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单片机数字时钟课程设计.doc
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单片机数字时钟课程设计
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中北大学单片机原理及接口技术课程设计说明书
第 Ⅰ 页 共 Ⅰ 页
目 录
1 引言..................................................................................................................1
2 系统基本方案..................................................................................................2
2.1 芯片选择.................................................................................................2
2.2 显示模块选择方案.................................................................................2
2.3 时钟信号的选择方案.............................................................................2
2.4 电路设计最终方案.................................................................................2
3 系统方案设计..................................................................................................2
3.1 数字钟电路模块设计.............................................................................2
3.2 主控制芯片 AT89C52 的原理及说明...................................................3
3.2.1 主要性能参数..............................................................................4
3.2.2 引脚功能......................................................................................4
3.2.3 特殊功能寄存器..........................................................................7
3.3 数字钟的外围电路设计.........................................................................7
3.3.1 单片机时钟电路..........................................................................7
3.3.2 按键连接电路..............................................................................7
3.3.3 数码管电路连接图......................................................................8
4 电子时钟电路图,参数及程序.........................................................................8
4.1 电子时钟原理图.....................................................................................8
4.2 参数设定.................................................................................................9
4.3 电子时钟元件清单...............................................................................10
4.4 数字钟源程序.......................................................................................10
5 仿真、调试与分析........................................................................................15
5.1 仿真与调试...........................................................................................15
5.2 分析与完善...........................................................................................17
6 结论................................................................................................................17
致谢......................................................................................................................19
参考文献..............................................................................................................20
中北大学单片机原理及接口技术课程设计说明书
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1 引言
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,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
钟表的报时功能。数字钟已成为人们日常生活中的必需品,广泛应用于家庭、车
站、码头、剧院、办公室等场所,给人们的生活、学习、工作带来极大的方便。
不仅如此,在现代化的进程中,也离不开电子钟的相关功能和原理,比如机械手
的控制、家务的自动化、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。而且是控制的核心部分。因
此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
单片机系统作为一种典型的嵌入式系统,其系统设计包括硬件设计和软件
编程设计两个方面,其调试过程一般分为软件调试、硬件测试、系统调试。
本次《单片机原理及接口技术》课程设计是围绕理论和实践并重的方式进
行了。在学习完该课程之后,课程设计主要任务是设计一个简易的数字时钟。要
求如下:利用 AT89C51 定时器和 6 位 7 段数码管,设计一个电子时钟。显示格式
位 “XX XX XX”,从左向右分别是:时、分、秒。这可以算是简单型的设计性
实验吧。鉴于相关的资料很多,设计方案及做出实物不难。主要难点在于如何把
理论与实践联系起来。相信通过本次的课程设计,我对该课程有了一个更深入的
理解,为以后的实践打下坚实的基础。
中北大学单片机原理及接口技术课程设计说明书
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2 系统基本方案
时钟的设计具体有两种方法。一是通过单纯的数字电路来实现;二是使用单
片机来控制实现。根据本课程设计的要求,我们选择以单片机为核心的方案来实
现课程要求。
2.1 芯片选择
方案一:采用 AT89C51 芯片,其为高性能 CMOS 8 位单片机,该芯片内含有 4k
bytes 的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)、128 bytes 的随机存取数据存
储器(RAM)、 32 位可编程 I/O 口线、2 个 16 位定时/计数器、6 个中断源、可编
程串行 UART 通道及低功耗空闲和掉电模式,但是由于 AT89C51 芯片可擦写的空
间不够大,且中断源提供的较小,为防止运行过程中出现不必要的问题,我们不
选用 AT89C51。
方案二:采用 AT89C52 芯片,它除了具备 AT89C51 的所有功能与部件外,其
最大的优势就是 AT89C52 提供了 8K 字节可擦写 Flash 闪速存储器空间、8 个中
断源、及 256*8 字节内部存储器(RAM),解决了我们对可反复擦写的 Flash 闪速
存储器空间大小与中断源的不够问题的担心。
2.2 显示模块选择方案
采用 LED 数码管显示,显示较为清楚,价格便宜,容易购买,本方案采用 LED
数码管显示。
2.3 时钟信号的选择方案
直接采用单片机定时计数器提供的秒信号,使用程序实现年、月、日、周、
时、分、秒计数。采用此种方案可减少芯片的使用,节约成本,实现的时间误差
较小。
2.4 电路设计最终方案
综上各方案所述,对此次数字时钟的方案选定为: 采用 AT89C52 作为主控制
系统; 并由其定时计数器提供时钟; LED 作为显示电路来实现功能。
3 系统方案设计
3.1 数字钟电路模块设计
本电路由四个模块组成:晶振电路模块,复位电路,数码管显示模块,按键
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调节模块。
图 3-1 电路设计框图
3.2 主控制芯片 AT89C52 的原理及说明
AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压,高性能 CMOS8 位单片机,片内含
8k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和蔼可亲 256 bytes 的随机
存取数据存储器(RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产,
与标准 MCS-51 指令系统及 8052 产品引脚兼容,片内置通用 8 位中央处理器(CPU)
和 Flash 存储单元,功能强大 AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。
数码管显示
AT89C52
主控制器
按键调节
晶振电路
复位电路
中北大学单片机原理及接口技术课程设计说明书
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图 3-2 AT89S52 引脚
3.2.1 主要性能参数
(1)与 MCS-51 产品指令和引脚完全兼容
(2)8k 字节可重擦写 Flash 闪速存储器
(3)1000 次擦写周期
(4)全静态操作:0Hz—24MHz
(5)三级加密程序存储器
(6)256×8 字节内部 RAM
(7)32 个可编程 I/O 口线
(8)3 个 16 位定时/计数器
(9)8 个中断源
(10)可编程串行 UART 通道
(11)低功耗空闲和掉电模式
3.2.2 引脚功能
Vcc(40):电源电压 GND(20):接地
P0 口(32-39):P0 口是一个 8 位双向 I/O 接口,也即地址/数据总线复用口。
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资源评论
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