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基于at89c51单片机的电子钟设计—-毕业论文设计.doc
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基于at89c51单片机的电子钟设计—-毕业论文设计.doc
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1
摘 要
AT89C51 单片机是一款应用广泛、功能强大八位单片机,本设计是由单片机
AT89C51 作为控制核心,通过对单片机使时钟具有时、分、秒的调整、显示功
能,以及 24 小时和 12 小时选择功能的电子钟的设计。由于单片机的使用主要通
过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低使
整个系统的电路结构简单,可靠性能高。此外由于此次电子钟使用 LED 显示,
使得本电子钟具有美观、低耗的特点。
关键词: AT89C51 单片机 LED 数码管显示 电子钟
毕业论文
2
目录
摘要………………………………………………………………………………………………………………………….1
目录………………………………………………………………………………………………………………………….2
第一章 课程概述……….……….………………………………………………………………………….3
第二章 主要硬件概述…………………………………………………….………………………………3
2.1 单片机概述………………………………………………………………………………….…………………………………3
2.1.1 单片机的组成……………………………………………………………………………….…………………………3
2.1.2 单片机的特点………………………………………………………………………………..………………………..3
2.1.3 单片机的应用……………………………………………………………………………….….……………………..4
2.2 LED 概述………………………………………………………………………….………………………..……………………….5
2.2.1 LED 简介……………………………………………………………….………………………..………………………..5
2.2.2 LED 分类………………………………………………………………….………………….….………………………..5
2.2.3 LED 封装………………………………………………………………….…….…………….…………………………..6
第三章 LED 数字钟的制作流程…………………………………..….………….……..………………….8
3.1 实验中需要的元件……………………………………………………….….………….…………………………………8
3.2 主体模块方案…………………………………………………….…………………….………….…………………………8
3.3 AT89C51 单片机简介…………………………………….………………………….………….…………………………8
3.3.1 AT89C51 主要特征…………………………….……………………………..………….…………………………..9
3.3.2 AT89C51 管脚说明………………….………………………………………….………………………………….10
3.3.3 振荡器特征……………………………………………………………………….…………………………………….11
3.4 电路接法………………………………………………………………………………………………………………………..12
3.4.1 AT89C51 与晶体振荡器的接法………………………………………………………………………………12
3.4.2 AT89C51 引脚的连接方法………………………………………………………………………………………12
3.4.3 译码器 CC4511 引脚的连接方法…………………………………………………………………………..12
3.5 软件设计………………………………………………………………………………………………………………………..13
3.5.1 主程序……………………………………………………………………………………………………………………….13
3.5.2 显示子程序……………………………………………………………………………………………………………….14
3.5.3 定时器/计数器 T0 中断服务程序…………………………………………………………………………….14
第四章 硬件电路设计………………………………………………………………………………………….14
4.1 系统总体方案介绍……………………………………………………………………………………………………….14
4.2 proteus 仿真电路设计………………………………………………………………………………………………..14
第五章 系统的调式………………………………………………………..……………………….……….…15
5.1 调试步骤………………………………………………………………………………………………………….……………..15
5.2 调试结果………………………………………………………………………………….………………………………………16
致谢………………………………………………………………………………………………………………………..17
参考文献………………………………………………………………………..………………………………………18
毕业论文
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第一章课程概括述
做一个基于AT89C51的简易的单片机数字钟。该数字钟有4个共阴极七段数码
管,分别显示分钟和秒。其显示方式为:XX:XX。
课程设计要求
(1)掌握AT89C51实验开发系统中的实验模块原理,画出电路原理图;
(2)综合运用实验模块,用89C51开发设计具有一定功能的单片机控制系统,
进行软、硬件设计及调试;
(3)写出完整的设计任务书:课题的名称、系统的功能、硬件原理图、软件
框图、程序清单、参考资料;
(4)时间以60分种为一个周期;电子钟的格式为:XX XX,由左向右分别为:
分、秒。完成显示由秒01一直加1至59,再恢复为00;分加1,由00至01,一直加
1至59,再恢复00;
(5)为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
第二章主要硬件概述
2.1 单片机概述
2.1.1 单片机的组成
单片机是通过内部总线把计算机的各主要部件接为一体,其内部总线包括地
址总线、数据总线和控制总线。其中,地址总线的作用是在进行数据交换时提供
地址,CPU 通过它们将地址输出到存储器或 I/O 接口;/数据总线的作用是在 CPU
与存储器或 I/O 接口之间,或存储器与外设之间交换数据;控制总线包括 CPU 发
出的控制信号线和外部送入 CPU 的应答信号线等。
2.1.2 单片机的特点
由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺,使其具有很多显著的
