統(tǒng)一編址的方法，可按字節(jié)地址直接尋址。在已有的基礎(chǔ)上AT89C52與AT89C51相比還提供了兩個定時/計數(shù)器。定時/計數(shù)器2的控制和狀態(tài)位位于T2CON與T2MOD，該功能的數(shù)在自動裝載的情況下可裝入到寄存器中，提高了效率。3.3數(shù)字鐘的外圍電路設(shè)計3.3.1時鐘電路（1）單片機時鐘時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本文用的是內(nèi)部時鐘方式。電路設(shè)計如圖3-7所示。圖3-3單片機時鐘AT89S52單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。(2)復(fù)位電路AT89S52單片機的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。上電復(fù)位：上電復(fù)位電路是—種簡單的復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位引腳接一個電容到VCC，接一個電阻到地就可以了。上電復(fù)位是指在給系統(tǒng)上電時，復(fù)位電路通過電容加到RST復(fù)位引腳一個短暫的高電平信號，這個復(fù)位信號隨著VCC對電容的充電過程而回落，所以RST引腳復(fù)位的高電平維持時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復(fù)位，RST引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。圖3-4復(fù)位電路如圖3-12所示，上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。也能手動復(fù)位。4.1數(shù)字鐘原理圖

4.2數(shù)字鐘元件清單4.3數(shù)字鐘源程序S_SET BIT P1.0 ;數(shù)字鐘秒控制位M_SET BIT P1.1 ;分鐘控制位H_SET BIT P1.2 ;小時控制位SECOND EQU 30HMINUTE EQU 31HHOUR EQU 32HTCNT EQU 34H ORG 00H SJMP START ORG 0BH LJMP INT_T0START: MOV DPTR,#TABLE MOV HOUR,#0 ;初始化 MOV MINUTE,#0 MOV SECOND,#0 MOV TCNT,#0 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#(65536-50000)/256 ;定時50毫秒 MOV TL0,#(65536-50000)MOD256 MOV IE,#82H SETB TR0;****************************************************;判斷是否有控制鍵按下,是哪一個鍵按下A1: LCALL DISPLAY JNB S_SET,S1 JNB M_SET,S2 JNB H_SET,S3 LJMP A1S1: LCALL DELAY ;去抖動 JB S_SET,A1 INC SECOND ;秒值加1 MOV A,SECOND CJNE A,#60,J0 ;判斷是否加到60秒 MOV SECOND,#0 LJMP K1S2: LCALL DELAY JB M_SET,A1K1: INC MINUTE ;分鐘值加1 MOV A,MINUTECJNE A,#60,J1 ;判斷是否加到60分 MOV MINUTE,#0 LJMP K2S3: LCALL DELAY JB H_SET,A1K2: INC HOUR ;小時值加1 MOV A,HOUR CJNE A,#24,J2 ;判斷是否加到24小時 MOV HOUR,#0 MOV MINUTE,#0 MOV SECOND,#0 LJMP A1;****************************************************;等待按鍵抬起J0: JB S_SET,A1 LCALL DISPLAY SJMP J0J1: JB M_SET,A1 LCALL DISPLAY SJMP J1J2: JB H_SET,A1 LCALL DISPLAY SJMP J2;***********************************************;定時器中斷服務(wù)程序,對秒,分鐘和小時的計數(shù)INT_T0: MOV TH0,#(65536-50000)/256 MOV TL0,#(65536-50000)MOD256 INC TCNT MOV A,TCNTCJNE A,#20,RETUNE ;計時1秒 INC SECOND MOV TCNT,#0 MOV A,SECOND CJNE A,#60,RETUNE INC MINUTE MOV SECOND,#0 MOV A,MINUTE CJNE A,#60,RETUNE INC HOUR MOV MINUTE,#0 MOV A,HOUR CJNE A,#24,RETUNE MOV HOUR,#0 MOV MINUTE,#0 MOV SECOND,#0 MOV TCNT,#0RETUNE: RETI;******************************************;顯示控制子程序DISPLAY:MOV A,SECOND ;顯示秒 MOV B,#10 DIV AB CLR P3.6 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY SETB P3.6 MOV A,B CLR P3.7MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A