单片机课程设计报告基于MCS-51单片机的时钟设计.doc

单片机课程设计报告 设计课题：基于MCS-51单片机的时钟设计 专业班级： 小组成员： 指导教师： 设计时间： 目录 设计任务与要求 3 1.基本设计要求 3 2.选作项目 4 相关硬件结构概述 4 1.硬件结构原理 4 2.相关电路图： 7 软件结构概述 8 程序清单 10 程序调试 17 课程总结 17 参考文献 19 设计任务与要求 1.基本设计要求 (1)在ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱的硬件结构上编写软件完成设计。也可以在其它 MCS—51单片机硬件板上完成，或自行设计硬件并制做完成。 (2)程序的首地址应使目标机可以直接运行，即从0000H开始。在主程序的开始部分必须 设置一个合适的栈底。程序放置的地址须连续且靠前，不要在中间留下大量的空闲地址 ，以使目标机可以使用较少的硬件资源。 (3)6位LED数码管从左到右分别显示时、分、秒(各占用2位)，采用24小时标准计时制 。开始计时时为000000，到235959后又变成000000。 (4)在键盘上选定3个键分别作为小时、分、秒的调校键。每按一次键，对应的显示值便 加1。 分、秒加到59后再按键即变为00；小时加到23后再按键即变为00。在调校时均不向上一 单位进位 (例如分加到59后变为00，但小时不发生改变)。 (5) 软件设计必须使用MCS- 51片内定时器，采用定时中断结构，不得使用软件延时法。 (6)上机调试通过。 2.选作项目 有能力的同学，在做完以上设计后，可选作此项设计内容。 (1)另设三个键，分别作小时、分、秒的减1调校。 (2)在以上设计的基础上，修改程序制作一个电子秒表。分、秒各占用2位显示，1/10秒 、1/100秒各占用1位显示。设定二个键分别作启动／停止、清零。 (3)在做完(2)后，将时钟与秒表合二为一，并且在同时使用时互不影响。即可在时钟与 秒表之间任意切换，而不影响走时、计秒。 相关硬件结构概述 硬件结构原理 该课程设计基于STC89C52单片机为核心完成的，外加少量其他辅助器件，硬件结构比 较简单。 由于本电路结构比较简单，单片机I/O口完全够用，故我们将6位8段LED直接和单片机 相连。硬件结构中的6位8段LED显示器，采用动态方式驱动。我们采用的是共阳电路，一 位LED显示器显示内容一段时间，然后下一位LED显示器显示内容一段时间……，周而复始 。只要刷新频率不小于50Hz，就可以获得清晰稳定的显示效果。 为了增加和位选相连接的I/O口的驱动能力，直接接上上拉电阻。在本设计中，只使用了 6个按键。复位键，模式设定键、2个上下调节键。 1、定时器/计数器 定时器/计数器简称定时器，其作用主要用于生产各种时间间隔、记录外部脉冲与事件的 数量等，是微机中最常用、最基本的部件之一。89C52单片机有2个16位的定时器/计数器 0（T0）和定时器1（T1）.T0由2个定时寄存器TH0和Th0构成，T1则由Th1和TL1构成，他 们分别映射在特殊功能寄存器中，从而可以通过对特殊功能寄存器的读写来实现对这两 个定时器的操作。作为定时器时，每个机器周期定时寄存器自动加1，所以定时器也可以 看做是计量机器周期的计数器。由于每个机器周期为12个时钟震荡周期，所以定时器的 分辨率是时钟震荡频率的1/12.作为计数器时，只要在单片机外部引脚T0（T1）有从1到 0电平的负跳变，计数器自动加1.计数的最高频率一般为振荡频率的1/24，例如，选用1 2MHz晶振，则最高计数频率为0.5MHz。 2、中断系统 当中央处理器CPU正在执行某程序时，由于某种原因，外界向CPU发出暂停目前工作去 处理更重要的事情的请求，程序被打断；CPU响应该请求并转入相应的处理程序，处理程 序完成以后，再返回原来程序被打断的位置，继续原来的工作，这一过程称为中断。实 现中断功能的部件称为中断系统，或称为中断控制逻辑系统。 89C52单片机的中断系统简单实用。其基本特点是：有6个固定的可屏蔽的中断源，4 个在片内，2个在片外，他们在程序存储器中各有固定的中断入口地址，由此进入中断服 务程序；6个中断源由两级有先级，可形成中断嵌套；2个特殊功能寄存器用于中断控制 和条件设置的编程。 若某个中断源通过编程设置，处于被打开的状态，并满足中断响应的条件，而且满足如 下3个条件时，单片机响应此中断： 1）当前正在执行的那条指令已被执行完。 2）当前未响应同级或高级中断。 3不在操作IE、IP中断控制寄存器或执行RETI中断指令。 在正常情况下，从中断请求信号有效开始，到中断得到响应，通常需要3个机器周期到8 个机器周期。 中断得到响应后，自动清除中断请求标志（对串行I\O端口的中断标志，要用软件清除） ，将断点即程序计数器之值（PC）压入堆栈（以备恢复用）；然后把相应的中断入口 单片机课程设计报告主要围绕基于MCS-51单片机的时钟设计展开，旨在让学生掌握单片机的基本应用和系统设计能力。MCS-51系列单片机是一种广泛应用的8位微控制器，具有丰富的I/O资源和内部定时器功能，适合于简单的实时控制系统，如本设计中的时钟。 设计任务要求使用MCS-51单片机（如STC89C52）构建一个6位LED数码管显示的24小时制时钟，其中数码管从左到右依次显示小时、分钟和秒。设计中需要3个按键用于调整时间，每次按键对应的时间值加1，当达到最大值后自动回零。同时，设计要求利用片内定时器进行定时中断，避免使用软件延时方法，以提高效率。 硬件结构方面，设计基于STC89C52单片机，采用动态驱动方式控制6位8段LED显示器，共阳极电路设计使得LED轮流显示，通过快速刷新实现稳定显示。此外，使用上拉电阻增强I/O口驱动能力，配置6个按键，包括复位键、模式选择键以及两个上下调节键。MCS-51单片机内置两个16位定时器/计数器（T0和T1），用于生成时间间隔和处理外部脉冲，定时器T0和T1由TH0、TH1、TL0和TL1寄存器组成，可以作为定时器或计数器使用。 中断系统在单片机中扮演重要角色，它允许CPU在处理紧急任务时中断当前工作。89C52单片机有6个可屏蔽中断源，4个片内，2个片外，中断响应需满足特定条件，如执行完当前指令、未响应同等或更高优先级中断，且不处于中断控制寄存器操作中。中断响应后，会保存程序状态，执行中断服务程序，完成后返回原程序继续执行。 课程设计还提供了选作项目，包括增加减1调校键、创建电子秒表功能以及实现时钟和秒表之间的自由切换，这些都要求学生深入理解和应用单片机的中断系统和定时器功能。 整个设计过程涉及到单片机的硬件连接、软件编程（程序的首地址、栈底设置、连续内存分配）、定时器中断编程、中断处理以及系统调试。通过这样的设计，学生能全面理解单片机的系统集成、控制逻辑和实时处理能力。