毕业设计(论文)基于STC89C52单片机的数字时钟设计.doc
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1、 南京师范大学泰州学院 毕业论文 题 目: 基于STC89C52单片机的数字时钟设计 院(系、部): 电 力 工 程 学 院 姓 名: 年 级: 08级 学 号 13080318 专 业: 电气工程及其自动化(自动化方向) 指导教师: 2012 年 4 月 20 日 目 录目 录2第一章 绪论31.1数字电子钟的背景31.2数字电子钟的应用与意义31.3数字电子钟的设计任务3第二章 软件环境介绍2.1 单片机的选择4 2.2 Protel及Keil C软件的使用 2.3 protus的使用第三章 数字钟的硬件设计63.1 内部系统设计63.2 LED显示电路83.3 键盘控制电路10第四章 数
2、字钟的软件设计124.1 系统软件设计流程图124.2 数字钟的原理154.3数字时钟程序16第五章 总结与展望。17参考文献17第一章 绪论1.1数字电子钟的背景 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。 时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进
3、一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟,数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。1.2数字电子钟的应用与意义 数字钟已成为人们日常生活中:必不可少的
4、必需品,广泛用于个人家庭以及车站、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、携带方便等优点,它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。所有这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。1.3数字电子钟的设计任务采用STC89C52芯片为核心,外加设计相关的显示电路、键盘电路以及蜂鸣器电路,完成整个数字时钟功能,并进行Proteus仿真实现。第二章 软件环境介绍2.1 单片机的选择 单片机应用面广,使用数量大,带来的直接好处就是成本的降低。目前
5、世界各大公司为了提高竞争力,在提高单片机性能的同时,十分注意降低其产品的价格。目前,我国生产很多型号的单片机,在此,我们采用型号为STC89C52的单片机。因为:STC89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 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,兼容标准MCS-52指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,内置功能强大的微型计算机的AT89C52提供了高性价比的解决方案。STC89C52是一个低功耗高性能单片机,40个引脚,32个外部双向输入
6、/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,STC89C51可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。2.2 Protel及Keil C软件的使用2.3 Proteus的使用 第三章 数字钟的硬件设计3.1 内部系统设计1.外接晶体引脚图3-2 晶振连接的内部、外部方式图XTAL119XTAL218 XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端,XTAL2则是输出端,使用外部振荡器时,外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空。内部方式时
7、,时钟发生器对振荡脉冲二分频,如晶振为12MHz,时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式,即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路,接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此,此系统电路的晶体振荡器的值为
8、12MHz,电容应尽可能的选择陶瓷电容,电容值约为22F。2. 复位RST9在振荡器运行时,有两个机器周期(24个振荡周期)以上的高电平出现在此引腿时,将使单片机复位,只要这个脚保持高电平,51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平,程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时,芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连,斯密特触发器用来抑制噪声,它的输出在每个机器周期的S5P2,由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式,此电路系统采用的是
9、上电与按钮复位电路。当时钟频率选用6MHz时,C取22F,Rs约为200,Rk约为1K。复位操作不会对内部RAM有所影响。常用的复位电路如下图所示:图3-3 常用复位电路图3.输入输出引脚(1) P0端口P0.0-P0.7 P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口,端口置1(对端口写1)时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动8个TTL。对内部Flash程序存储器编程时,接收指令字节;校验程序时输出指令字节,要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时,P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线,访问期间内部的上拉电阻起作用。(2) P1端口P1.0P1.7 P1是一个带有内部上拉电阻的8位双
10、向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。对内部Flash程序存储器编程时,接收低8位地址信息。(3) P2端口P2.0P2.7 P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。对内部Flash程序存储器编程时,接收高8位地址和控制信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时,P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。(4) P3端口P3.0P3.7 P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口
11、置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。对内部Flash程序存储器编程时,接控制信息。除此之外P3端口还用于一些专门功能,具体请看下表。P3引脚兼用功能P3.0串行通讯输入(RXD)P3.1串行通讯输出(TXD)P3.2外部中断0( INT0)P3.3外部中断1(INT1)P3.4定时器0输入(T0)P3.5定时器1输入(T1)P3.6外部数据存储器写选通WRP3.7外部数据存储器写选通RD表3-1P3端口引脚兼用功能表3.2 LED显示电路显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据,按照材料及产品工艺,单片机应用系统中常用的显示器有: 发光二极管LED显示器、液晶LCD显
12、示器、CRT显示器等。LED显示器是现在最常用的显示器之一,如下图所示。图3-4 LED显示器的符号图发光二极管(LED)由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成,可以单独使用,也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件(半导体显示器)。分段式显示器(LED数码管)由7条线段围成8字型,每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通,发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭,就可以显示各种字形或符号。LED数码管有共阳、共阴之分。显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒,因此需要6个数码管,另需两个数码管来显示横。采用动态显示方式显示时间,硬件连接如下图所示,时的十位和个位分别
13、显示在第一个和第二个数码管,分的十位和个位分别显示在第四个和第五个数码管,秒的十位和个位分别显示在第七个和第八个数码管,其余数码管显示横线。LED显示器的显示控制方式按驱动方式可分成静态显示方式和动态显示方式两种。对于多位LED显示器,通常都是采用动态扫描的方法进行显示,其硬件连接方式如下图所示。图3-6 数码管的硬件连接示意图数码管使用条件:a、段及小数点上加限流电阻 b、使用电压:段:根据发光颜色决定; 小数点:根据发光颜色决定c、使用电流:静态:总电流 80mA(每段 10mA);动态:平均电流 4-5mA 峰值电流 100mA3.3 键盘控制电路该设计需要校对时间,所以用四个按键来实现
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