电子时钟Microsoft Word 文档文档格式.docx
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时间:
2012年11月20日---2013年1月5日
单片机课程设计任务书
专业:
电气工程及其自动化
班级:
电气工程三班
1002120324
完成日期:
2013年1月4日
指导老师签名:
课程负责人签名:
2012年11月21日
目录
第1章引言……………………………………………3
第2章设计概论…………………………………………4
2.1设计内容及设计思想…………………………………‥4
2.2MCS-51单片机系统简介………………………………4
2.3MCS-51内部定时器\计数器、中断系统简介…………5
2.4键盘和LED数码管显示器介绍…………………………5
第3章总体设计…………………………………………7
3.1设计目的……………………………………………………7
3.2设计要求……………………………………………………7
3.3设计基本原理………………………………………………7
第4章系统设计…………………………………………8
4.1硬件设计…………………………………………………8
4.2系统软件程序的设计……………………………………9
第5章仿真与调试………………………………………15
5.1程序调试…………………………………………………15
5.2程序仿真…………………………………………………17
第6章设计与总结………………………………………17
6.1总结与感想………………………………………………17
6.2功能介绍…………………………………………………18
第1章引言
单片机自20世纪70年代问世以来,以其极高的性能价格比,受到人们的重视和关注,应用很广、发展很快。
单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。
由于具有上述优点,在我国,单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面,而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
这次毕业设计通过对它的学习、应用,以AT89S51芯片为核心,辅以必要的电路,设计了一个简易的电子时钟,它由4.5V直流电源供电,通过数码管能够准确显示时间,调整时间,从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。
时钟,自从它发明的那天起,就成为人类的朋友,但随着时间的推移,科学技术的不断发展,人们对时间计量的精度要求越来越高,应用越来越广。
怎样让时钟更好的为人民服务,怎样让我们的老朋友焕发青春呢?
这就要求人们不断设计出新型时钟。
现今,高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟,石英表,石英钟都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调校,数字式电子钟用集成电路计时时,译码代替机械式传动,用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间,减小了计时误差,这种表具有时,分,秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。
时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础。
在一个单片机应用系统中,时钟有两方面的含义:
一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号,主要由晶振和外围电路组成,晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢;
二是指系统的标准定时时钟,即定时时间,它通常有两种实现方法:
一是用软件实现,即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现,但误差很大,主要用在对时间精度要求不高的场合;
二是用专门的时钟芯片实现,在对时间精度要求很高的情况下,通常采用这种方法,典型的时钟芯片有:
DS1302,DS12887,X1203等都可以满足高精度的要求。
本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法,本设计由单片机AT89S51芯片和LED数码管为核心,辅以必要的电路,构成了一个单片机电子时钟。
第2章设计概论
2.1设计内容及设计思想
该课程设计是利用MCS-51单片机内部的定时/计数器、中断系统、以及行列键盘和LED显示器等部件,设计一个单片机电子时钟。
设计的电子时钟通过数码管显示,并能通过按键实现设置时间和暂停、启动控制等。
用定时/计数器T0,工作于定时,采用方式1,对12MHZ的系统时钟进行定时计数,初值设为XXYY(自己计算)。
形成定时时间为50ms。
用片内RAM的7BH单元对50ms计数,计20次产生秒计数器78H单元加1,秒计数器加到60则分计数器79H单元加1,分计数器加到60则时计数器7AH单元加1,时计数器加到24则时计数器清0。
然后把秒、分、时计数器分成十位和个位放到8个数码管的显示缓冲区,通过数码管显示出来。
显示格式为小时十位、小时个位---分十位、分个位---秒十位、秒个位。
在处理过程中加上了按键判断程序,能对按键处理。
2.2MCS-51单片机系统简介
单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。
硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、I\O接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。
软件系统包括监控程序和各种应用程序。
在单片机应用系统中,单片机是整个系统的核心,对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。
