基于单片机时钟设计Word格式.docx
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基于单片机时钟设计Word格式.docx
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AT89C51的单片机结构及原理。
AT89C51单片机引脚图如下:
AT89C51引脚图
MCS-51单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,其各引脚功能如下:
VCC:
+5V电源。
VSS:
接地。
RST:
复位信号。
当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效,用完成单片机的复位初始化操作。
XTAL1和XTAL2:
外接晶体引线端。
当使用芯片内部时钟时,此二引线端用于外接石英晶体和微调电容;
当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
口管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
XTAL1和XTAL2管脚应接晶振电路,电路如图1所示:
图
(1)
复位电路如图2所示:
三、Protues简介
ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。
它运行于Windows操作系统上,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是:
①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。
具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;
有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
②支持主流单片机系统的仿真。
目前支持的单片机类型有:
68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
③提供软件调试功能。
在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能;
同时支持第三方的软件编译和调试环境,如KeilC51uVision2等软件。
④具有强大的原理图绘制功能。
总之,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大。
本章介绍ProteusISIS软件的工作环境和一些基本操作。
3.1工作界面
四、数字钟的基本原理
4.1实现功能
采用51单片机系列AT89C51,对时钟进行控制
单片机有单块集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件:
中央处理器、
存储器和I/O接口电路等。
因此,单片机值需要和适当的软件及外部设备结合,便可成为一个单片机控制系统。
1)开机运行时,显示00:
00:
00的时间开始计时;
2)首先按下SB开关,P3.5控制“秒”的调整,每按一次加1秒;
3)P3.3控制“分”的调整,每按一次加1分;
4)P3.2控制“时”的调整,每按一次加1小时;
4.2系统工作原理
工作原理:
数字时钟是一个将“时”,“分”,“秒”显示与人的视觉器官的计时装置。
它的计时周期为24小时,显示满刻度为23时59分59秒,另外还有校时功能。
因此,一个基本的数字时钟电路主要由显示器“时”,“分”,“秒”和单片机。
8个数码管的段选、位选分别接到单片机的P1、P2口。
数码管按照数码管动态显示的工作原理工作,将标准秒信号送入“秒单元”,“秒单元”采用60进制计数器,每累计60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分单元”的时钟脉冲。
“分单元”也采用60进制计数器,每累计60分钟,发出一个“时钟脉冲”信号,该信号将被送到“时单元”。
“时单元”采用24进制计时器,可实现对一天24小时的累计。
显示电路将“时”、“分”、“秒”通过八段显示器显示。
校对电路用来对“”“”“”显示进行校对调整。
五、数字钟的硬件、软件设计
电路原理图:
电脑钟的protues原理图如下
5.1对原理图分析
使用At89C51控制,其中使用p2做输出,p3口做控制信号,使用外部中断1作调节小时,外部中断0作调节分钟,定时器1在计数模式作调节秒,定时器1在定时模式用于计数,而p0.0做总控开关的入口。
其中黄灯显示是否在调节状态,当亮时为可调,当灭时不可调。
基本原理如下
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。
时制式为24小时制。
1采用LED数码管显示时、分,秒采用数字显示。
2具有方便的时间调校功能。
3计时稳定度高,可精确校正计时精度。
2总体方案设计
5.2实现时钟计时的基本方法
利用C51系列单片机的可编程定时/计数器、中断系统来实现时钟计数。
计数初值计算:
把定时器设为工作方式1,定时时间为50ms,则计数溢出20次即得时钟计时最小单位秒,
使用T0,方式1,50ms定时,fosc=12MHz。
则初值X满足(216-X)×
1/12MHz×
12μs=50000μs
X=15536→0011110010110000→3CB0H
(2)采用中断方式进行溢出次数累计,计满20次为秒计时(1秒);
(3)从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现。
5.3数字钟的软件设计
系统软件设计流程图:
主程序流程图
定时器中断流程图
主程序如下:
org0000h
ljmpmain
org0003h
ljmpshi
org000bh
ljmpjishi
org0013h
ljmpfen
org001bh
ljmpmiao
org0030h
main:
movtmod,#61h
movr4,#20
movTh1,#255
movtl1,#255
movth0,#3ch
movtl0,#0b0h
clrex0
clrex1
setbet0
clret1
setbea
setbtr0
setbtr1
setbit0
setbit1
movr0,#00h
movR1,#00h
movR5,#00h
setbp0.1
fanhui:
movdptr,#tab
mova,r0
movb,#10
divab
movca,@a+dptr
movp2,a
movp1,#02h
lcalldelay
movp2,#0ffh
mova,b
movp2,a
movP1,#01h
movP1,#04h
movp2,#0bfh
mova,r1
movp1,#10h
movp1,#08h
movp1,#20h
movp2,#0bfh
jnbp0.0,zk
movp1,#80h
mova,r5
movp1,#40h
ljmpfanhui
zk:
cplet1
cplex0
cplex1
cplet0
cplp0.1
jishi:
movth0,#3ch
djnzr4,loop
incr0
cjner0,#60,loop
incr1
cjner1,#60,loop
movr1,#00h
incr5
cjner5,#24,loop
movr5,#00h
loop:
reti
delay:
movr2,#10
zj:
movr3,20
djnzr3,$
djnzr2,zj
ret
org0200h
miao:
clrea
fen:
shi:
org0300h
tab:
db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h
End
5.4程序的调试过程
在PROTEUS中设计硬件
PROTEUS软件使用过程如下:
1)选择元器件
2)放置元器件
3)连线
4)添加程序
5)运行仿真
2、在WAVE中编写程序,编译、连接形成HEX文件。
3、在PROTEUS中把HEX文件加载到单片机芯片上。
即protues原理图中。
4、运行仿真看结果如图:
5.5元器件清单
元器件清单如下
单片机
TA89C51
1个
按键
BUTTON
电阻
RES
500/8个
10K/5个
电容
CAP
22UF/2个
33pF/1个
晶振
CRYSTAL
LED数码管
7SEG-MPX8-CA-BLUE(CA:
共阳,CC:
共阴)
地
GRAND
电源
POWER
六、心得体会
短暂几天的单片机课程设计结束了,从这次课程设计中学到了很多很多东西。
比如:
如何运用Protues软件进行仿真,WAVE软件的应用。
在这次课程设计中遇到很多困难,程序的编写无从下手,到最后还是借鉴别人的程序来完成的。
其次懂的了编写复杂程序该如何下手。
在设计程序之前,对所用单片机的内部结构有一个系统的了解,知道该单片机内有哪些资源;
要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图;
在设计程序时,不能妄想一次就将整个程序设计好,反复修改、不断改进是程序设计的必经之路;
要养成注释程序的好习惯,一个程序的完美与否不仅仅是实现功能,而应该让人一看就能明白你的思路,这样也为资料的保存和交流提供了方便;
在设计课程过程中遇到问题是很正常的,但我们应该将每次遇到的问题记录下来,并分析清楚,以免下次再碰到同样的问题的。
课程设计结束了,但是从中学到的知识会让我受益终身,因为无论以后从不从事单片机工作,也许毕业设计会用到呢。
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