單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計題目C52單片機(jī)電子時鐘電路設(shè)計姓名陶鵬鵬專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)班級121班指導(dǎo)教師高海濤安徽科技學(xué)院數(shù)理學(xué)院目錄1、基于單片機(jī)的電子時鐘電路設(shè)計11設(shè)計任務(wù)與要求111設(shè)計目的112設(shè)計要求12方案設(shè)計2、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)簡介21AT89C52單片機(jī)的功能結(jié)構(gòu)22單片機(jī)的引腳定義及功能23定時計數(shù)器231定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)232工作原理24鍵盤接口技術(shù)25復(fù)位操作26顯示控制模塊3、硬件電路設(shè)計31電子時鐘的電路圖32單元電路設(shè)計321晶振、復(fù)位電路模塊322鍵盤控制模塊323蜂鳴器電路模塊324顯示器電路模塊4、軟件設(shè)計41系統(tǒng)主程序設(shè)計42主程序清單43系統(tǒng)仿真與調(diào)試5、結(jié)論與心得摘要電子鐘是一種利用數(shù)字電路來顯示秒、分、時的計時裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械傳動裝置等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。隨著人們生活環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合都用到電子時鐘?，F(xiàn)在高精度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機(jī)械式傳動，用數(shù)碼管顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進(jìn)行時，分和秒的校對，片選的靈活性好。本課程設(shè)計就是用一塊89C52單片機(jī)和共陰極數(shù)碼管顯示屏及其他元器件設(shè)計出一個電子時鐘。用單片機(jī)的定時器來產(chǎn)生時鐘信號，通過掃描幾個按鍵來控制時鐘。把這幾個模塊的程序及原理圖設(shè)計好后組合在一起就成了一個電子時鐘。關(guān)鍵詞89C52單片機(jī)；共陰極數(shù)碼管；定時器；石英晶體振蕩器；1、基于單片機(jī)的電子時鐘電路設(shè)11設(shè)計任務(wù)與要求111設(shè)計目的（1）學(xué)習(xí)輸出口的使用方法；（2）學(xué)習(xí)定時/計數(shù)器的使用；（3）學(xué)習(xí)中斷的使用；112設(shè)計要求電路的基本功能應(yīng)包括數(shù)碼顯示時間、可以手動調(diào)節(jié)時間、定時鬧鈴等，制作出實物并調(diào)試演示成功。12方案設(shè)計方案該系統(tǒng)采用52系列單片機(jī)AT89C52作為控制核心，該系統(tǒng)可以完成運算控制、信號識別以及顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機(jī)，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來方便、簡單并且單片機(jī)周圍的輔助電路也比較少，便于控制和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極其靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)張和更改。AT89C52單片機(jī)特點如下1單片機(jī)按照工業(yè)控制要求設(shè)計，抵抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的CPU，程序指令和數(shù)據(jù)都可以寫在ROM里，許多信號通道都在同一芯片，因此可靠性高，易擴(kuò)充。2單片機(jī)有一般電腦所必須的器件，如三態(tài)雙向總線，串并行的輸入及輸出引腳，可擴(kuò)充為各種規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。