電子時鐘畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　.</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　　題目 電子時鐘的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) </p><p>　　選題性質(zhì)：設(shè)計□報告□其他</p><p>　　院 系 電子工程學(xué)院 </p><p>　　專

2、業(yè) 電子信息工程技術(shù) </p><p>　　班 級 09 級 （2） 班 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　年 月

3、日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。</p><p>　　現(xiàn)代生活的人們越來越重視起了時間觀念，可以說是時

4、間和金錢劃上了等號。對于那些對時間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來說，時間的不準(zhǔn)確會帶來非常大的麻煩，所以以數(shù)碼管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀數(shù)快、時間準(zhǔn)確顯示到秒。而機(jī)械式的依賴于晶體震蕩器，可能會導(dǎo)致誤差。</p><p>　　數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式機(jī)械鐘。在這次設(shè)計中，我們采用LED數(shù)

5、碼管顯示時、分、秒，以24小時計時方式，根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進(jìn)行顯示，用12MHz的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定時器計數(shù)。在此次設(shè)計中，電路具有顯示時間的其本功能，還可以實(shí)現(xiàn)對時間的調(diào)整。數(shù)字鐘是其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費(fèi)的喜愛，因此得到了廣泛的使用。</p><p>　　關(guān)鍵字：數(shù)字電子鐘、單片機(jī)、AT89C51、LED數(shù)碼顯示</p><p>&

6、lt;b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　目 錄II</b></p><p>　　第1章 緒 論1</p><p>　　1.1 數(shù)字電子鐘的背景1</p><p>　　1.2 數(shù)

7、字電子鐘的意義1</p><p>　　1.3數(shù)字電子鐘的應(yīng)用2</p><p>　　第2章 整體設(shè)計方案3</p><p>　　2.1 單片機(jī)的選擇3</p><p>　　2.2 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)4</p><p>　　第3章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計9</p><p>　　3.1 最小

8、系統(tǒng)設(shè)計9</p><p>　　3.2 LED顯示電路12</p><p>　　第4章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計14</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖14</p><p>　　4.2 數(shù)字時鐘的仿真圖18</p><p>　　4.3 設(shè)計主程序19</p><p>　　第5章

9、 系統(tǒng)仿真21</p><p>　　5.1 PROTUES軟件介紹21</p><p>　　5.2 電子鐘系統(tǒng)PROTUES仿真21</p><p>　　第6章 調(diào)試與功能說明22</p><p>　　6.1 硬盤調(diào)試22</p><p>　　6.2 系統(tǒng)性能測試與功能說明22</p>&

10、lt;p>　　6.3 系統(tǒng)時鐘誤差分析22</p><p><b>　　總 結(jié)23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1 數(shù)字電子鐘的背景</p>

11、<p>　　20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。</p><

12、p>　　目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p>&

13、lt;p>　　單片機(jī)模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機(jī)械式時鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。</p><p>　　1.2 數(shù)字電子鐘的意義</p><p>　　數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對.時,分,秒.數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ?/p>

14、活中不可少的必需品,由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴(kuò)展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。</p><p

15、>　　1.3數(shù)字電子鐘的應(yīng)用 </p><p>　　數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域。</p><p>　　第2章 整體設(shè)計方案

16、</p><p>　　2.1 單片機(jī)的選擇</p><p>　　單片機(jī)微型計算機(jī)是微型計算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)

17、合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強(qiáng)I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個方面：</p><p><b>　　（1）多功能</b></p><p>　　單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲器和I/O口都集成在一塊芯片

18、上，使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可編程計數(shù)器陣列）、WDT（監(jiān)視定時器---看家狗）、高速I/O口及計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。</p><p>　　有的單片機(jī)針對某一個應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以51內(nèi)核為核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I2C總線控制器等，LED、LCD或VFD顯示驅(qū)動器也開始

19、集成在8位單片機(jī)中。</p><p>　?。?）高效率和高性能</p><p>　　為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機(jī)開始使用RISC、流水線和DSP的設(shè)計技術(shù)，使單片機(jī)的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：單片機(jī)的時鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi)ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。</p>

20、<p>　　由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用高級語言（如C語言）來開發(fā)單片機(jī)的程序。使用高級語言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。</p><p>　　（3）低電壓和低功耗</p><p>　　單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工藝的大量采用，很多單片機(jī)可以在更低的電壓下工作（1.2V或0

