單片機系統(tǒng)課程設(shè)計成績評定表設(shè)計課題基于89C51的數(shù)字電子鐘設(shè)計學(xué)院名稱專業(yè)班級自動學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師設(shè)計地點設(shè)計時間指導(dǎo)教師意見成績簽名年月日單片機系統(tǒng)課程設(shè)計課程設(shè)計名稱基于89C51的數(shù)字電子鐘設(shè)計專業(yè)班級自動學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師課程設(shè)計地點課程設(shè)計時間單片機系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級自動學(xué)號題目基于89C51的數(shù)字電子鐘設(shè)計課題性質(zhì)工程設(shè)計課題來源自擬指導(dǎo)教師主要內(nèi)容（參數(shù)）利用89C51設(shè)計電子時鐘，并能實現(xiàn)以下功能1、能顯示時、分、秒2、能對時間進行手動修正3、具有復(fù)位功能任務(wù)要求（進度）第12天熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。第34天按照確定的方案設(shè)計單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計要有詳細論述。第56天軟件設(shè)計，編寫程序。第78天實驗室調(diào)試。第910天撰寫課程設(shè)計報告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計正確，篇幅合理。主要參考資料1張迎新單片微型計算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第2版）M北京國防工業(yè)出版社，20042偉福LAB6000系列單片機仿真實驗系統(tǒng)使用說明書3閻石數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）北京高等教育出版社，2006審查意見系（教研室）主任簽字年月日目錄1緒論111電子時鐘的概述112設(shè)計思想及基本功能12方案設(shè)計221顯示模塊選擇方案和論證222電路設(shè)計最終方案確定223電路原理23硬件設(shè)計231單片機的復(fù)位電路232單片機系統(tǒng)的晶振電路333單片機鍵盤模塊434單片機動態(tài)數(shù)碼管顯示模塊535單片機電源電路模塊54軟件設(shè)計641主程序設(shè)計642鍵盤子程序設(shè)計75調(diào)試結(jié)果8總結(jié)9參考文獻9附錄10附錄一系統(tǒng)原理圖10附錄二元件清單11附錄三機器碼111緒論11電子時鐘的概述在日新月異的21世紀里，家用電子產(chǎn)品得到了迅速發(fā)展。許多家電設(shè)備都趨于人性化、智能化，這些電器設(shè)備大部分都含有CPU控制器或者是單片機。單片機以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、通訊設(shè)備、日常消費類產(chǎn)品和玩具等。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以及人民生活的各個方面，如車間流水線控制、自動化系統(tǒng)等、智能型家用電器（冰箱、空調(diào)、彩電）等。用單片機來控制的小型家電產(chǎn)品具有便攜實用，操作簡單的特點。時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。現(xiàn)今，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，石英表，石英鐘都采用了石英技術(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)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時，分，秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。本文設(shè)計的日歷和時鐘的顯示廣泛用于小型智能家用電子產(chǎn)品，如電子鐘。利用單片機進行控制，實時時鐘芯片DS1302進行記時，外加掉電存儲電路和顯示電路，可實現(xiàn)時間的調(diào)整和顯示。12設(shè)計思想及基本功能該系統(tǒng)具有一般電子時鐘的基本功能，即顯示時、分、秒，通過鍵盤模塊可以修改時間，采用24小時制，該系統(tǒng)本著簡單實用經(jīng)濟的思想，盡量簡化電路設(shè)計，用最簡單的電路布線和選用最經(jīng)濟實用的器件來達到設(shè)計要求。電子時鐘具有以下幾個基本功能1、能顯示時、分、秒2、能對時間進行手動修正3、采用24小時制4、使用LED顯示時間參數(shù)5、上電后，電子鐘顯示“12時00分00秒”2方案設(shè)計21顯示模塊選擇方案和論證方案一采用LED液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強大,可顯示大量文字,圖形，顯示多樣，清晰可見，但是價格昂貴，需要的接口線多，所以在此設(shè)計中不采用LED液晶顯示屏。方案二采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費，且價格也相對較高，所以也不用此種作為顯示。