与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和I\O接口,使单片机应用系统能够运行。
在一个单片机应用系统中,往往都会输入信息和显示信息,这就涉及键盘和显示器。
在单片机应用系统中,一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。
配置键盘和显示器一般都没有统一的规定,有的系统功能复杂,需输入的信息和显示的信息量大,配置的键盘和显示器功能相对强大,而有些系统输入/输出的信息少,这时可能用几个按键和几个LED指示灯就可以进行处理了。
在单片机应用系统在中配置的键盘可以是独立键盘,也可能是矩阵键盘。
显示器可以是LED指示灯,也可以是LED数码管,也可以是LCD显示器,还可以使用CRT显示器。
单片机应用系统中键盘一般用的比较多的是矩阵键盘,显示器用的比较多的是LED数码管还LCD显示器。
2.3MCS-51内部定时器\计数器、中断系统简介
2.3.1定时器\计数器
MCS-51系列中51子系列有两个16位的可编程定时\计数器可:
定时\计数器T0和定时\计数器T1。
它由加法计数器、方式寄存器TMOD、控制寄存器TCON等组成。
方式寄存器用于设定定时计数器T0和T1的工作方式,控制寄存器用于对定时计数器启动、停止进行控制。
每个定时计数器既可以对系统时钟计数实现定时,也可以外部信号计数实现计数功能通过编程设定来实现。
每个定时计数器都有多种工作方式,其中T0有四种工作方式,T1有三种工作方式,T2有三种工作方式。
通过编程可设定工作于某种方式。
四种工作方式为:
13位定时\计数器、16位定时\计数器、8位自动重置定时\计数器、两个8位定时\计数器(只有T0有)
每一个定时计数器定时计数时间到时产生溢出,使相应的溢出位置位,溢出可通过查询或中断方式处理。
2.3.2中断系统:
MCS-51单片机提供5个硬件中断源,2个外部中断源,2个定时计数器T0和T1的溢出中断TF0和TF1,1个串行口发送TI和接收RI中断。
MCS-51单片机中没有专门的开中断和关中断指令,对各个中断源的允许和屏蔽是由内部的中断允许寄存器IE的各位来控制的。
中断允许寄存器IE的字节地址为A8H,可以进行位寻址。
系统复位时,中断允许寄存器IE的内容为00H,如果要开放某个中断源,则必须使IE中的总控置位和对应的中断允许位置“1”。
MCS-51单片机有5个中断源,为了处理方便,每个中断源有两级控制,高优先级和低优先级。
通过由内部的中断优先级寄存器IP来设置,中断优先级寄存器IP的字节地址为B8H,可以进行位寻址。
如果某位被置“1”,则对应的中断源被设为高优先级;
如果某位被清零,则对应的中断源被设为低优先级。
对于同级中断源,系统有默认的优先权顺序,从高到低优先权顺序为外部中断0、定时计数器T0中断、外部中断1、定时计数器T1中断、串行口中断。
通过设置中断优先级寄存器IP能够改变系统默认的优先级顺序。
MCS-51单片机响应中断的条件为:
中断源有请求且中断允许。
2.4键盘和LED数码管显示器简介
2.4.1键盘
键盘是单片机应用系统中最常用的输入设备,在单片机应用系统中,操作人员一般都是通过键盘向单片机系统输入指令、地址和数据,实现简单的人机通信。
键盘实际上是一组按键开关的集合,平时按键开关总是处于断开状态,当按下键时它才闭合。
键盘的结构形式一般有两种:
独立式键盘和矩阵式键盘。
矩阵式键盘的工作方式有3种:
查询工作方式、定时扫描工作方式和中断工作方式。
2.4.2LED数码管显示器
在单片机应用系统中,经常用到LED数码管作为显示输出设备,LED数码管显示器虽然显示信息简单,但它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长、与单片机接口方便等特点,基本上能够满足单片机应用系统的需要,所以在单片机应用系统中经常用到。
LED数码管显示器是由发光二极管按一定的结构组合起来的显示器件。
在单片机应用系统中通常使用的是8段式LED数码管显示器,它有共阴极和共阳极两种。
所谓译码方式是指由显示字符转换得到对应的字段码的方式。
对于LED数码管显示器,通常的译码方式有两种:
硬件译码方式和软件译码方式。
LED数码管在显示时,通常有两种显示方式:
静态显示方式和动态显示方式。
在使用时可以把它们组合起来。
在实际应用时,如果数码管个数较少,通常用硬件译码静态显示,在数码管个数较多时,则通常用软件译码动态显示。
2.4.3基本概述
软时钟是利用单片机内部的定时器\计数器来实现的,它的处理过程如下:
首先设定单片机内部的一个定时器\计数器工作于定时方式,对机器周期计数形成基准时间,然后用另一个定时器\计数器或软件计数的方法对基准时间计数形成秒,秒计60次形成分,分计60次形成小时,小时计24次则计满一天。
然后通过数码管把它们的内容在相应位置显示出来即可。
数码管显示可以采用静态显示方法或动态显示方法。
静态显示方法需要数据锁存器等硬件,接口复杂,时钟显示一般用6个或8个数码管。
由于系统没有其他的复杂的任务处理,而且显示的时钟信息随时都可能变化,一般采用动态显示方式。
动态显示方法线路相对简单,但需动态扫描,扫描频率要大于人眼视觉暂留频率,信息看起来才稳定。
译码方式可分为软件译码和硬件译码,软件译码通过译码程序查得显示信息的字段码;
硬件译码通过硬件译码器得到显示信息的字段码,实际中通常采用软件译码。
在具体处理时,定时器计数器采用中断方式工作,对时钟的形成在中断服务程序中实现。
在主程序中只需对定时器计数器初始化、调用显示子程序和控制子程序。
另外,为了使用方便,设计了简单的按键,可以通过按键实现时、分的调整,这样在主程序中就加入了键盘设置子程序。
第三章总体设计
3.1实验目的
1学习8051定时器时间计时处理、按键扫描及LED数码管显示的设计方法。
2利用实验仪器,设计数字时钟
3.2实验要求
1.在数码管上显示当前时间。
显示格式“时时分分秒秒”
2.由LED闪动做秒显示。
3.3实验基本原理
利用单片机定时器完成计时功能,定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数,设定定时1秒的中断计数初值为100,
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