21、.9V），功耗已經(jīng)降低到uA級。這些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時間。</p><p><b>　　（4）低價格</b></p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用面廣，使用數(shù)量大，帶來的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公</p><p>　　司為了提高競爭力，在提高單片機(jī)性能的同時，十分注意降低其產(chǎn)品的價格。</p>

22、<p>　　2.2 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。</p><p>　　8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、

23、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：</p><p><b>　　中央處理器：</b></p><p>　　中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器(RAM)

24、：</p><p>　　8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。</p><p>　　程序存儲器(ROM)： </p><p>　　8051共有4096個8

25、位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。</p><p>　　定時/計數(shù)器(ROM)：</p><p>　　8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。</p><p>　　并行輸入輸出(I/O)口：</p><p>　　8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的

26、傳輸。</p><p><b>　　全雙工串行口：</b></p><p>　　8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。</p><p><b>　　中斷系統(tǒng)：</b></p><p>　　8051具備較完善的中斷功

27、能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。</p><p><b>　　時鐘電路</b></p><p>　　8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。</p><p>　　單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)

28、據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。</p><p>　　（2）MCS-51的引腳說明：</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)中的8031、805

29、1及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：</p><p>　　Pin20:接地腳。</p><p>　　Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM燒寫程序時，接+5V電源。</p><p

30、>　　Pin19:時鐘XTAL1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。</p><p>　　Pin18:時鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。</p><p>　　8051的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。</p

31、><p>　　輸入輸出(I/O)引腳： </p><p>　　Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，Pin1-Pin1為P1.0-P1.7輸入輸出腳，Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，Pin10-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳，這些輸入輸出腳的功能說明將在以下內(nèi)容闡述。</p><p>　　Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信

32、號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)如下表2.2所示：</p><p>　　表

33、 2.1 8051的初始狀態(tài)</p><p>　　8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p>　　Pin30:ALE當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信

34、號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。</p><p>　　Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。</p><p>　　Pin

35、31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，</p><p>　　而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。</p><p>　　在編程時，EA/Vpp腳還需加上21

36、V的編程電壓。8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖2.1和2.2所示。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p>　　圖2.1 上電自動和手動復(fù)位電路圖</p><p>　　圖2.2 內(nèi)部和外部時鐘方式圖</p><p>　　Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器

37、時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。</p><p>　　如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。</p><p>　　Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖

38、選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。</p><p>　　Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無

39、程序存儲器的8031,EA端必須接地。</p><p>　　第3章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計</p><p>　　3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/EA=1組成，下面介紹一下每一個組成部分。</p><p>　?。?）電源引

40、腳Vcc40，電源端GND20，接地端工作電壓為5V，另有AT89LV51工作電壓則是2.7-6V, 引腳功能一樣。 </p><p>　?。?）外接晶體引腳如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖</p><p>　　XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1

41、，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2

42、構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22μF。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。</p><p>　?。?）復(fù)位RST在振蕩器運(yùn)行

43、時，有兩個機(jī)器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0－P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運(yùn)行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機(jī)器周期的S5P2，由復(fù)位電路采

44、樣一次。</p><p>　　復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時鐘頻率選用6MHz時，C取22μF，Rs約為200Ω，Rk約為1K。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。常用的復(fù)位電路如圖3.3所示：</p><p><b>　　圖3.3 復(fù)位電路</b></p><p><b>　

45、?。?）輸入輸出引腳</b></p><p>　?、?P0端口[P0.0-P0.7] P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口，端口置1（對端口寫1）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅(qū)動8個TTL。對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時，接收指令字節(jié);校驗(yàn)程序時輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時，P0口是分時轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。</

46、p><p>　?、?P1端口[P1.0－P1.7] P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅(qū)動4個TTL。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。內(nèi)部Flash程序存儲器編程時，接收低8位地址信息。</p><p>　　③ P2端口[P2.0－P2.7] P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅(qū)動4個TTL。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電

47、平，作輸入用。對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時，接收高8位地址和控制信息。在訪問外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高8位地址。而在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。</p><p>　?、?P3端口[P3.0－P3.7] P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出</p><p>　　可驅(qū)動4個TTL。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平

48、，作輸入用。對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時，接控制信息。除此之外P3端口還用于一些專門功能，具體請看下表3.1所示：</p><p>　　表3.1 P3端口引腳兼用功能表</p><p>　　3.2 LED顯示電路</p><p>　　顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管LED顯示