方案三采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價格適中，對于顯示數(shù)字最合適，而且采用動態(tài)掃描法與單片機連接時，占用的單片機口線少。所以采用了LED數(shù)碼管作為顯示。22電路設(shè)計最終方案確定綜上各方案所述，對此次作品的方案選定以單片機AT89C51為主控制器，時間數(shù)據(jù)是通過晶振來讀取，并通過LED數(shù)碼管顯示出來，并用點控開關(guān)來完成對當前時間的調(diào)整。23電路原理一個AT89C51單片機做為控制電路，用P0、P2口來控制數(shù)碼管的段碼和位碼，利用動態(tài)掃描來實現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。開通定時器T0中斷來對數(shù)碼管的查表和1秒的準確計時，然后利用P3口的低三位作為判斷程序，判斷是否分時秒是否溢出，若無溢出則顯示當前值，若溢出則清零實現(xiàn)時分秒的加一。3硬件設(shè)計31單片機的復(fù)位電路在系統(tǒng)運行的過程中，有時可能對系統(tǒng)需要進行復(fù)位，為了避免對硬件系統(tǒng)經(jīng)常加電和斷電造成的損害，設(shè)計了手動的復(fù)位電路。如圖31所示。這種電路的設(shè)計，在系統(tǒng)的運行過程中需要復(fù)位時，只需使開關(guān)閉合，在RST端就會出現(xiàn)一定時間的高電平信號，從而使單片機實現(xiàn)復(fù)位。電路原理圖如圖31所示圖31手動復(fù)位電路原理圖32單片機系統(tǒng)的晶振電路單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能進行工作。MCS51系列單片機內(nèi)部都有一個時鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就能產(chǎn)生一定頻率的時鐘信號送到單片機的內(nèi)部的各個單元，決定單片機的工作速度。圖32就是內(nèi)部時鐘工作方式的電路圖，這是一種常用的方式。這種方式是外界振蕩源，本設(shè)計就采用這種外接晶振的方法。電路中的兩個電容的作用有兩個一是幫助振蕩器起振（C1C2的值大起振的速度慢；反之，速度快。）；二是對振蕩器的頻率起到微調(diào)的作用（C1C2的值大，頻率略有減少，反之，頻率略有提高）。C1C2的值采用22PF。其原理圖如圖32所示圖32單片機系統(tǒng)的晶振電路原理圖33單片機鍵盤模塊三個按鍵分別接P30、P31、P32，從而實現(xiàn)時、分、秒的加1功能。其原理圖如圖33所示圖33鍵盤模塊34單片機動態(tài)數(shù)碼管顯示模塊動態(tài)數(shù)碼管段選端接AT89C51的P0口并接八個的上拉電阻；動態(tài)數(shù)碼管的位選端接74LS245鎖存器的B端，74LS245鎖存器的A端接AT89C51的P2口，通過段選和位選實現(xiàn)動態(tài)數(shù)碼管的數(shù)字顯示。其原理圖如圖34所示圖34動態(tài)數(shù)碼管顯示模塊35單片機電源電路模塊直流電源的穩(wěn)定性和輸出電源的質(zhì)量影響單片機系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，所以一個完整的可靠的電子設(shè)計需要可靠的電源供電。除了用市面上的干電池供電外，還可以采用市電220V變壓、整流、濾波、整流和穩(wěn)壓后獲得穩(wěn)定的直流電源。本設(shè)計采用后者輸出5V直流電壓。圖35為采用三端集成穩(wěn)壓器7805構(gòu)成的正5V直流電源12P03UFC101UFC210UFC3D1VINVOUTGND7805T20VTRANSVC1N401圖35直流電源原理圖4軟件設(shè)計軟件的設(shè)計是設(shè)計控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。其任務(wù)是在整體設(shè)計和硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，確定程序結(jié)構(gòu)，分配內(nèi)RAM資源，劃分功能模塊，然后進行主程序和各模塊程序的設(shè)計，最后連接起來成為一個完整應(yīng)用程序，與硬件相結(jié)合完成相應(yīng)功能。41主程序設(shè)計主程序才用模塊化設(shè)計，流程圖如圖41所示。整個程序先給數(shù)碼管送初值12_00_00，然后進行初始化工作，包括定時器及其初值設(shè)置、開中斷等。程序通過按鍵掃描程序來確定是否調(diào)用中斷程序來對時間進行調(diào)整，整個程序較為簡短，但是時間誤差很小。其流程圖如圖41所示開始送顯示初始值（120000）定時器T0送初始值（50MS）調(diào)用顯示子程序啟動定時器T0中斷開啟調(diào)用顯示程序結(jié)束時增一分增一秒增一調(diào)用子程序INTTO秒鍵按下分鍵按下時鍵按下NNNYYY圖41主程序設(shè)計框圖42鍵盤子程序設(shè)計通過循環(huán)掃描三個按鍵的電平變化來判斷對應(yīng)按鍵是否按下，并帶有去抖動功能，當某個按鍵按下時，則對應(yīng)的進行增一操作。若分秒增一到底60次或者時增一到達24次，將對其清零，各個操作均實時的通過數(shù)碼管顯示。