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单片机课程设计---数字钟设计
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2009-07-04
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1 引言……………………………………………………………………………… 1 1.1单片机的应用领域………………………………………………………………1 1.1.1 数字钟的介绍…………………………………………………………………1 2 硬件系统设计 ……………………………………………………………………1 2.1 电路组成及工作原理 …………………………………………………………1 2.2 时钟电路……………………………………………………………………… 2 2.3复位电路………………………………………………………………………… 3 2.4 电路原理图………………………………………………………………………4 2.5 印刷电路版图……………………………………………………………………4 3 系统板上硬件连线………………………………………………………………5 4 程序框图…………………………………………………………………………5 4.2 T0中断框图……………………………………………………………………7 5 汇编源程序………………………………………………………………………8 6总结…………………………………………………………………………………11 参考文献 ……………………………………………………………………………12 致谢 …………………………………………………………………………………13
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中北大学 06 届课程设计说明书
1 引言
20 世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗
透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高 ,
同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快
1.1 单片机的应用领域
目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机
的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传
输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能 IC 卡,民用豪
华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具 、
电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪
表、医疗器械了。因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智
能化控制的科学家、工程师。
1.1.1 数字钟的介绍
数字钟以成为人们日常生活中数字电子钟一般由振荡器,分频器,译码器,
显示器等部分组成。数字钟的应用非常广泛,应用于人家庭以及车站。码头。剧
场,办公室等公共场所,给人们的生活,学习,工作,娱乐带来极大的方便,由
于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使数字钟具有走时准确,
性能稳定,携带方便等特点,它还用于计时,自动报时及自动控制等各个领域。
尽管目前市场上以有现成数字钟集成电路芯片出售,价格便宜这些都是数字电路
中最基本的,应用最广的电路。数字电子钟的基本逻辑功能框图如下:它是一个
将“时”,“分”,“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。
2 硬件系统设计
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中北大学 06 届课程设计说明书
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2.1 电路组成及工作原理
主要利用 AT89C51 单片机,由单片机的 P0 口控制数码管的位显示, P2 口控
制数码管的段显示,P1 口与按键相接用于时间的校正。在设计中引入两个电源电
路,一个是外部电源系统产生+5V 电压,用于给 CPU 及显示电路提供工作电压,
这是数字时钟正常工作时的总电压。
整个系统工作时,秒信号产生器是整个系统的时基信号,它直接决定计时系
统的精度,将标准秒信号送入“秒计数器”,“秒计数器”采用 60 进制计数器,每累
计 60 秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”
也采用 60 进制计数器,每累计 60 分钟,发出一个“时脉冲”信号,该信号将被送
到“时计数器”。“时计数器”采用 24 进制计时器,可实现对一天 24 小时的累计。显
示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出,通过六个七段 LED 显示器显示出来。校
时电路是直接加一个脉冲信号到时计数器或者分计数器或者秒计数器来对“时”、
“分”、“秒”显示数字进行校对调整
2.2 时钟电路
单片机的各项工作都是在时钟信号的控制下协调工作的,单片机的时钟电路
可为单片机提供一个时钟信号,根据连接方式的不同,时钟电路课分为内部时钟
方式和外部时钟方式。
80C51 芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,输入端引脚为
XTAL1,输出端引脚为 XTAL2。当工作于内部时钟方式时,硬件电路如图 2.2 所
示,在芯片的外部,XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和两个微调电容,和
芯片内部的震荡电路构成一个稳定的自激振荡器,在 XTAL2 引脚上会输出一个
3V 左右的正弦波。电容器的主要功能是协调振荡频率及帮助振荡器起振的,取值
一般在 20pF~60pF,其典型值为 30pF。根据单片机型号的不同,晶体振荡器的震
荡频率范围也不相同。
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中北大学 06 届课程设计说明书
图 2.1 时钟电路原理图
当振荡信号送到单片机的内部时钟电路后,它对振荡信号二分频,并向 CPU
提供两相时钟信号 P1、P2,CPU 就是以两相时钟信号 P1、P2 为基本节拍来协调
单片机的各项工作的。时钟信号的周期成为状态时间 S,它是振荡周期的两倍,
在每个状态的前半个周期,P1 有效,每个状态的后半个周期,P2 有效。
2.3 复位电路
一般情况下单片机的复位电路有两种,即上电复位和手动复位电路。如图 2.2
所示为上电复位电路,RC 构成微分电路,在接电瞬间产生一个微分脉冲,其宽度
大于 2 个机器周期,单片机将复位。为保证微分脉冲宽度足够大,RC 时间常数应
大于 2 个机器周期。一般电容取 22uF、电阻取 1kΩ。
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