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基于51单片机的电子表设计.docx
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基于51单片机的电子表设计.docx
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目 录
目录.......................................................................................................................................................................1
第 1 章 概述 .....................................................................................................................................................1
1.1 实验原理 ........................................................................................................................1
第 2 章 设计思路及框图...............................................................................................................................1
2.1 设计思路 ........................................................................................................................1
2.2 设计框图 ........................................................................................................................2
第 3 章系统的硬件设计.................................................................................................................................2
3.1 主控制部件 ....................................................................................................................2
3.2 显示模块 ........................................................................................................................2
3.3 晶振模块 ........................................................................................................................2
3.4 按键模块 ........................................................................................................................2
3.5 驱动模块 ........................................................................................................................2
第 4 章电路设计原理图.................................................................................................................................2
4.1 电路原理图 ....................................................................................................................2
第 5 章 程序设计 ............................................................................................................................................2
5.1 程序流程图 ....................................................................................................................2
5.2 源程序 ............................................................................................................................2
第 6 章系统的验证及调试 ............................................................................................................................2
6.1 日期设置显示测试 ........................................................................................................2
6.2 秒表测试 ........................................................................................................................2
6.3 倒计时测试 ....................................................................................................................2
第 7 章 总结 .....................................................................................................................................................2
第 8 章 参考文献 ............................................................................................................................................2
第 1 页
第 1 章 概述
1.1 实验原理
单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系
列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面,几乎“无处不在,无所不为”。单
片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、
办公自动化、汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广大领域。
单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的,将程序存储器和
数据存储器合用一个存储器空间的结构,称为普林斯顿结构。另一种是将程序存储器和数
据存储器截然分开,分别寻址的结构,一般需要较大的程序存储器,目前的单片机以采用
程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。 本课题讨论的方波发生器的核心是目前
应用极为广泛的 51 系列单片机。
利用 AT89C51 单片机定时器完成计时功能,定时器 0 计时中断程序每隔 0.01s 中断一次并
当作一个计数,设定定时 1 秒的中断计数初值为 0,每中断一次中断计数初值加 1,当加
到 100 时,则表示 1s 到了,秒变量加 1,同理再判断是否 1min 钟到了,再判断是否 1h
到了。
第 2 章 设计思路及框图
2.1 设计思路
针对要实现的功能,采用 AT89S51 单片机进行设计,AT89S51 单片 机是一款低功耗,
高性能 CMOS8 位单片机,第一,熟悉 AT89S51 单片机,在编程之前必须了解硬件结构尤其
是各引脚的用法,以及内部寄存器、存储单元的用法,否则,编程无从下手,电路也无法
设计。这是前期准备工作。第二,设计硬件部分:依据想要的功能分块设计设计,比如输
入需要开关电路,输出需要显示驱动电路和数码管电路等。第三,画图部分:设计好电路
后进行画图。第四,软件部分:先学习理解汇编语言的编程方法再根据设计的硬件电路进
行分块的编程调试,最终完成程序设计。第五部分是软件仿真部分:软硬件设计好后将软
件载入芯片中进行仿真,仿真无法完成时检查软件程序和硬件电路并进行修改直到仿真成
功。第六部分是硬件实现部分:连接电路并导入程序检查电路,实现想要的功能。
2.2 设计框图
此次设计主要是应用单片机来设计电子时钟,硬件部分主要分以下电路模块:显示电
路用 8 个共阴极数码显示管、按键模块、晶振模块。显示管分别显示:小时、分钟和秒,
通过动态扫描进行显示。
第 2 页
电路的总体设计框架如下:
图 1
→→
→
→→
第 3 章系统的硬件设计
3.1 主控制部件
89C51 是一个 8 位单片机,片内 ROM 全部采用 FLASH ROM 技术,晶振时钟为 12MHz。89C51
是标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片,有 4 个八位的并行双向 I/O 端口,分别记作 P0、
P1、P2、P3。第 31 引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器;第 40 脚为电源端
VCC,接+5V 电源,第 20 引脚为接地端 VSS,通常在 VCC 和 VSS 引脚之间接 0.1μF 高频滤
波电容。
硬件原理图如图 2 所示:
图 2
LCD 显示模块
驱动模块
晶振模块
时钟模块
按键模块
单
片
机
模
块
第 3 页
3.2 显示模块
方案一:静态显示。静态显示,即当显示器显示某一字符时,相应的发光二极管恒定导通
或截至。该方式每一位都需要一个 8 位输出口控制。静态显示时较小电流能获得较高的亮
度,且字符不闪烁。但因当所需显示的位数较多时,静态显示所需的 I/O 口数较大,造成
资源的浪费。
方案二:动态显示。动态显示,即各位数码管轮流点亮,对于显示器各位数码管,每
隔一段延时时间循环点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示,但必须保证扫
描速度足够快,人的视觉暂留功能才可以察觉不到字符闪烁。显示器的亮度与导通电流、
点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可实现较高稳定度的显示。动态显示节省了
I/O 口,降低了能耗。
从节省单片机 I/O 口和降低能耗角度出发,本电子表显示选择采用方案二。
3.3 晶振模块
单片机芯片可使用内部时钟电路和外部时钟电路两种方式产生电路所需的时钟脉冲,
内部时钟电路实现可用石英晶体和微调电容外接即可达到,外部时钟电路实现需要一个外
部脉冲源引入脉冲信号以保证个单片机之间时钟信号的同步。从硬件实现难易角度考虑,
内部时钟电路的实现比外部时钟电路的实现更简易。既本数字电子钟设计所需的时钟源采
用内部时钟电路实现。
3.4 按键模块
本数字电子钟设计所需按键用于进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘。单片机芯
片 4 个 I/O 口可与按键直接相连,通过编程,单片机芯片即可控制按键接口电平的高低,
即按键的开与关,以达到用按键进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘的设计要求,本
电路采用 P1 口与按键相连。
3.5 驱动模块
从实物制作简易程度与驱动数码管段码能力角度出发,本数字电子钟设计采用数码管
段码与 AT89C51P0 口相连,单片机 AT89C51 的 P2 口控制数码管的片选信号,通过编程,
单片机芯片即可控制段码电平的高低的方式实现数码管段码控制。
第 4 章电路设计原理图
4.1 电路原理图
第 4 页
图 3
第 5 章 程序设计
5.1 程序流程图
在主程序的开始定义了一组固定单元用来存储计数的分、秒、时的存储单元。在主程序中,
对不同的按键进行扫描,实现秒表,时间调整。系统总体流程图如图 4 所示。
开始
↓
T0 中断入口
↓
通过查表方式显示数据
↓
位选数值=0
↓
秒计数加 1
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