其流程圖如圖42所示開始秒鍵按下分鍵按下時鍵按下調(diào)用去抖動延遲子程序調(diào)用去抖動延遲子程序調(diào)用去抖動延遲子程序秒鍵按下時鍵按下秒數(shù)增一分鍵按下分數(shù)增一時數(shù)增一秒數(shù)到60秒數(shù)清零分數(shù)到60分數(shù)清零時數(shù)到24時數(shù)清零調(diào)用顯示子程序結(jié)束YNYNYNYNYNYNYNYNYN圖42鍵盤子程序設(shè)計框圖5調(diào)試結(jié)果總結(jié)不知不覺，為期兩周的單片機課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，在這次設(shè)計過程中收獲真的很多。首先要談一下對這次設(shè)計全過程的一個認識和感受硬件系統(tǒng)關(guān)系到所要設(shè)計的電子產(chǎn)品好懷，如系統(tǒng)抗干擾性等，所以要合理的安排盡量減少干擾提高性能。單片機是很容易受干擾的控制器，當采用外部晶振時，應(yīng)盡量讓其靠近單片機減少對其干擾，防止程序亂飛現(xiàn)象。同時還可以采用隔離等方式減少干擾，硬件系統(tǒng)設(shè)計的好壞很大部分來源于經(jīng)驗，所以要有動手的好習慣。軟件設(shè)計是核心部分，具有多樣化，靈活性高，易移植等優(yōu)點，要深深理會各指令的含義才能更加熟練應(yīng)用，中斷的合理利用可以減少CPU利用資源，具有執(zhí)行效率高等優(yōu)點，本設(shè)計用到定時器中斷以減少對CPU的占用，更好的處理其他功能。軟件的設(shè)計大部分采用模塊化設(shè)計的方法以方便調(diào)試，并使其可讀性大大增強，方便更改和移植。在軟硬件的設(shè)計過程中，通過查找各方面的相關(guān)資料，學(xué)到了很多的知識，比如學(xué)會了DS1302時鐘芯片的應(yīng)用，學(xué)會了74573、74138等這些芯片在電路中所起的作用，尤其是熟悉并掌握了PROTEL、PROTEUS和KEIL等軟件，深刻的意識到它們在單片機開發(fā)系統(tǒng)中所起的作用。本次設(shè)計最大的感受就是在進行項目設(shè)計中，一定要保持嚴謹?shù)念^腦，總攬全局，面面俱到，每一個細節(jié)都應(yīng)該深知熟慮，做到萬無一失，只有這樣才能完美的設(shè)計出一個具有實用的產(chǎn)品。自己感覺本設(shè)計就在萬年歷、時間牌等方面，具有現(xiàn)實實用價值。當然還有很多紕漏瑕疵，相信在以后的學(xué)習生涯中，一會逐步改善和完善相關(guān)功能，所以還需要繼續(xù)努力。參考文獻1楊家成單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計北京清華大學(xué)出版社，20072夏路易、石宗義PROTEL99SE電路原理圖與電路板設(shè)計教程北京北京希望電子出版社，20043鄧興成單片機原理與實踐指導(dǎo)北京機械工業(yè)出版社，20104閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)北京高等教育出版社，20095張迎新單片微型計算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù)北京國防工業(yè)出版社，20076李麗榮，張常全，鄭建紅51單片機應(yīng)用設(shè)計北京北京理工大學(xué)出版社，2007附錄附錄一系統(tǒng)原理圖12P03UFC101UFC210UFC3D1VINVOUTGND7805T20VTRANSVC1N401附錄二元件清單AT89C511個8位動態(tài)數(shù)碼管1個上拉電阻1個74LS2451個按鈕4個電阻10K5個極性電容10UF1個電容22PF2個晶振12M1個附錄三機器碼ORG00HLJMPSTARTORG0BHLJMPINT_T0STARTMOV30H,00HMOV31H,00HMOV32H,12MOV48H,00HMOV49H,00HMOV4AH,00HMOVTMOD,01HMOVTH0,248MOVTL0,248SETBTR0SETBET0SETBEAADDMIAOJBP32,ADDFENLCALLDELY10MSJBP32,ADDFENINC30HMOVA,30HCJNEA,60,NS60MOV30H,00HNS60LCALLDISPJNBP32,ADDFENJBP31,ADDSHILCALLDELY10MSJBP31,ADDSHIINC31HMOVA,31HCJNEA,60,NM60MOV31H,00HNM60LCALLDISPJNBP31,ADDSHIJBP30,RETURNLCALLDELY10MSJBP30,RETURNINC32HMOVA,32HCJNEA,24,NH24MOV32H,00HNH24LCALLDISPJNBP30,RETURNLJMPADDMIAODELY10MSMOVR6,10MOVR6,10D1MOVR7,248DJNZR7,DJNZR6,D1RETDISPMOVA,40HADDA,8DECAMOVR1,AMOVA,32HMOVB,10DIVABMOVR1,ADECR1MOVA,BMOVR1,ADECR1MOVA,10MOVR1,ADECR1MOVA,31HMOVB,10DIVABMOVR1,ADECR1MOVA,BMOVR1,ADECR1MOVA,10MOVR1,ADECR1MOVA,30HMOVB,10DIVABMOVR1,ADECR1MOVA,BMOVR1,ADECR1RETINT_T0MOVTH0,248MOVTL0,248MOVA,40HADDA,48HMOVR0,AMOVA,R0MOVDPTR,TABLEMOVCA,ADPTRMOVP2,0FFHMOVP0,AMOVA,48HMOVDPTR,TABMOVCA,ADPTRMOVP2,AINC48HMOVA,48HCJNEA,08H,KNAMOV48H,00HKNAINC49HMOVA,49HCJNEA