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单片机课程设计 时钟系统设计.doc
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单片机课程设计 时钟系统设计.doc
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时钟系统设计
摘要:本课程设计介绍了一款基于 AT89C51 单片机的数字时钟的设计,详细叙述了整个设计的系
统的硬件、软件的具体实现。硬件主要由时钟模块和相关的控制模块组成,而软件包括中断模块、
调时模块、显示模块组成,采用 C 语言编写。本设计实现了时钟的显示和调整功能。对比实际时
钟,发现误差来源并进行调整,尽可能的减少误差,使设计的时钟走时基本准确。
关键字:数字电子时钟;AT89C51 单片机
第一章 概述
1.1 目的与要求
本实验课程的目的,旨在通过上机实验,使学生加深理解单片机技术的基本方法,帮助和培养
学生建立利用原理图和硬件描述语言进行电路设计的基本方法和利用单片机工具软件(keil 仿
真软件和 protues 仿真软件)设计简单数字电子系统的能力,为以后从事有关数字电子系统方面
的设计和研究开发工作打下基础。
1.2 实验前预习
每次实验前,学生须仔细阅读本实验的相关内容,明确实验目的和实验内容;明确实验原理
与步骤;复习与实验内容有关的理论知识;预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项。
1.3 设计环境
Keil 简介
Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,全 Windows 界面。另外重要的
一点,只要看一下编译后生成的汇编代码,就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高,
多数语句生成的汇编代码很紧凑,容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面
详细介绍 Keil C51 开发系统各部分功能和使用。
C51 工具包的整体结构,uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成开发环
境(IDE),可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用 IDE 本身或
其它编辑器编辑 C 或汇编源文件。然后分别由 C51 及 C51 编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标
文件可由 LIB51 创建生成库文件,也可以与库文件一起经 L51 连接定位生成绝对目标文件(.ABS)
。ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件,以供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进行源代码
级调试,也可由仿真器使用直接对目标板进行调试,也可以直接写入程序存贮器如 EPROM 中。
Protues 简介
protues 不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的
- 2 -
仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机
教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具(仿
真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到 PCB 设计,真正
实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB 设计软件和虚拟模型
仿真软件三合一的设计平台,在编译方面,它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多种编译。
第二章整体设计方案
设计采用 AT89C51 单片机,主要的设计思想是:整个系统采用单片机为中央控制器,软件设计
时间信号并通过显示模块来输出信号及相关的控制功能。软件产生的时钟信号由单片机的 I/O 口
实现数码管的显示。系统设有三个键可以对时间进行调整,。整体框架如图 2-1 所示。
图 2-1 整体框架图
2.1 单片机的选择
AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only
Memory)的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器,俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存
可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件
采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器,
AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价
廉的方案。
2.2 单片机的基本结构
AT89C51 的内部结构示意图如图 2-2。
单
片
机
电源模块
复位电路模块
LED 数码管显
示
按键控制模块
- 3 -
图 2-2 单片机的内部结构
下图是 AT89C51 单片机的引脚说明:
图 2-3 单片机的引脚图
引脚说明:AT89C51 是标准的 40 线双列直插式封装(也有其它封装形式)的集成电路,其引脚与
MCS-51 系列单片机完全兼容。这 40 条引脚大致可分为电源(Vcc、Vss、VPP、VPD)、时钟(XTAL1、
XTAL2)、专用控制线(ALE、RST、PROG、PSEN、EA)、通用多功能输入输出标准 I/O 口(P0~
P3)等 4 大部分。该单片机有 6 条引脚是保证基本工作所必须连接的:40 脚 Vcc 和 20 脚 Vss 为
整个芯片提供电源;18 脚、19 脚是时钟振荡引脚,它们的内部连接一个高增益放大器,外部接
振 荡 器 和
时钟电路
数 据 存 储
器
128 字节
程 序 存 储
器
14KB
CP
U
两个 16 位定时
器
计数器
中
断
控
制
总 线 扩 展
控制器
并 行 可 编
程
I/O 口
可编程
串行口
内
部
总
线
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oligaga
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