49、器、液晶LCD顯示器、CRT顯示器等。LED顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一，如下圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 LED顯示器的符號圖</p><p>　　發(fā)光二極管（LED）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可以組裝成分段式或點(diǎn)陣式LED顯示器件（半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由7條線段圍成8字型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時

50、二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。.</p><p>　　顯示電路顯示模塊需要實(shí)時顯示當(dāng)前的時間,即時、分、秒，因此需要6個數(shù)碼管，另需兩個數(shù)碼管來顯示橫。采用動態(tài)顯示方式顯示時間，硬件連接如下圖所示，時的十位和個位分別顯示在第一個和第二個數(shù)碼管，分的十位和個位分別顯示在第四個和第五個數(shù)碼管，秒的十位和個位分別顯示在第七個和第八個數(shù)碼管，其余數(shù)碼管顯示橫線。LED顯

51、示器的顯示控制方式按驅(qū)動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。對于多位LED顯示器，通常都是采用動態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示。</p><p><b>　　數(shù)碼管使用條件：</b></p><p>　　a、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻 </p><p>　　b、使用電壓：段、根據(jù)發(fā)光顏色決定； 小數(shù)點(diǎn)、根據(jù)發(fā)光顏色決定</p>

52、<p>　　c、使用電流：靜態(tài)、總電流80mA（每段 10mA）；動態(tài)、平均電流4-5mA 峰值電流100mA。</p><p>　　數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說明：</p><p>　?。?）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角；</p><p>　?。?）焊接溫度：260度；焊接時間：5S</p><p>　?。?）表面有保護(hù)膜的

53、產(chǎn)品,可以在使用前撕下來。</p><p>　　第4章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計。單片機(jī)軟件的設(shè)計主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實(shí)質(zhì)性功能）的設(shè)計和監(jiān)控軟件的設(shè)計。單片機(jī)的軟件設(shè)計通常要考慮以下幾個方面的問題：</p><p>　?。?）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨(dú)立的部分，設(shè)計出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟

54、件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理；</p><p>　　（2）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計、實(shí)行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改；</p><p>　?。?）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)；</p><p>　　（4）繪制程序流程圖；</p><p>　?。?）合理分配系統(tǒng)資源；<

55、/p><p>　?。?）為程序加入注釋，提高可讀性，實(shí)施軟件工程；</p><p>　?。?）注意軟件的抗干擾設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖</p><p>　　這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計用到很多子程序，它們的流程圖如下所示。主程序是先開始，然后啟動定時器，定時器啟動后在進(jìn)行按鍵檢測，檢測完后，就可以顯示時間。

56、如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加1；如果沒有按下，就檢測分按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加1；如果沒有按下，就檢測時按鍵是否按下，時按鍵如果按下，時就加1；如果沒有按下，就把時間顯示出來。如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 按鍵處理流程圖</

57、p><p>　　定時器中斷時是先檢測1秒是否到，1秒如果到，秒單元就加1；如果沒到，就檢測1分鐘是否到，1分鐘如果到，分單元就加1；如果沒到，就檢測1小時是否到，1小時如果到，時單元就加1，如果沒到，就顯示時間。如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 定時器中斷流程圖</p><p>　　時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計算顯示，再然

58、后是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。如圖4.4所示：</p><p>　　圖4.4 時間顯示流程圖</p><p>　　4.2 數(shù)字時鐘的仿真圖</p><p>　　用PROTUES軟件，根據(jù)要求畫出數(shù)字電子鐘的原理圖如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 數(shù)字鐘的原理圖</p><p>　

59、　在此有必要介紹一下數(shù)字電子鐘的工作原理：數(shù)字電子鐘是一個將“時”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，顯示滿刻度為23時59分59秒，另外還有校時功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要由顯示器“時”、“分”、“秒”和單片機(jī)，還有校時電路組成。8個數(shù)碼管的段選接到單片機(jī)的P0口，位選接到單片機(jī)的P2口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動態(tài)顯示的工作原理工作，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒單元”，“秒單元”采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計6

60、0秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分單元”的時鐘脈沖。“分單元”也采用60進(jìn)制計數(shù)器，每累計60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時單元”?！皶r單元”采用24進(jìn)制計時器，可實(shí)現(xiàn)對一天24小時的累計。顯示電路將“時”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出來。</p><p><b>　　4.3 設(shè)計主程序</b></p><p>　　P0.0-7口；為

