數(shù)字鐘的設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　數(shù)字鐘的設(shè)計</b></p><p>　　摘要 近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展,設(shè)計單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入。由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點，因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng)。它也越來越廣泛地應(yīng)用于自動控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個領(lǐng)域。單片機往往是作為一個核心部件

2、來使用，在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善。</p><p>　　本次做的數(shù)字鐘是以單片機（8031）為核心，結(jié)合相關(guān)的元器件（8729等），再配以相應(yīng)的軟件，達到制作簡易數(shù)字鐘的目的，其硬件部分難點在于元器件的選擇、布局及焊接。</p><p>　　關(guān)鍵詞 單片機 8031 8729</p><p>　　The design

3、of digital clock </p><p>　　Abstract In recent years, with computers in the infiltration and the development of large-scale integrated circuits. SCM application is steadily deepening, as it has strong functi

4、on, small size, low power dissipation, low prices, reliable, easy to use features, it is particularly suited to and control of the system, increasingly widely used in automatic control, intelligent instruments, gauges, d

5、ata acquisition, military products and household appliances, and other areas, is often microcontroll</p><p>　　Keywords : Single Chip Microcomputer 8031 8027</p><p><b>　　目 錄</b>&

6、lt;/p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　第1章 單片機簡介2</p><p><b>　　1.1 概述2</b></p><p>　　1.2 8031的引腳功能2</p><p>　　1.3 8031的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4</p>

7、<p>　　第2章 設(shè)計過程7</p><p><b>　　2.1程序框圖7</b></p><p>　　2.2 硬件設(shè)計11</p><p>　　第3章 軟件程序清單12</p><p><b>　　總 結(jié)16</b></p><p><b>

8、;　　參考文獻16</b></p><p><b>　　附錄18</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　20世紀末，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)品性能進一

9、步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 </p><p>　　鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。研究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實的意義。</p><p>　　基于單片機的定時和控制裝置在許多行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，數(shù)字鐘作為其中最基本的一個應(yīng)用實例，具有結(jié)構(gòu)簡單應(yīng)用廣泛的特點。數(shù)字鐘中使用了單片機中最為常用的輸入輸出設(shè)備按鍵開關(guān)和數(shù)碼管；數(shù)字鐘

10、程序主要應(yīng)用單片機的定時器和中斷實現(xiàn)計時和顯示功能。當(dāng)今數(shù)字種作為一個單元電路被廣泛應(yīng)用于電子表、電子萬年歷等產(chǎn)品中，帶來廣泛的經(jīng)濟效益。</p><p>　　目前的單片機產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機占主流。在一定的時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補

11、，相輔相成、共同發(fā)展的道路。單片機的可靠性及應(yīng)用水平越來越高和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向。單片機從功能上講可以說是萬用機。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，趨勢將是進一步向著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。當(dāng)今，單片機廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。單片機也廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。單片機

12、的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。單片機應(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)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代</p><p>　　第1章 單片機簡介</p><p><b>　　1.1

13、 概述</b></p><p>　　單片機 即單片微型計算機。（Single-Chip Microcomputer ）,是 集 CPU ,RAM ,ROM ,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化上和智能產(chǎn)品。自從它被發(fā)明的那天起，就成為了人類的好朋友，但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字鐘的應(yīng)用越來越廣范，人們對時間計量的精度要求也越來越高。怎樣讓

14、數(shù)字鐘更好的為人民服務(wù)，怎樣讓我們的老朋友再次煥發(fā)青春呢？這就要求我們不斷設(shè)計出新型的時鐘，來不斷滿足人們的日常生活需要。然而市場上的數(shù)字鐘便宜的比較笨重，簡單實用的又比較昂貴。那么，有沒有一款既簡單實用價格又便宜的數(shù)字鐘呢?</p><p>　　我們課程設(shè)計設(shè)想：可不可以利用單片機功能集成化高，價格又便宜的特點設(shè)計一款結(jié)構(gòu)既簡單，價格又便宜的單片機數(shù)字鐘呢？基于這種情況,我們課程設(shè)計論證設(shè)計出了用8031單片機

15、和8279鍵盤及LED設(shè)計的——單片機數(shù)字鐘。</p><p>　　1.2 8031的引腳功能</p><p>　　8031單片機是Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機中的一種，除無片內(nèi)ROM外，其余特性與MCS-51單片機基本一樣。</p><p>　　HMOS制造工藝的8031采用40引腳的直插封裝，其引腳如右圖所示，功能如下：</p>&l

16、t;p>　　1、主電源引腳VCC和VSS</p><p>　　VCC——（40腳）接+5V電壓；</p><p>　　VSS——（20腳）接地。</p><p>　　2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　XTAL1（19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。

17、當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)接地。</p><p>　　XTAL2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　3、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP</p><p>　　

18、①RST/VPD（9腳）當(dāng)振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個約10μF的電容，以保證可靠地復(fù)位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。</p><p>