特点,因而在各个领域都得到了迅猛的发展。单片机主要发如下特点:
(1)有优异的性能价格比。
(2)集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯
片上,内部采用总线结构,减少了各芯片之间的连线,大大提高了单片机的可靠
性与抗干扰能力。另外,其体积小,对于强磁场环境易于采取屏蔽措施,适合在
恶劣环境下工作。
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(3)控制功能强。为了满足工业控制的要求,一般单片机的指令系统中均有极
丰富的转移指令、I/O 口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及
运行速度均高于同一档次的微机。
(4)低功耗、低电压,便于生产便携式产品。
( 5 ) 外 部 总 线 增 加 了 I C ( Inter-Integrated Circuit ) 及 SPI
(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式,进一步缩小了体积,简
化了结构。
(6)单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范,容易构成各种规模的应用系
统。
2.1.3 单片机的应用
单片机在实时控制中的应用
单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如,在工业测控、航空航天、尖
端武器、机器人等各种实时控制系统中,都可以用单片机作为控制器。单片
机的实时数据处理能力和控制功能,可使系统保持在最佳工作状态,提高系
统的工作效率和产品质量。
单片机在分布式多机系统中的应用
在比较复杂的系统中,常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能
各异的单片机组成,各自完成特定的任务,它们通过串行通信相互联系、
调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机,安装在系统的某些细节
上,对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力
使它可以置于恶劣环境的前端工作。
单片机在人类生活中的应用
自从单片机诞生以后,它就步入了人类生活,如洗衣机、电冰箱、电子玩具、
收录机等家用电器配上单片机后,提高了智能化程度,增加了功能,倍受人
们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。
综合所述,单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。另一方面,单
片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和
设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用
单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制
技术,是传统控制技术的一次革命。
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2.2 LED 概述
2.2.1 LED 简介
LED(Light Emitting Diode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可
以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支
架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由三部分组成,一部分是 P 型半导体,在它里面空穴占主导地位,另
一端是 N 型半导体,在这边主要是电子,中间通常是 1 至 5 个周期的量子阱。当
电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子和空穴就会被推向量子阱,在量子阱
内电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是 LED 发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色,是由形成 P-N 结的材料决定的。
2.2.2 LED 分类
LED(Light Emitting Diode),发光二极管,简称 LED,,是一种能够将电能
转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED 的心脏是一
个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的
正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成,一部分是 P 型
半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是 N 型半导体,在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个“P-N 结”。当电流通过导
线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向 P 区,在 P 区里电子跟空穴复合,然
后就会以光子的形式发出能量,这就是 LED 发光的原理。而光的波长也就是光
的颜色,是由形成 P-N 结的材料决定的。 它是一种通过控制半导体发光二极管
的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种
信息的显示屏幕。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使
用寿命长等优点,广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。LED 可以作为显
示屏,在计算机控制下,显示色彩变化万千的视频和图片。 LED 是一种能够将
电能转化为可见光的半导体。
2.2.3 LED 的分类
按发光管发光颜色分
按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯
绿)、蓝光等。另外,有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发
光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型
发光二极管和达于做指示灯用。
按发光管出光面特征分
按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用
微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm 及φ
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