61、數(shù)碼管段選，采用共陽顯示管。</p><p>　　P2.1-6；為數(shù)碼管位選。</p><p>　　70－71H；秒計時和顯示單元 </p><p>　　72－73H；分顯示單元 注意：72H放個位數(shù) 73H放十位數(shù)</p><p>　　74－75H；小時顯示單元</p><p>　　76－77H；分計

62、時單元</p><p>　　78－79H；小時計時單元</p><p><b>　　主 程 序 </b></p><p>　　START: MOV R0,#70H ;清70H-7AH共11個內(nèi)存單元</p><p>　　MOV R7,#0BH </p><p>　　CL

63、R P3.7</p><p>　　CLEARDISP: MOV @R0,#00H </p><p>　　INC R0 </p><p>　　DJNZ R7,CLEARDISP </p><p>　　MOV 20H,#00H ;清20H（標(biāo)志用）</

64、p><p>　　MOV 7AH,#0AH ;放入"熄滅符"數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV TMOD,#11H ;設(shè)T0、T1為16位定時器</p><p>　　MOV TL0,#0B0H ;50MS定時初值（T0計時用）</p><p>　　MOV TH0,#3

65、CH ;50MS定時初值</p><p>　　MOV TL1,#0B0H ;50MS定時初值（T1閃爍定時用）</p><p>　　MOV TH1,#3CH ;50MS定時初值</p><p>　　SETB EA ;總中斷開放</p><p>　　SETB

66、 ET0 ;允許T0中斷</p><p>　　SETB TR0 ;開啟T0定時器</p><p>　　MOV R4,#14H ;1秒定時用初值（50MS×20）</p><p>　　START1: LCALL DISPLAY ;調(diào)用顯示子程序</p>

67、<p>　　JNB P3.7,SETMM1 ;P3.7口為0時轉(zhuǎn)時間調(diào)整程序 </p><p>　　SJMP START1 ;P3.7口為1時跳回START1</p><p>　　SETMM1: LJMP SETMM ;轉(zhuǎn)到時間調(diào)整程序SETMM</p><p>　　中斷技術(shù)在單片系統(tǒng)中有著

68、十分重要的作用，它不僅可以提高單片機(jī)CPU的效率，也可以對突發(fā)事件處理。所謂中斷就是當(dāng)CPU正在執(zhí)行程序A時，發(fā)生了另一個急需處理的事件B，這是CPU暫停當(dāng)前執(zhí)行的程序A，立即轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理事件B的程序，處理完事件B后，再返回到程序A繼續(xù)執(zhí)行，這個過程被叫做中斷。關(guān)于中斷的概念有下列幾個名詞：（1）程序A稱為主程序，（2）處理事件B的程序稱為中斷服務(wù)程序，（3）主程序中轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的地方稱為斷點(diǎn)，（4）引起中斷的原因即事件B稱為中斷源

69、，（5）轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序稱為中斷響應(yīng)。關(guān)于中斷的概念可以打個如下的比喻。領(lǐng)導(dǎo)（CPU）在自己的房間辦公（執(zhí)行主程序），下屬（外設(shè)）有問題打電話來請示（中斷源），領(lǐng)導(dǎo)停下正在進(jìn)行的工作，通過電話給下屬做指示（執(zhí)行中斷服務(wù)程序），指示完后，領(lǐng)導(dǎo)掛斷電話，繼續(xù)做自己的工作（返回主程序繼續(xù)執(zhí)行）。</p><p>　　中斷是一個過程，當(dāng)中央處理器CPU在處理某件事情時，外部又發(fā)生了另一緊急事件，請求CPU暫停當(dāng)前的工

70、作而去迅速處理該緊急事件。處理結(jié)束后，再回到原來被中斷的地方，繼續(xù)原來的工作。引起中斷的原因或發(fā)出中斷請求的來源，稱為中斷源。</p><p>　　單片機(jī)一般允許有多個中斷源，當(dāng)幾個中斷源同時向CPU請求中斷時，就存在CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個中斷請求源的問題（優(yōu)先級問題），一般根據(jù)中斷源的輕重緩急排隊，優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請求，于是便規(guī)定每一個中斷源都有一個中斷優(yōu)先級別，并且CPU總是響應(yīng)級別最高的中斷請求。&l