19、;　?、贏LE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）8個LS型的TTL輸入電路。</p><p>　　對于EPROM單片

20、機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。</p><p>　?、跴SEN（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。PSEN同樣可以驅(qū)動（吸收或輸出）8個LS型的TTL輸入。</p><p>　?、蹺A/V

21、PP（引腳）：當(dāng)EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH（對851/8751/80C51）或1FFFH（對8052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。</p><p>　　4、輸入/輸出（I/O）引腳P0、

22、P1、P2、P3（共32根）</p><p>　　①P0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲器時，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型的TTL負載。</p><p>　?、赑1口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。

23、對8052、8032，P1.0引腳的第二功能為T2定時/計數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對EPROM編程和程序驗證時，它接收低8位地址。</p><p>　?、跴2口（21腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證期間，它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個

24、LS型的TTL負載。</p><p>　?、躊3口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口，在MCS-51中，這8個引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。</p><p>　　作為第一功能使用時，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。</p><p>　　作為第二功能使用時，各引腳的定義如表所示。值得強調(diào)

25、的是，P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。</p><p>　　P3各口線的第二功能定義</p><p>　　口線 引腳 第二功能 </p><p>　　P3.0 10 RXD（串行輸入口） </p><p>　　P3.1 11 TXD（串行輸出口）

26、 </p><p>　　P3.2 12 INT0（外部中斷0） </p><p>　　P3.3 13 INT1（外部中斷1） </p><p>　　P3.4 14 T0（定時器0外部輸入） </p><p>　　P3.5 15 T1（定時器1外部輸入） &

27、lt;/p><p>　　P3.6 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖） </p><p>　　P3.7 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖）</p><p>　　綜合上面的描述可知，I/O口線都不能當(dāng)作用戶I/O口線。除8051/8751外真正可完全為用戶使用的I/O口線只有P1口，以及部分作為第一功能使用時的P3口。</p

28、><p>　　1.3 8031的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖1-1 8031的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　由圖1-1我們可以看到，單片機的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入，用戶I/O口外，其余管腳是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成MCS-51單片機片外三總線結(jié)構(gòu)，即：</p><p>　　①地址總線（AB）：地址總線寬為16位，因此，其外

29、部存儲器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）。</p><p>　?、跀?shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0提供。</p><p>　?、劭刂瓶偩€（CB）：由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨立控制線RESET、EA、ALE、PSEN組成。</p><p>　　中央處理器是單片機內(nèi)

30、部的核心部件，它決定了單片機的主要功能特性。中央處理器主要由運算部件和控制部件組成。</p><p><b>　　1、運算部件</b></p><p>　　運算部件包括算術(shù)、邏輯部件ALU、布爾處理器、累加器ACC、寄存器B、暫存器TMP1和TMP2、程序狀態(tài)字寄存器PSW以及十進制調(diào)整電路等。運算部件的功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運算、位變址處理和數(shù)據(jù)傳送操作。MCS-

31、51單片機的ALU功能十分強，它不僅可對8位變量進行邏輯“與”、“或”、“異或”、循環(huán)、求補、清零等基本操作，還可以進行加、減、乘、除等基本運算。它可對位（bit）變量進行布爾處理，如置位、清零、求補、測試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等操作。在實現(xiàn)位操作時，借用了程序狀態(tài)標(biāo)志器（PSW）中的進位標(biāo)志Cy作為位操作的“累加器”。</p><p><b>　　2、控制部件</b></p>

32、<p>　　控制部件是單片機的神經(jīng)中樞，它包括時鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出CPU的時序，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，完成一系列定時控制的微操作，用來控制單片機各部分的運行。其中有一些控制信號線能簡化應(yīng)用系統(tǒng)外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號ALE，控制片外程序存儲器運行的片內(nèi)外存儲器選擇信號EA，以及片外取指信號PSEN。由于8031無片內(nèi)程序存儲器，所

33、以它的EA必須接地。MCS-51單片機的程序狀態(tài)PSW，是一個8位寄存器，它包含了程序的狀態(tài)信息。</p><p><b>　　第2章 設(shè)計過程</b></p><p><b>　　2.1程序框圖</b></p><p>　?。?）主程序的流程圖</p><p>　　軟件程序從開始執(zhí)行，先通過初始化

34、8279等，經(jīng)過輸入標(biāo)志來決定是否按鍵以及是否輸入六位了來執(zhí)行相應(yīng)功能的程序，進而在數(shù)碼管上顯示。如2-1所示。</p><p>　　圖2-1 程序的流程圖</p><p>　?。?）產(chǎn)生1S的流程圖</p><p>　　產(chǎn)生1S的過程利用調(diào)用中斷來進行的，程序進行的過程如下圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 產(chǎn)生1S流程</