3控制功能強單片機(jī)指令除了輸入輸出指令，邏輯判斷指令外還有更豐富的條件分支跳躍指令。圖11時鐘電路結(jié)構(gòu)設(shè)計總框圖2、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)簡介21AT89C52單片機(jī)的功能結(jié)構(gòu)如下圖所示，單片機(jī)是屬于三總線結(jié)構(gòu)，89C52單片機(jī)功能方框圖。AT89C52單片機(jī)晶振復(fù)位電路獨立鍵盤電路顯示電路蜂鳴器電路圖21單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框22單片機(jī)的引腳定義及功能圖21雙列直插式引腳分布引腳功能VCC工作電源5V。GND電源地。ALE/PROG訪問外部存儲器時作為低8位地址鎖存控制信號；在對EPROM編程時作為編程脈沖輸入；在不訪問外部存儲器和非EPROM編程狀態(tài)下，該腳輸出頻率為1/6單片機(jī)晶振頻率的方波信號，該信號，可作為時鐘脈沖，但在訪問數(shù)據(jù)存儲器時會丟失一個脈沖。PSEN外部程序存儲器讀選通信號。EA/VPP訪問程序存儲器控制信號。當(dāng)EA為低電平時，只讀外部存儲器，當(dāng)EA為高電平時則先讀內(nèi)部程序存儲器，再讀外部程序存儲器；這個引腳在編程時接編程電壓VPP。RST復(fù)位信號，對系統(tǒng)復(fù)位信號要2T。XTAL1片內(nèi)振蕩電路輸入端。XTAL2片內(nèi)振蕩電路輸出端。P0P3輸入輸出端口。23定時計數(shù)器231定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)圖22定時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)89C52單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個16位定時/計數(shù)器，簡稱為定時器0（T0）和定時器1（T1）。定時器計數(shù)器的結(jié)構(gòu)如圖22所示TMOD方式控制寄存器,用于設(shè)定定時計數(shù)器的工作方式TCON定時器控制寄存器,用于啟動定時計數(shù)器IE中斷允許控制寄存器定時計數(shù)器是微機(jī)的中斷源232工作原理89C52系列單片機(jī)內(nèi)部定時計數(shù)器的工作原理可用圖23來說明。圖23定時計數(shù)器的工作原理定時/計數(shù)功能選擇當(dāng)CT0時，為定時器功能，此時，C與A相連（計數(shù)脈沖為機(jī)器周期）；當(dāng)CT1時，為計數(shù)功能，此時，C與B相連（計數(shù)脈沖從P34或P35口輸入）。定時/計數(shù)器設(shè)置定時計數(shù)器設(shè)置由工作方式控制寄存器（TMOD）、定時控制寄存器（TCON）以及中斷允許寄存器（IE）共同完成。24鍵盤接口技術(shù)鍵盤分兩類獨立連接多鍵盤和矩陣式鍵盤，如圖24所示。圖24獨立式鍵盤獨立式按鍵結(jié)構(gòu)獨立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤是最簡單的鍵盤電路，每個鍵獨立接入一根輸入線。這種鍵盤的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、使用十分方便，目前這種結(jié)構(gòu)的鍵盤應(yīng)用還相當(dāng)普遍，這種鍵盤的缺點是隨著鍵數(shù)數(shù)量的增加所占用的I/O口線也增加。獨立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤在沒有鍵按下時，數(shù)據(jù)輸入線均為高電平，當(dāng)有鍵按下時，與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)線將變成低電平。因此可用位指令判別是否有鍵按下。25復(fù)位操作復(fù)位操作是單片機(jī)的初始化操作，單片機(jī)在進(jìn)入運行前和在運行過程中程序出錯或操作失誤使系統(tǒng)不能正常運行時，需要進(jìn)行復(fù)位操作。復(fù)位操作后，程序?qū)?000H開始重新執(zhí)行。