71、t;/p><p><b>　　第5章 系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　5.1 PROTUES軟件介紹</p><p>　　Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Prot

72、eus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實(shí)用方便的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。</p><p>　　5.2 電子鐘系統(tǒng)PROTUES仿真</p><p>　　用PROTUES軟件，根據(jù)數(shù)字電子鐘的原

73、理圖，畫出仿真圖，得到的圖如下圖5.1所示：</p><p>　　圖5.1 數(shù)字鐘的PROTES仿真</p><p>　　第6章 調(diào)試與功能說明</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是他們并不能完全分開。一般的方法是排除明顯的硬件故障，再進(jìn)行綜合調(diào)試，排除可能的軟/硬件故障。</p><p><b>　

74、　6.1 硬盤調(diào)試</b></p><p>　　拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查，用萬用表測其數(shù)值，看是否與所用相同；完成焊接后，應(yīng)先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確。若一切正常，方可在斷電的情況下將芯片插入，再次檢查各引腳的電位及其邏輯關(guān)系。將萬用表的探針放到單片機(jī)接電源的引腳上檢測一下，看

75、是否符合要求。</p><p>　　6.2 系統(tǒng)性能測試與功能說明</p><p>　　走時：默認(rèn)為走時狀態(tài)，按24小時制分別顯示“時時-分分-秒秒”，有2個“-”動態(tài)顯示，時間會按實(shí)際時間以秒為最少單位變化。</p><p>　　走時調(diào)整：按ksec對秒進(jìn)行調(diào)整，按一下加一秒；按kmin對分進(jìn)行調(diào)整，按一下加一分；按khour對時進(jìn)行調(diào)整，按一下加一小時，從而達(dá)到

76、快速設(shè)定時間的目的。</p><p>　　6.3 系統(tǒng)時鐘誤差分析</p><p>　　時間是一個基本物理量，具有連續(xù)、自動流逝、不重復(fù)等特性。我國時間基準(zhǔn)來自國家授時中心，人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r鐘就是以一定的精度與該基準(zhǔn)保持同步的。結(jié)合時間概念和誤差理論，可以定義電子鐘的走時誤差S=S1-S2,S1表示程序?qū)嶋H運(yùn)行計算所得的秒；S2表示客觀時間的標(biāo)準(zhǔn)秒。S>0時表示電子鐘秒單元數(shù)值刷新滯

77、后，即走時誤差為“慢”；反之，S<0表示秒單元數(shù)值的刷新超前，即走時誤差為“快”。</p><p>　　本次設(shè)計的單片機(jī)電子鐘系統(tǒng)中，其誤差主要來源包括晶體頻率誤差，定時器溢出誤差，延遲誤差。晶體頻率產(chǎn)生震蕩，容易產(chǎn)生走時誤差；定時器溢出的時間誤差，本應(yīng)這一秒溢出，但卻在下一秒溢出，造成走時誤差；延遲時間過長或過短，都會造成與基準(zhǔn)時間產(chǎn)生偏差，造成走時誤差。</p><p><

78、b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　我在這一次數(shù)字電子鐘的設(shè)計過程中，很是受益匪淺。通過對自己在大學(xué)三年時間里所學(xué)的知識的回顧，并充分發(fā)揮對所學(xué)知識的理解和對畢業(yè)設(shè)計的思考及書面表達(dá)能力，最終完成了。這為自己今后進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的經(jīng)驗(yàn)。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程，它使我運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，對其進(jìn)行設(shè)計，分析和解決一個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際

79、訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了；才能夠?qū)⒄n本知識與實(shí)踐相整合，理論知識服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐，以增強(qiáng)自己的動手能力。這個實(shí)驗(yàn)十分有意義 我獲得很深刻的經(jīng)驗(yàn)。通過這次課程設(shè)計，我們知道了理論和實(shí)際的距離，也知道了理論和實(shí)際想結(jié)合的重要性，，也從中得知了很多書本上無法得知的知識。</p><p>　　我們的學(xué)習(xí)不但要立足于

80、書本，以解決理論和實(shí)際教學(xué)中的實(shí)際問題為目的，還要以實(shí)踐相結(jié)合，理論問題即實(shí)踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實(shí)踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實(shí)踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實(shí)踐，解決實(shí)際問題，加強(qiáng)我們的動手能力和解決問題的能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>&

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