35、p><p>　?。?）鍵盤輸入的流程圖</p><p>　　鍵盤輸入是利用8279的初始化命令來控制的，最開始時對8279進行初始化，然后從FIFO中讀出鍵盤輸入的編碼值，判斷其是否為無效的輸入值，執(zhí)行相應(yīng)的程序，具體過程如下圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 鍵盤輸入流程</p><p>　　（4）數(shù)字鐘進位流程圖</p>

36、<p>　　在每次1S后，秒位都要自動加1，當(dāng)秒位超過60時，就將秒位清零，同時將分位加1，而當(dāng)分位超過60時，首先將分位清零，然后判斷時位是否超過23了，如果超過則將時分秒全部清零，否則就將時位加1，如此循環(huán)，過程見下圖2-4圖。</p><p>　　圖2-4 數(shù)字鐘進位流程</p><p><b>　?。?）顯示流程圖</b></p>

37、<p>　　顯示過程，首先初始化8279，設(shè)置顯示的方式，將39H-3EH單元的內(nèi)容分別送到顯示RAM里，逐一顯示，過程如下圖2-5。</p><p><b>　　圖2-5 顯示流程</b></p><p><b>　　2.2 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　見后面所附圖1</b&g

38、t;</p><p>　　第3章 軟件程序清單</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　DJNZ R4,BBB</p><p>　　MOV DPH,55H</p><p>　　MOV DPL 56H

39、</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　CHART:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H，92H,82H,0F8H,80H,90H</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過調(diào)試，和多次改進，本設(shè)計達到了預(yù)期的效果。數(shù)字鐘可以正常

40、顯示時間和日期，并且對每個月份的天數(shù)進行了處理，特別是2月這個特殊月份，本設(shè)計可以自動從2月28日直接過度到3月1日。而且，在本設(shè)計中，閏年和平年的2月，其天數(shù)可以被正常區(qū)分，從而達到了實用和人性化的效果。當(dāng)然，還可以根據(jù)需要，增加整點報時的功能，以使本設(shè)計更加完善。通過這次對電子時鐘的設(shè)計，讓我明白了如何設(shè)計程序，并且對各種硬件及軟件有了進一步的掌握，尤其讓我了8031、8279的工作原理。但是對于寫一篇成功的設(shè)計報告仍然很難，自己抓

41、不住含金量的東西，對于硬件電路圖很模糊，不知道從哪里下手。沒做課程設(shè)計之前以為自己什么都了解了，掌握了，弄懂了，一旦做起來，漏洞百出，不顯眼的錯誤卻造成了失敗。這次課程設(shè)計真的讓我懂得了一個道理：“坐而言不如立而行”，做事情要全力以赴，做學(xué)問要嚴謹治學(xué)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 孫平主.電氣控制與PLC[M].北京：高

42、等教育出版社.2004；</p><p>　　[2] 孫平主.可編程控制原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社.2003</p><p>　　[3] 趙明主.工廠電氣控制設(shè)備[M].北京：機械工業(yè)出版社.1996</p><p>　　[4] 方承遠.工廠電氣控制設(shè)備[M].北京：機械工業(yè)出版社.2000</p><p>　　[5] 李仁.工廠

43、電氣控制設(shè)備[M].北京：機械工業(yè)出版社.1980</p><p>　　[6] 劉占慶.機床電氣自動控制[M].北京：機械工業(yè)出版社.1980</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后一項學(xué)習(xí)任務(wù)，是對我們大學(xué)三年學(xué)習(xí)的綜合考核。為期兩個多月的畢業(yè)設(shè)計過程中，我不僅較為系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了以前

44、學(xué)的知識，而且又學(xué)習(xí)了許多新知識，使我的知識更加系統(tǒng)化，更加完善。同時，也提高了獨立分析問題、解決問題的能力。相信畢業(yè)設(shè)計一定會為我們在不久的將來踏上工作崗位打下了良好的實踐基礎(chǔ)。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計能夠順利地完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師***教授。*教授嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，深厚的學(xué)術(shù)造詣以及忘我的工作精神給我留下了深刻的印象。崔教授的嚴格要求和孜孜不倦的教導(dǎo)是我完成這次畢業(yè)設(shè)計的重要保證，她給予了我很

45、大的幫助和支持，在課題研究期間，*教授提供了很多指導(dǎo)性的意見，對存在的問題給予細心的分析并提出許多寶貴的意見，使我受益匪淺；同時為我們提供了良好的畢業(yè)設(shè)計場所和試驗條件。在此謹向?qū)煴硎局孕牡母兄x！當(dāng)然，我也要感謝給予我?guī)椭椭С值呐笥褌?，感謝在編程和電路調(diào)試過程中給我提供幫助的胡豪同學(xué)，感謝電子工程系的老師為我們做畢業(yè)設(shè)計提供的各方面的幫助！</p><p>　　同時，我要感謝我的母?！?*學(xué)院。大學(xué)三年，這