除此之外，復(fù)位操作還使單片機(jī)的ALE和PSEN引腳信號在復(fù)位期間變?yōu)闊o效狀態(tài)。單片機(jī)對復(fù)位信號的要求一是復(fù)位信號為高電平，二是復(fù)位信號有效持續(xù)時間不少于24個振蕩脈沖（兩個機(jī)器周期）以上。在這里特別要提醒的是，在一個應(yīng)用系統(tǒng)中，如果有幾片單片機(jī)同時工作，在程序上有連接關(guān)系，系統(tǒng)復(fù)位時，應(yīng)確保每一片單片機(jī)同時復(fù)位。復(fù)位信號由單片機(jī)的RST引腳輸入，復(fù)位操作有上電自動復(fù)位、按鍵復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前有些單片機(jī)內(nèi)部帶有看門狗電路，當(dāng)程序進(jìn)行出錯或進(jìn)入了無休止循環(huán)時，看門狗電路將利用軟件強行使系統(tǒng)復(fù)位。26顯示控制模塊圖25八位共陰數(shù)碼管顯示為了節(jié)省I/O口，采用動態(tài)顯示的方法，用兩片74HC573,用作段鎖存和位鎖存器。3、硬件電路設(shè)計31電子時鐘的電路圖圖31電子時鐘電路原理圖32單元電路設(shè)計321晶振、復(fù)位電路模塊圖32晶振、復(fù)位電路圖晶振電路采用12MHZ的晶振，22PF的電容。當(dāng)MCS5L系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST全稱RESET出現(xiàn)2個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電后，保持RST一段高電平時間。322鍵盤控制模塊圖32鍵盤控制電路圖根據(jù)題目要求，只需要6個按鍵如圖32，選用獨立按鍵模式。這6個鍵的功能分別為KEY1時鐘時位加鍵，每按一次時位的時間值加1；KEY2時鐘時位減鍵，每按一次時位的時間值減1；KEY3時鐘分位加鍵，每按一次分位的時間值加1；KEY4時鐘分位減鍵，每按一次分位的時間值減1；KEY5時鐘秒位加鍵，每按一次秒位的時間值加1；KEY6時鐘秒位減鍵，每按一次秒位的時間值減1；323蜂鳴器電路模塊圖33蜂鳴器電路模塊喇叭一腳與單片機(jī)的P11腳相連，一腳接地。如圖33所示。324顯示器電路模塊4、軟件設(shè)計41系統(tǒng)主程序設(shè)計初始化程序設(shè)置單片機(jī)的定時器0工作在模式1（16位定時器），對定時器0賦初值，開啟總中斷和定時器中斷，定時器開始計時，可計時24小時，為節(jié)省I/O口，用動態(tài)掃描的方法，用兩片74HC573分別控制段選通和位選通，將時間顯示到共陰極數(shù)碼管上，計時完成后重新開始計時，蜂鳴器電路可通過P11口在整點時發(fā)聲報時。42主程序清單根據(jù)硬件電路的連接以及我們要實現(xiàn)的功能，編寫出了如下的C程序，該程序能夠?qū)崿F(xiàn)我們設(shè)計所需要的功能，具體的程序代碼如下INCLUDE/包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義UNSIGNEDCHARFRQSBITH_KEY_ADDP32/定義按鍵輸入端口SBITH_KEY_DECP33SBITM_KEY_ADDP34SBITM_KEY_DECP35SBITS_KEY_ADDP36SBITS_KEY_DECP37DEFINEDATAPORTP0/定義數(shù)據(jù)端口程序中遇到DATAPORT則用P0替換SBITLATCH1P22/定義鎖存使能端口段鎖存SBITLATCH2P23/位鎖存SBITBEEPP11/定義喇叭端口BITBEEPFLAGUNSIGNEDCHARCODEDOFLY_DUANMA100X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F/顯示段碼值09UNSIGNEDCHARCODEDOFLY_WEIMA0XFE,0XFD,0XFB,0XF7,0XEF,0XDF,0XBF,0X7F/分別對應(yīng)相應(yīng)的數(shù)碼管點亮,即位碼UNSIGNEDCHARTEMPDATA8/存儲顯示值的全局變量UNSIGNEDCHARH,M,SBITUPDATETIMEFLAGVOIDDELAYUS2XUNSIGNEDCHART/函數(shù)聲明VOIDDELAYMSUNSIGNEDCHARTVOIDDISPLAYUNSIGNEDCHARFIRSTBIT,UNSIGNEDCHARNUMVOIDINIT_TIMER0VOIDVOIDBEEP_OFFVOIDVOIDBEEP_ONVOIDVOIDDISPLAY_DATA_OPERATIONVOIDVOIDMAINVOIDUNSIGNEDCHARNUM0H_KEY_ADD1/按鍵輸入端口電平置高H_KEY_DEC1M_KEY_ADD1/按鍵輸入端口電平置高M(jìn)_KEY_DEC1S_KEY_ADD1/按鍵輸入端口電平置高S_KEY_DEC1INIT_TIMER0WHILE1/主循環(huán)IFH_KEY_ADD/如果檢測到低電平，說明按鍵按下DELAYMS10/延時去抖，一般1020MSIFH_KEY_ADD/再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒有按下則退出WHILEH_KEY_ADD/如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍IFH0/減操作HIFM_KEY_ADD/如果檢測到低電平，說明按鍵按下DELAYMS10/延時去抖，一般1020MSIFM_KEY_ADD/再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒有按下則退出WHILEM_KEY_ADD/如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍IFM0/減操作MIFS_KEY_ADD/如果檢測到低電平，說明按鍵按下DELAYMS10/延時去抖，一般1020MSIFS_KEY_ADD/再次確認(rèn)按鍵是否按下，沒有按下則退出WHILES_KEY_ADD/如果確認(rèn)按下按鍵等待按鍵釋放，沒有釋放則一直執(zhí)行數(shù)碼管掃描，防止閃爍IFS0/減操作STEMPDATA0DOFLY_DUANMAH/10/分解顯示信息，如要顯示68，則68/10668108TEMPDATA1DOFLY_DUANMAH10TEMPDATA20X40/顯示一橫TEMPDATA3DOFLY_DUANMAM/10TEMPDATA4DOFLY_DUANMAM10TEMPDATA50X40TEMPDATA6DOFLY_DUANMAS/10TEMPDATA7DOFLY_DUANMAS10/DISPLAY0,8/顯示全部8位/主循環(huán)中添加其他需要一直工作的程序IFBEEPFLAG1BEEPFLAG0DELAYMS500/延時1MS，累加頻率值FRQ/US延時函數(shù)，含有輸入?yún)?shù)UNSIGNEDCHART，無返回值UNSIGNEDCHAR是定義無符號字符變量，其值的范圍是0255這里使用晶振12M，精確延時請使用匯編,大致延時長度如下TTX25US/VOIDDELAYUS2XUNSIGNEDCHARTWHILET/MS延時函數(shù)，含有輸入?yún)?shù)UNSIGNEDCHART，無返回值UNSIGNEDCHAR是定義無符號字符變量，其值的范圍是0255這里使用晶振12M，精確延時請使用匯編/VOIDDELAYMSUNSIGNEDCHARTWHILET/大致延時1MSDELAYUS2X245DELAYUS2X245/顯示函數(shù)，用于動態(tài)掃描數(shù)碼管輸入?yún)?shù)FIRSTBIT表示需要顯示的第一位，如賦值2表示從第三個數(shù)碼管開始顯示如輸入0表示從第一個顯示。NUM表示需要顯示的位數(shù)，如需要顯示99兩位數(shù)值則該值輸入2/VOIDDISPLAYUNSIGNEDCHARFIRSTBIT,UNSIGNEDCHARNUMSTATICUNSIGNEDCHARI0DATAPORT0/清空數(shù)據(jù)，防止有交替重影LATCH11/段鎖存LATCH10DATAPORTDOFLY_WEIMAIFIRSTBIT/取位碼LATCH21/位鎖存LATCH20DATAPORTTEMPDATAI/取顯示數(shù)據(jù)，段碼LATCH11/段鎖存LATCH10IIFINUMI0/定時器初始化子程序/VOIDINIT_TIMER0VOIDTMOD|0X01/使用模式1，16位定時器，使用“|“符號可以在使用多個定時器時不受影響EA1/總中斷打開ET01/定時器中斷打開TR01/定時器開關(guān)打開/定時器中斷子程序/VOIDTIMER0_ISRVOIDINTERRUPT1STATICUNSIGNEDINTTTH0655362000/256/重新賦值2MSTL06553620002